化工原理试题库计算题

二：计算题（50分） 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？ 若回流比为1.5 ，它相当于Rmin的多少倍？ 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知：?x3x??3，xF?0.6，xD?0.9，xw?0.02，q?1。相平衡关系：y??， 1????1?x1?2xF=W+D F=W+1， F?06?w?0.02?1?0.9。联立求解得：F?1.52Kmol。 3x3.06??0.818。 最小回流比：q?1，xF?0.6?xq，yq?1?2x1?2.0.6xD?yq0.9?0.818??0.376。 其倍数为：n?1.5?4。 Rmin?0.376yq?xq0.818?0.6提馏段操作线方程：y?L'L?W'x?W.xwL?W' ， W?0.52，L'?L?F?R.D?F?1.5?1.52?3.02 y?1.208x?0.00416由x1'?0.6， 得：y2'?1.208x?0.00416?0.72。 即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72. 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L Kmol和hVKmol，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 hmV?1时，传质 Y1、Y2 、X1、X2。证明当解吸因素LY1dYdYNG?????? ?VVY?mXY2Y?YY2Y2Y?mLY?X2?LY2 Y1dYY1??Y1?Y2Y1?mX2Y1?mX2??Y2?mX2?dY?N??1???Y2?mX2Y2?mX2GY2?mX2Y2?mX2Y2Y1?Y2。 Y2?mX2NG?Y1 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力Gc为1.5Kg绝干料。物料进s出干燥器的温度分别为210C及660C。湿空气经预热后的温度为1270C，湿度为0.007Kg水，出干燥器的温度为620C。若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确Kg干空气定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（Cs?1.88Kj）。干燥水分量：Kg.KGc.?w1?w2?，w?0.238Kg。 W?s?1?w1??.1?w2?

干燥器热量衡算： L.?1.01?1.88H0??.t1?t2??W.?1.88t2?2490?4.19?2??Gc.Cs.??2??1? L?10.95Kg 。 sW 湿度：L? ，H2?0.0287Kg水 Kg干空气H2?H0 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力系数为??0.03，现发现压力表上的读数为5mH20，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力系数？图示，在1-1，2-2面间列板努利方程 u22p2u12p1 z1?=z2???h' ?2g?g2g?gu2lu2u210?0?0?0?5???..??进. 2?9.81d2g2g5011??1 5?u2.??0.03..?0.5.? 2?9.810.12?9.812?9.81??331 u?2.44m V?.?.d2u?0.019ms?68.9mh。 s4 在2-2，3-3面间列板努利方程 u32p3lu2u2u2u22p2' z2? ??h，0?5?0??..??出.????=z3?2g?gd2g2g2g2g?g2511??? 5?2.44??0.03..?? ， ??8 0.12?9.812?9.81??2?9.813 即流体的流量为0.019m2s,68.9m3h局部阻力系数为8。 32、 在一 列管式换热器中，用冷却将1000C的热水冷却到500C，热水流量为60mh，冷却水在管内 流动，温度从200C升到450C。已 知传热系数K为2000w2， 换热管为m.C?25?2.5mm的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 已知：?热水?960K3C热水?C冷水?4.187Kj Kg.Km （1）、V?K.A.? 2.4?K.30.30?60 K?3.56?10 V2?3.2?10 （3）、V''222222?6m2s ?33'11.? （2）V2?K.A2.??V2 V'?1.7m 、22''2?2K.A.? ， V?2K.A2.??2?3.56?10?6?302.2?3600 V''?6.8m3 3、 G1C1?T1?T2?= ，G2?32KgA?G2C2?t2?t1?/K.?t=39.4m2。 s ?t?42.50C

n?167. 即冷却水的流量为32Kg 三：计算题（50分） 1，流量为5000m3s和管子根数为167根。 h的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现在中央接一完全相同的平3行管到中点。问总流量变为多少mh3？ 设接平行管道后，总流量为Vm3h。 3m 二平行管流量为V1h3m和V2h。 板努利方程： u32p3u12p1u32p3u22p2 ???hf1 ???hf2 ????2?2?2?2?lu2l3u32l1u12 总压降相同得：?3..=?..， ? ?1..d2d2d218 ?1??2??3??，l1?l2?l3?1l。u1?u3 u3?u 22538。2、 V'?V?6330mh52,，泵将200C的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为?98?4mmm的无缝钢管。吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到 3m 管出口的距离为10m，其中流量为35h。（已知：p0?1atm，m3000Kg??0.02,Hs?3.0m,N电?2Kw,?电?0.94）.(200C时水，??1，m 求：忽略动压头，求泵的安装高度？ ?3??1.24?10N.s30Np?2.4?10，2m2) 35 泵的轴功率和效率？u1? u2?1.53m。 s V1?.d24??1.53m。 s1.?.0.092.36004u2u2lu21.532501.532'Z?Hs??hf?Hs???..?3.0??0.02..?1.555m2g2gd2g2.9.810.092.9.81 考虑0.5m的安装安全系数。则泵的安装高度为1m. N轴?N电?电?2.0.94?1.88Kw. lu2u2 . H?Z?h?Z??..???进??出?d2g2g'2160?50??1.53 . H?16.75m. H?11??0.02?1?0.5?.0.092.9.81??N?HQ?g?16.75.35.1000.9.81/3600?1.6Kw . ??N?85% N电

3，一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为?25?2.5mm，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却CS2饱和蒸汽，使之从饱和温度460C降至100C。CS2走管外，其流量为其冷凝潜热为356Kj，比热为1.05Kw水走管内，且与CS2成G1?0.07Kg，0。sKgKg.C逆流流动。冷却水的进出口温度分别为50C和300C。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热系数分别为K1?2000W20和K2?100W20。问此换热器是否造适用？换热器已有的传热m.Cm.C面积：A?n.?.dl?30.3.14.0.025.3?7.07m2。 求所需的传热面积： 冷凝段的热量：Q1 =w.r?0.07.356?24.9Kw 冷却段的热量：Q2?w.C1.?T1?T2??0.07.1.05.36?2.65Kw。 总热量为：Q=Q1+Q2=27.55Kw Q27.55冷却水的用量：G水???0263Kg sC.?t2?t1?4.187.?30?5?Q2.65冷却水离开冷却段的温度：t?t1??5??7.40C G水C比0.263.4.187?46?7.4???46?30??25.70C 冷凝段的温度差：?t?46?7.4ln46?30?46?7.4???10?5??16.40C 冷却段的温度差：?t?46?7.4ln10?5Q24.9.1000??4.84m2 冷凝段所需传热面积：A1?K.?t200.25.7Q2.65.1000??1.61m2 冷却段所需传热面积：A2?K.?t100.16.4 所需的总的传热面积：A=6.45m2. 4， 用一传热面积为10m2的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取80C，热损失可忽略不计。试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热系数为多少？ （２）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热系数为多少？ 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为60.10C，汽化潜热为2354 .9KjKg 查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为120.20C ? 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为138.8C水分蒸发量：W?F.??1??F?W?375. F=1000Kg , W=625Kg 0x0???0.625F，x1?? 溶液的沸点为 t?60.1?8?68.10C。

Q625.2354.9.1000??785w20 A?t10.3600.?120.2?68.1?m.CQ625.2354.9.1000 改变压力后的传热系数： K'???578w20。 A?t10.3600.?138.8?68.1?m.C 可见结垢以后的传热系数降低。 三：计算题（64分） 1 图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为3cm，求?P12？若再接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，且测得R乙?63.5cm，求?乙？ 传热系数K为：K??p???示??测?Rg ?p?13.6?1.0.03.9.81.103?3.708Kpa。 ?1.0.635.9.81.103?3.708Kpa， ?示?1600Kg3。 示m2一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。内部用隔板分成20层，用来回收含尘 ?p??3气体中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000m????h，气体密度 ??0.9Kgm3.s。 ，粘度为??0.03mPa尘粒密度??4300Kg3。试求理论上能 m100%除去的最小颗粒直径？降沉室的总面积：A?20.5.3?300m2。 V36000?0.033m。 沉降速度：u??sA300.3600d2.??s???.g 设沉降区为层流，则有：u? 18? 0.033?d2.?4300?0.9?.9.8118.0.03.10?3du?2.06?10?5.0.033.0.9 验算：Re???0.66?1。 ?3?0.03.10 ， d?2.06?10?5m。 3外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度 为1600C。管外包以导热系数为 ??0.08?1.1?10?4t的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过600C， 3、 每米 管长的热损失不超过150w。问保温层的厚度应为多少？保温材料的导热系数 ：mQ2?.??T?t?2.3.140.0921?160?60???150 ， ??0.0921wm.K。 ?R100??llnlnr100??47mm。 4、 欲将浓度为25%，沸点为131.50C，流量为3600Kg的NaOH水溶液经蒸发浓缩到50%。h料液的进口温度为200C，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热系数可取1100W2，溶液的密度为1500Kg3。若忽略蒸发器的热损mm.K

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