化工原理计算题含答案汇编.pdf

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1、化工原理试卷(计算题)班级 姓名 分数一、计 算 题(共 43题320分)1.5 分(2823)如图，用 泵 将 15 C的水从水池送至一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距10 m,水面高度均保持不变。输水管内径为 68 m m,管道阻力造成的总能量损失为20J-kg-1,试问泵需给每千克的水提供多少能量？2.10 分(3758)一单程列管换热器，平均传热面积A 为 200 m?。310 的某气体流过壳程，被加热到445 C,另一种580 的气体作为加热介质流过管程，冷热气体呈逆流流动。冷热气体质量流量分别为8000 kg h-1和 5000 kg h1,平均比定压热容均为1.05 kJ kg

2、 K 如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算，试求该换热器的总传热系数。3.5 分(2466)已知20水在。109 mmX4.5 mm的导管中作连续定态流动(如图所示)，流 速 为 3.0 m s-1 液面上方的压强p=100kPa。液面至导管中心的距离为4 m,求 4 点的表压强为多少千帕？(20水的密度0=1000 kg-m-3)。4.10 分(3711)在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换，并采用逆流操作。热流体的进、出口温度分别为120 和70 C,冷流体的进、出口温度分别为20 和 60 C。该换热器使用一段时间后，由于污垢热阻的影响，热流体的出口温度上升至80 设冷、

3、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5.10 分(4951)某连续精储塔在常压下分离甲醇水溶液。原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下:精镭段：为+尸0.630%+0.361提储段：%,+尸 1.805 X0.00966试求该塔的回流比及进料液、播出液与残液的组成。6.5 分(2190)精储塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为1.093X 105 P a,液体的密度为950 kg m-3,如图采用口型管出料，塔底液面高度，保 持 1 m。n 形管顶部与塔内水蒸气空间有一根细管连通。为防止塔内水蒸气由连通管逸出，问口形管出口处液封高度/?至少应为多少米

4、？(外界大气压强为1.013X105 pa)。7.10 分(3708)2在某套管式换热器中用水冷却热油，并采用逆流方式。水的进出口温度分别为2 0。和60 C;油的进出口温度分别为120 和70。如果用该换热器进行并流方式操作，并设油和水的流量、进口温度和物性均不变,问传热速率比原来降低百分之几？8.10 分(4547)由矿石焙烧炉送出来的气体冷却到20 后，再送入逆流操作的填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。已知，在平均操作压强为101.3 kPa下，气、液两相的平衡关系式为理=30X。在操作条件下，每小时进塔的炉气体积为1000 n?淇 中 含 SO2的体积分数为0.090,其余为

5、惰性气体。若要求SO2的回收率为90%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试计算：(1)吸收剂的质量流量;(2)溶液出口浓度；(3)实际操作液气比。9.5 分(2465)如图所示，用串联两支水银压差计测蒸气锅炉上方的蒸气压。压力计与锅炉连接管内充满水,两 U 形管间是空气。已知:凡=1.10 m,Z?2=1.20 m./?1=3.0 m,/?2=1.20 m,人 3=1.10 t n,试求锅炉内的蒸气表压强。*.5 分(3733)设有一个热交换器，利用热的重油预热石油。已知：重油的流量为每小时4 吨，进、出口温度分别为300 与 180,重油在300 及 180 时的焰分别为6.9 X105 J

6、 kg及 3.8 X 105 J-k g o 石油的流量为每小时6 吨，进、出口温度分别为80 C与 170 逆流操作，其传热系数为150 W m_2 K o 试求：(1)逆流操作时的平均温度差；(2)逆流操作时所需的传热面积。11.5 分(4530)用洗油吸收混合气体中的苯，已知混合气体中苯的摩尔分数为0.04,吸收率为80%,平衡关系式为y*=0.126X,混合气中惰性组分的摩尔流量为1000 kmol小,若喷入吸收塔的洗油中不含苯，洗油用量为最小用量的1.5倍,问洗油用量为多少？12.5 分(4935)今有苯一甲苯的混合液，己知总压强为101.33 k P a,温度为100 时，苯和甲苯

7、的饱和蒸气压分别为176.7 kPa和 74.4 kPa。若该混合液可视为理想溶液，试求此条件下该溶液的相对挥发度及气、液相的平衡组成。13.5 分(4973)对苯一甲苯溶液进行连续精储操作，要求将混合物分离成含苯的质量分数为0.97的储出液和含苯的质量分数不高于0.02的釜残液。所采用的回流比为3.5,试求精馈段操作线方程式，并说明该操作线的斜率和截距的数值。14.5 分(4526)己知在1.013X105 Pa(绝压)下,100 g 水中含氨1.0 g 的溶液上方的平衡分压为9.87 X102Pa,试求：(1)溶解度常数H;(2)亨利常数E;(3)相平衡常数(设稀氨水的密度近于水，即 为

8、1000 kg in，)15.5 分(3732)3在某热裂化石油装置中，所产生的热裂物的温度为300。今拟设计一个热交换器，利用此热裂物的热量来预热进入的待热裂化的石油。石油的温度为20,需预热至180 C,热裂物的最终温度不得低于200 试计算热裂物与石油在并流及逆流时的平均温度差。若需将石油预热到出口温度为250 C,问应采用并流还是逆流？此种情况下的平均温差为多少？16.5 分(3763)在列管换热器中用水冷却油。冷却水在。19mmX2mm的列管内流动，并已知列管内冷却水一侧传热膜系数a =3.50X 103 W nr?K 热油在列管外壳程流动，列管外热油一侧传热膜系数a 2=2.60X

9、 IO2 W-m-2-K 列管内外壁都有污垢，水侧污垢层的热阻&尸 3.2XIO-4!2 K W,油侧污垢层的热阻七2=1.08X104 n?K管壁的导热系数；I=45.0W m1,K o 试求：(1)总传热系数；(2)污垢层热阻占总热阻的百分率。17.10 分(4972)在一连续精储塔内分离某双组分混合液，其相对挥发度为2.40。进料中含轻组分的摩尔分数为0.50,泡点进料，操作回流比取最小回流比的1.5倍，塔顶产品中轻组分含量的摩尔分数 为 0.90,若设想保持操作回流比不变，而只增多塔板数，试问塔顶产品中轻组分的摩尔分数最大可能的极限值为多大？这时塔板数需增大到多大？18.10 分(21

10、52)如图所示，贮槽内水位恒定，距液面6 m 深处用一内径为80 m m 的钢质水管与水槽相连，管路上装有一阀门，距管路入口端3 m 处有一压力表，当阀门全开时，压力表的读数为2.6X104 Pa(表压)。直管的摩擦系数;1=0.03。管路入口处的局部阻力系数4=0.5。试求：阀门阻力引起的能量损失。19.5 分(4968)有一常压操作的苯-甲苯精储塔，塔顶为全凝器，在全回流下测得循出液组成用=0.95,第二块塔板上升蒸气组成)，2=0.916,物系的相对挥发度为2.47,求第一块塔板的塔板效率。20.5 分(4538)在某填料吸收塔中，在常温常压下用清水对含SO2的混合气体进行逆流吸收操作。

11、混合气中含SO2的摩尔分数为0.08,其余为惰性气体。已知水的用量比最小用量大65%,若要求每小时从混合气中吸收2.0X 103kg的 SO问每小时的用水量为多少立方米？己知在该操作条件下，气 相 平 衡 关 系 式 为 Y*=26.7X,二氧化硫的摩尔质量为64kg,kmol o21.5 分(2803)温度为20 C 的 水(密 度 为 1000 kg-m 粘度为1.0X 10-3 Pa-s)流过长10.0 m,内径 10.0 mm的导管。已知管中心水的流速为“max=0.09 m s L 试求：水通过上述导管引起的压降。22.5 分(4546)已知20 时,SO2水溶液的亨利常数E=3.5

12、5X1()3 kPa,试求20 时，与二氧化硫质量分数为0.030的水溶液成平衡的气相中SO2的分压。23.5 分(2169)4某实验室为得到稳定的水流，拟设置在室温下使用的高位槽，希望获得2.8 m3 h的体积流量。拟选用。22mmX3 m m 的钢管作导水管，出口通大气。已知室温时水的粘度为l.OOX IO?pa.密度为 1000 kg 试计算：(1)水在管内流速和流动时的雷诺数Re；(2)若不计导水管、水管进口与出口及管件的阻力损失，高位槽水面(可认为水面维持恒定)，应高出管子出口多少米就可满足所要求的体积流量。24.5 分(2471)如图所示为A,B,C 三个容器。容器上方分别装有测压

13、管或压力计，试由仪表读数计算出三个容器中以，PB，p c的绝对压强(当时大气压强为0.091 MPa)。25.10 分(2160)储油罐中盛有相对密度为0.98的重油，油面最高时离罐底10.4 m,油面上方与大气相通。罐侧壁下部有一个直径为600 mm的人孔，用盖压紧。人孔的中心在罐底以上800 mm。试求人孔盖上所承受的压力。26.5 分(2190)精储塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为1.093 X105 P a,液体的密度为950 k g 力 汽 如图采用n型管出料，塔底液面高度“保 持 1 m。口形管顶部与塔内水蒸气空间有一根细管连通。为防止塔内水蒸气由连通管逸出，问口形管出口处液

14、封高度至少应为多少米？(外界大气压强为1.013X 1()5 pa)。27.5 分(2455)一个测量水流量的转子流量计，转子的密度为1500 kg m 当读数为100时，20水的流量为6.00L hL(1)如果该转子流量计用来测量20丙酮的流量(密度为790kg m D,求在读数为100时的体积流量。(2)如果该转子流量计用来测量硫酸(密度为1300kg，皿 刃 的流量，求在读数为100时的体积流量。28.5 分(4503)在 101.3 kPa,25下，用清水吸收混合气中的H?S,将其摩尔分数由0.022降至0.001。该系统符合亨利定律y*=545x,若吸收剂用量为理论最小用量的1.3倍

15、，试计算操作液气比和出口液相组成29.5 分(2470)如左图所示的测压装置中被测流体的密度p=1000 kg m-3,指示液的密度 PR=1590 kg TH-3,图中 7?i=100 mm,&=100 m m,加=159 mm,2=200mm。试计算E 点的表压强等于多少帕？30.10 分(2824)如图所示，有一个敞口贮槽，槽内水位5不变，槽底部与内径为100 mm的放水管连接。管路上装有一个闸阀，距槽出口 15 m 处安装一个水银U 形压差计。当阀门关闭时，压差计读数R=640mm,/z=1520mm；阀门部分开启时，压差计读数R=400 m m,人=1400 mm。已知：直管摩擦系数

16、2 =0.025,管路入口处局部阻力系数4=0.5,试求管路中水的流量为每小时多少立方米？(水银密度为13600kg叼口)31.5 分(2823)如图，用 泵 将 15 的水从水池送至一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距10 m,水面高度均保持不变。输水管内径为 68 m m,管道阻力造成的总能量损失为2 0 J k g L 试问泵需给每千克的水提供多少能量？32.10 分(3710)如图所示，某无梯度内循环实验反应器主体的外壁温度最高要达500 C。为使外壳单位长度的热损失不大于600kJ h,内层采用保温砖，外层采用玻璃棉，保温相邻材料之间接触充分。保温砖和玻璃棉的导热系数分别为4 =0.

17、14 W m )瓦=2 0 J ,kg-1则泵所提供的能量为：W e=gZ2+hf=9.8 1 X 10+2 0=9 8.1+2 0=1.2 X 102 J kg12.10 分(3 7 5 8)(1)求热气体向冷气体传递的热流速率，。：已知:冷气体的进出口温度T；=3 10,刀=4 4 5 ;冷 气 体 的 质 量 流 量%=8 000kg h ,则 冷 气 体 单 位 时 间 获 得 的 热 量,$心。-方)；冷气体单位时间损失的热量，如=0.1”；热气体向冷气体传递的热流速率，+a=1.1/“4,(%-方)8 000、=1.1 X-X 1.05 X io3x (4 4 5-3 10)3 6

18、 00=3.4 7 X 105 w(2)求热气体最终温度,八：由热气体热量衡算可得1/个、5 000 a s(/=qmCp(Ti-T2)=X 1.05 X 103X(5 8 0-)=3 4 7 X 105 W8T2=342 AT；=7；-7；=580-445=135 n=（-7；=342-310=32 135 _ 32 7；,=35-=71.6 （即 71.6 K）In32。3.47X105 2,K=-=-=24.2 W nr?K-1A Tin 200 x71.63.5 分(2466)以槽内液面为截面1 1,容器与出口导管联接处为截面22,并以截面22 为基准面,列伯努利方程：(流体阻力可略而

19、不计)z$+j+丘+区2g pg 2g pg4.32 p22g pg1000 x9.81+0.46P2=34.7 kPa(表压)。4.10 分(3711)由冷、热流体的热量衡算：qmcp(120-70)=q；“Cp(60-2 0)(无污垢)q,”c 4 1 2 0-80）=q；,（石-2 0）（有污垢）得:120-80 7；-2 0120-70-60-20,则 72=52无污垢时：（60+50）=55 21有污垢时：AT -（68+60）=64 2乂 。=C/12 0-8 0）=A A 7；心 的（120-70）K A Tm即:M矮n lK 40 55则 一=X K 50 64=0.6875则

20、污垢热阻占原总电阻百分比为:9J _ _ _ _ 1 _K/K X 100%=(A-1)X 1OO%=(-1)X 1OO%=4 5%。1/K 0.6 8 7 5/K5.10 分(4 9 5 1)(1)由-R-=0.6 3 0 得z R=1.7 0R +l(2)由-=0.3 6 1 得 X d=0.9 7 5R+l 由 一 =1.8 05 可 得 竺=2.2 4 4 一乙 F.F x由-八=0.009 6 6 可得=0.009 6 6_ 1将式代入式可得:X w=0.（M 2 0（4）由两操作线方程联立求解交点坐标：y=0.6 3 0 x t+0.3 6 1y=1.8 05 x r 0.009

21、6 6解得:X f=0.3 15。6.5 分（2 19 0）已知：p=9 5 0kg，m-3,pv=1.09 3 X 105P a,p=1.013 X105 P a为使液封槽中n形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p、w p+p x g x h用已知数据代入得h N O.8 6 m7.10 分（3 7 08）（1）逆流时，12 0 C 7 0 6 0 -2 0（逆流）=竺 噂 三=竺 誉 =5 4.8 5 ,6 0I n -L InA T；5 0（2）并流时，12 0 f 石2 0 -T2A 7,（并流）/Y2）批T2-T2。（并流）=.图（并流 并流!。（逆 流）（逆 流）一口丁（逆 流

22、）乎（并流）行（逆 流）10即:100-区-T2)KXFIn-rT2-T2 _ 12 0-7；_ 7；-2 05 4.8 5 5 0 4 0解上两式方程得：7 2=7 5.2 ,T2=5 5.8 （3）传热速率比原来降低的百分数为:。（并流）。（逆流）xl00%=T （并流）7（逆流）x l 0 0%=1-xlOO%I 4 0)10.5%8.10 分(4 5 4 7)9气体进塔浓度y 尸-=0.09 9100-9气体出塔浓度 7 2=0.09 9 X(1-0.9)=0.009 9液体进塔浓度X 2=01000 2 7 3惰性气体摩尔流量=x(1-0.09)=3 7.9 k mo l h-12

23、2.4 2 9 3与成平衡的液相组成X*=Z=0.003 3吸收剂最小用量（F c）mi n=坐 一）X*-X?3 7.8 5 x(0.09 9-0.009 9),-=1.02 X 1。3 k mo l h-10.003 3-0 实际吸收剂用量 Fc=1.2(F c)mi n=1.2 3 X 103 k mo l h 7,C=1.23X 1()3 x18=1.2 2 义 104 k g h-1 溶液浓度 FB(H-y 2)=F c(X X 2)X i=C-X)3 7.9 x(0.09 9 0.009 9)1.2 3 xlO3加一 u Fc 1.2 3 xlO3(3)液气比一U =-=3 2。F

24、B 3 7.99.5 分(2 4 6 5)设大气压强为p o。先确定A,B,C,D点的压强:PA=R2 p(H g)g +p()=p Bp c=R i p(H g)g +PB=p+p(H 2 0)g(h i-h?)R p(H g)g +R2 X?(H g)g +p()=p+p(H2O)g(h i-h2)g由此可得锅炉内表压力：P-Po=(R i+R 2)p(H g)g-(h r h2)p(H2O)g=(1.2+1.1)X 13 6 00X 9.8 1-(3-1.2)X 1000X 9.8 1=2.8 9 X 105 Pa*.5 分(3 7 3 3)II(1)逆流时：3 00-18 0 17 0

25、 C 8 0 A T,=13 0,A 7；=100 13 0+1002=115 ,二瑞X (6.9 X 105-3.8 X 105)=3.4 4 X 105W而 =KA Tm0 3.4 4 xlO5,A=-=2 0 n?。KA 7；15 0 x11511.5 分(4 5 3 0)0.04 0.04-=-=0.04 171一必 1-0.04 0.9 6力=Y i (1-)=0.04 17(1-0.8)=0.008 3 4(FcY,-Y2)m in=FB-m0.04 17 -0.008 3 4 9 6 0 x 0.03 3 4二 1000X 0.9 6 004 7酝 一 0.3 3 112.=9

26、6.9 k mo l h 实际用洗油量 F c=1.5(FC)mi n=L5 X 9 6.9=14 5 k mo l h L5 分(4 9 3 5)因为苯和甲苯的混合物为理想物系，所以&ABp 17 6.7=今=-=2.3 8PB 7 4.4所以101.3 3-7 4 4.02 6P l-P l 17 6.7-7 4.4&必=0 4 5p 101.3 32.3 8 x 0.2 6或*=-=0.4 61+(z A B-1)A 1 +(2.3 8 1)x 0.2 613.5 分(4 9 7 3)苯的摩尔质量为7 8 k mo l,h1甲苯的摩尔质量为9 2 k mo l,h11297/储出液组成：

27、Xd=cr,4=0.974羽 98+%精储段操作线方程式为：为+尸R-*+x-=士3 一5 相+也()074=0.78%,+0.216R+l R+35+1,3.5+1该操作线斜率为0.78，截距为0.216o14.5 分(4526)y4P987、-=0.00974=9.74 X 10-3101300A1.017X a=a+b 100+1.018 17=0.0108_ A _ ACA=-V m1.0,7，=0.588 kmol,m-3100+1.01000c 0588(1)W=-=-=5.96X10-4kmol m 3 P a1PA*987(2)E*987.一 =-=9.14X104Pa0.01

28、08E 9.14 x 104(3)m=-p 101300=0.90215.5 分(3732)(1)并流时：300-Z O O20 f 180AT；=280,AT；=20P T 2 8 0-2 0 -巾”=9&5 In-20(2)逆流时：300-200 180-20 AT,=120,AT2=180 13A T =tn12 0+18 02=15 0(3)当石油需预热到达2 5 0 时，由于热裂物的最终温度为2 00,显然不能采用并流而只能采用逆流。逆流时：3 00 2 00 2 5 0-2 0 A 7 =5 0,A 7 ,=18 0 18 0-5 01”=M1 8 05 0=101.5 C。16.

29、5 分(3 7 6 3)1K=j y一+RQ+I+&.2+at A a2,+0.00018 +0 X 102+0.0003 2 +2 6 0 4 5.013 5 00=214 W m-2 K-1污垢热阻 _ R、,i+凡,2 0.00018 +00003 2总 热 阻-1/K-1/2 14=0.107=10.7%o17.10 分(4 9 7 2)4=1-a-xf-=-2-5-x-0-5-=0.7 14l+(a-l)xf 1 +(2 5 -1)x 0.5R mi n=0.9-0.7 140.7 14-05=0.8 6 9R=l.5 X 0.8 6 9=1.3 0(2)R不变，随塔板数增多，精播段

30、操作线平行上移，最大极限是夕线与操作线交点落于平衡线，则此时，R=R mi n 而X d达最大极限值(X d)max。,一 马(%)皿-0 0 40.7 14-05=1.3 0(X d)max=0-9 9这时，塔板数为无穷大。18.10 分(2 15 2)对1 1和2 2截面(如图所示):142jg Z i=(l+A,)+-(表压)2 d p2 2 g z -2 p p1-,-2 (1 +A/,/d)2X9.81X6-2X2.6X104/1000(1 +0.5 +0.0 3 x 3/0.0 8)=2 5.0 m2 s-2对 2 2 和 3 3 截面：(U2=U3)2 f也（表压）=上（X色）+

31、h f （阀门）p 2 d则阀门阻力引起的能量损失2 5 4hf(阀 门)=2.6 X 1 0 4/1 0 0 0-X 0.0 3 X 2 0.0 8=2 6-1 8.7 5=7.2 5 J k g-11 9.5 分(4 9 6 8)yi=X d=0.9 5全回流操作，”=x i=0.9 1 6ax.州*=-!-1 +(1)无 12.4 7 x 0.9 1 61 +(2.4 7-1)x 0.9 1 6=0.9 6 47 1 =X 一%*一%0.9 5-0.9 1 6-=0.7 10.9 6 4-0.9 1 62 0.5 分(4 5 3 8)%=0.0 80.0 8H=-1-0.0 8=0.0

32、8 7 00.0 8 7 0 aXi*=-=0.0 0 3 2 6=3.2 6 X 1 0-32 6.72 0 0 0 ,FB(Y-Y)=GA=-=3 1.2 5 k m o l ,h-6 4(Fc)m i n=FH(Y-Y2)=3 1.2 5X -X2-3.2 6 x l 0-3=9 5 8 6 k m o l h-qvc9 5 8 6 x 1.6 5 x 1 81 0 0 0=2 8 5 mJh-12 1.5 分（2 8 0 3）按m a x计算雷诺数:15(Re)max=0.0 1 0 x 0.0 9 x 1 0 0 0l.O x l CP=9002000因此流型肯定为层流，且已知平均流

33、速u=0.5“max=0.5 X 0.09=0.045 m s1I u2 6 4-x =-xd 2 4 5 01 0.0-x0.0 1(0.0 4 5 )22包=炉 人p=0.144 J,kg水流过的压降为A p=0.144x1000=144 Pao22.5 分(4546)M(SO2)=64,M(H2O)=18o.osA 丽端T 0 0 8 6 2+6 4 1 8p*=E x=3.55 X103X 0.00862=31 kPa23.5 分(2169)(1)管内径 d=22-2X3=16 mm管内水流速_ 2.8U-3 6 0 0 x 0.7 8 5 (0.0 1 6)2=3.87 m s-1d

34、up 0.0 1 6 x 3.8 7 x 1 03Re=-=-1 x 1 0-3=6.20X104(2)选高位槽水面为1一1截面，选管子出口为22截面，并以22截面为基准面，不计阻力损失，则22+7+T=gZ2+7+T因为P1=P2=大气压,Z2=0,U|七0,ZiX=(w2g 2 x 9.8 1=0.763 m24.5 分(2471)Po=O.O91 MPa=9.1X104PaPA=9.1 X 104+6.0X 104=1.5X105 Pa(绝压)4 4 2PB=9A X 104+X1.01X lO l.S X lO5 Pa(绝压)pc=9A X 104+0.600X 1000X9.81=9

35、.69 X 104 Pa(绝压)。25.10 分(2160)先求作用于孔盖内侧的压强。设作用于人孔盖的平均压强等于作用于盖中心点的压强。以罐底为基准水平面，压强以表压计算，则16Z i=1 0.4 m Z 2=0.8 mp i=O p=0.9 8 x 1 0 0 0=9 8 0 k g m 3P 2=p i+p g（Z i-Z2）=0+9 8 0 X 9.8 1 X（1 0.4-0.8）=9.2 3 X 1 04N m2人孔盖上所承受的全部压力F为：F=p 2 S=9.2 3 X 1 04（x 0.62）4=2.6 1 X 1 04N2 6.5 分（2 1 9 0）已知：p=9 5 0 k g

36、 ,m-3,pv=1.0 9 3 X 1 05 P a,p=1.0 1 3 X I O5 P a为使液封槽中n形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p、w p+p x g x h用已知数据代入得h 2 0.8 6 m2 7.5 分（2 4 5 5）（1）转子流量计在流速较大时，丙酮与水的体积流量之比为：.（丙 酮）（水）夕 一 夕（丽 丽四（水）=12（丙酮）卬一夕（水）对 2 0 的丙酮（丙酮）=7 9 0 k g ,m-3名(丙酮)1 1 0 0 0(1 5 0 0-7W6.0 0 一、7 9 0(1 5 0 0-1 0 0 0)q v(丙酮)=8.0 4 L-h1对于/?（硫酸）=1

37、3 0 0 k g m-3的硫酸外 (硫酸)6.0 01 1 0 0 0(1 5 0 0-1 3 0 0)1 3 0 0(1 5 0 0-1 0 0 0)q v (硫酸)=3.3 3 L h 2 8.5 分(4 5 0 3),=%=0.0 2 2 1-,-1-0.0 2 2=0.0 2 2 50.0 0 11-0.0 0 1比 0.0 0 1 0 x2=o因为y*=，对于稀溶液y*=，X1 +(1 m)Xc r i,Fc Y,-Y2 0.0 2 2 5-0.0 0 1 0所 以(亡.=匕-面 次 5 2】m-5 4 5则 冬=1.3(冬)m i n=1.3 X 5 2 1 =6 7 7FB F

38、B17故 X i =X 2+&(H-“)=0+(0.0 2 2 5-0.0 0 1 0)0.0 0 0 0 3 1 8 =3.1 8 X 1 0-5Fc 6772 9.5 分(2 4 7 0)如图列出p -2 m-,=U=6 0 0 k J h-n r1In rx2 x 0.1 4 x(5 0 0 -4 0 0)6 0 0 x l O3/3 6 0 0=0.5 2 82=1.6 9 5,八r 2=1.6 9 5 r i=l.6 9 5 X 5 0=8 5 mm故保温砖的最小厚度。=2-门=8 5-5 0=3 5 mm同理按玻璃棉计算：1 n2=2 a w-1)=2 X 0.0 7 x(4 0

39、0 -8 0)=0 刈r2 。/-6 0 0 x l O3/I/3 6 0 02=2.3 3,4=2.3 3 X 8 5=1 9 8 m mrz则此时相应的玻璃棉厚度&=勺一 a 1 9 8 -8 5 =1 1 3 mm。3 3.1 0 分(4 5 5 1)(1)最小液气比1.4 4 x l O3|l.O l x l O5=1.4 3 X 1 0-2V,修=八=1.4 5 X 1 0-21 一%1.4 4 x l O2-1.0 1 x 1 05=1.43X10-319力=143X10-31 一y2X2=0*_，_ 1 4 5 x 1 0-22.7 4 2.7 4=5.29X IO。()min=

40、FB匕-L 1.4 5 x I O-1 4 3 x 1 0-35.2 9 x 1 0-3=2.47(2)吸收剂的质量流量=1.5X(空)min=l.5X2.47=3.71FB FBFc=3.71 FB=3.71 X g.。(l-y0/22.4=3.71 X 1000X(1-1.43X IO-2)/22.4=163 kmol h-1q叫c=Fc XMc=163X 18=2.93X 103 kg h-1(3)出口溶液的摩尔比(比摩尔分数)由 FB(匕/2)=1 (X-X 2)得X -KX|+X2F c/FB1.45x10-2 _ 143x10-3-+03.7 1=3.52X10-334.10 分(

41、3727)(1)传热速率:g q”jC p，(r；T；)2 8 0 0 ,-X 4.18 X 103 X(45-20)=8.13 X 104 W3 6 0 0(2)传热面积：8.1 3 x l 04,-=1.71 nr1 0 0 0 x 4 7.6(3)管长：A1.7 1L=-=-=1.5 rrion7id 1 9 x 3.1 4 x 0.0 1 935.10 分(2187)4%Pi _ d2u2p2220I（今喷哈）（其 中 乙 二3P 72273+90 273+20=1.24)=2.540.1&p1.24/7,18.22L5=17.1 m,s-136.10 分(2162)证明：水平时，由伯

42、努利方程得:-Ap=pA-pB=/7,hf hf一一直管阻力造成的能量损失（J-k g1）压降-A p与压差计读数的关系：-A p=pR-/7gR pht由式、式得：R=-PR-p g倾斜时，同理：-A p=PA-pB-p,hr+ghp 且-Ap=(pR-/?)R g+gh p phf比较式、式得：R=-:-(PR-P)g由于水平和倾斜时，管径、管长和流量均不变则 hf=hf故口=口。37.10 分(4919)(1)F f =Fd+Fw=100-F(Xf=FdXd+F、KW即 100 X 0.60=Fd X 0.96+Fw X 0.040.92 凡=60-4=56则 在d=60.9 kmol

43、h-1Fw=39.1 kmol,h储出液平均摩尔质量：Md=0.96 X 78+0.04 X 92=74.6 kg kmol残液平均摩尔质量：Mw=0.04 X 78+(1 -0.04)X 92=91.4 kg kmol-1储出液量：%,d=60.9X74.9=4561 kg h残液量：,.w=39.IX 91.4=3574 k g-h-1(2)q=l FV-FV=150 kmol h-1 FL=Fv-Fd=150-60.9=89.1 kmol h-121R-F _ 8 9.1K 6 0.9=1.4 6R x.1.4 6 0.9 6%+1 =-X”-=-x -R +l R +1 1.4 6+1

44、 1.4 6+1yn+=0.5 9 5 x +0.3 9 03 8.1 0 分(4 9 4 3)p-p l 1 0 1.3 3-4 7.3 5XA=-=-=0.4 1琮 一 点 1 8 0.4-4 7.3相平衡方程为:3.89XAVA=-;-=-:-1 +(。.一1)4 1 +2.89XA3 9.1 0 分(4 9 1 1)(1)求 心 和X(=3 y:+6 9/-=0-346/7 8+7929 8Xd=9y J y =0,9 8 3/7 8 +/9 21.2Q不 瓢-=0 /7 8+7 9 2Mf=0.3 4 6 X 7 8+(1-0.3 4 6)X 9 2=8 7.1 68 7 1 6 ,

45、Ft=-=1 0 0 k m o l h 18 7.1 6由全塔物料衡算：J-Ff=Fd+FwL f f X产“Xd+F*KW代入数值得：1 0 0=凡+Fw1 0 0 X 0.3 4 6 =0.9 8 3 Fd+0.0 1 4 1 Fw解得 Fw =6 5.7 5 k m o l ,h 1=1 8.2 6 m o l ,s-1Fd=3 4.2 5 k m o l h-1=9.5 1 m o l s-1(2)求上升蒸气的摩尔流量Fv；22Fv=FL+Fd=R Fd+Fd=(R+1 )Fd=(2.5+1)X 9.5 1 =3 3.3 0 m o l s-1(3)求回流液的摩尔流量几：FL=R F

46、d=2.5 X 9.5 1=2 3.7 8 m o l s-14 0.1 0 分(3 7 6 4)由冷气体一侧计算传热速率：(/=(/+(/,=0.1，。=心 (北 一 7 j +a=1.1 /c 0 (升 一1.0 0 x 1 04 3=1.1 X-X 1.0 5 X 1 ()3 x (4 3 0-3 0 0)3 6 0 0=4.1 7 X 1 05 W由热气体一侧计算传热速率：=q,“C p(TQ、1.0 0 x l O44.17X105=-x3 6 0 01.0 5 X 1 03X (5 5 0-7 2)由上式解得:乙=4 0 7 A7；_ 5 5 0-4 3 0,1 2 0 2 工 4

47、 0 7 -3 0 0 1 0 7 1 0 7 +1 2 02=1 1 4 C(亦即 1 1 4 K)K=。A。4.1 7 x IQ5-3 0 0 x 1 1 4=1 2.2 W n r2K o4 1.1 0 分(2 1 5 4)对1 1和3 3截面(如图所示)：g Zi=；u2+Z/7/.=；1?+(0.5+2)u2i P=g g Zi=-g X3=g=9.81 m2 s-2对22和33截面：+g Z2=h t(B C)+五=2i?+乙P P P则 B 点的真空度=(P 3-P 2)=(g Z2-2u2),p=(9.81X4-2X9.81)X 15 0 0=2.94X10 4 pa42.10

48、 分(37 60)=7 8-15=63,A T；=7 8-30=48 2CA T；63=1.31 2,4863+482=5 5.5(亦即 5 5.5 K)23A=n7all=20 7t X 0.0 24 X 1.5=2.26 m2冷凝器传热速率：。=KA A 7；=10 0 0 X 2.26 X 5 5.5=1.25 X 105 W酒精蒸气冷凝需要移去的热流速率：/20 0 x 87 9x 1()3(b =-r=4.88 X 1 0 4 w3.6 x 103由此可见：/,该冷凝器足以完成任务。43.10 分(115 9)选10 0 m ol丙烷作为计算的基准由方程 C 3H 8+5 0 2-3

49、C O 2+4H2O 可知每 10 0 m ol 丙烷需消耗 5 0 0 m oI O2,生成 30 0 m ol C O2 和 40 0 m ol H2O则空气的总投入量为5 0 0 X 1.25-?0.21=297 6.2 m ol乘馀 N 2：297 6.2X0.7 9=235 1.2 m ol剩 余。2：5 0 0 X 1.25-5 0 0=125 m ol则烟道气总量为30 0+40 0+235 1.2+125=317 6.2 m ol故 生 成10 0 m ol的烟道气需丙烷为1 00 x l 0 0 3.15 m ol317 6.2需空气的量为 空 出x 10 0 =93.7 m

50、 ol317 6.2吸收1.在一内径为0.8m、填料塔高度为4 m 的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。吸收塔操作压强为10L33kPa、温度为20,混合气体积流量为1000 m7h,进塔气相组成为0.05,出塔气相组成为0.01(均为摩尔分数)。吸收剂用量为96kmol/h。操作条件下相平衡关系为Y*=2X(X、Y 为摩尔比)，试求:(1)吸收剂用量为最小吸收剂用量的倍数；(2)气相体积吸收总系数枚a,kmol/(m3-h-kPa)解：(1)最小吸收剂用量可用下式计算：Li=V(Y1-Y2)/(Y1/m)-Y2其中:Y尸刃/(1-%)=0.05/(1-0.05)=0.0526Y2=y