化工工艺试验工计算

计算：

1.某设备顶部真空表的读数为600mmHg，该设备顶部的绝压为多少KPa？（当地的大气压为1atm） 解

：x=79.97KPa

绝压：101.3-79.97=21.33

6.某空气压缩机，每小时的送气量为307Nm，表压为0.06MPa，温度为30℃，求每小时送出空气的摩尔质量及体积流量。

22.4L/mol=22.4m3/kmol 摩

尔

流

量

=307/22.4=13.7kmol/h 3

8.注入某容器的液体流量为5t/h。其密度为800kg/m3，进注管选用Ф108*4mm的无缝管，求管内的体积流量、流速、质量流速？

解：5t/h=5000kg/3600s =1.39kg/s

Vs=w/ρ=1.39/800=0.0017m3/s d=108-4*2=100mm=0.1m

2

11．厚度为200mm的耐火材料制成的炉壁，其内壁温度为630℃，外壁温度为150℃，耐火材料的导热率为0.9W/m*k,求每平方壁面的热损率。

解：b=200mm=0.2m t1=630℃,t2=150℃ λ=0.9 A=1 Q=(t1-t2)/(b/λA) 101.3/760=x/600 解：1mol标准气体的体积为

已知标况下：P1=1.033Kg/c㎡ A=π(d/2) =7.85*10 -3

2.一个物理大气压是760mmHg，问其相当于多少Pa？相当于多少水柱？ 解

:1.013

×

105

Pa=760mmHg=10.33mH2O

3.苯和甲苯的混合液，苯的质量分数为0.4，试求在293K 时的密度，（293K时苯与甲苯的密度为0.879、0.867） 解

：

1/

ρ

m=0.4/0.879+0.6/0.867 ρm=0.872

4.40%（重量）的乙醇水溶液，其体积百K数为多少？（已知ρ

3

乙

醇

=790Kg/m，ρ

水

=1000Kg/m3

）

解：设水溶液的总质量为100. V乙醇=V乙醇/（V乙醇+V水）×100% V乙醇

=（m

乙醇

/ρ

乙醇

）/（m

乙醇

/

ρ

乙

醇

+m水

/ρ水

）×

100%=(40/790)/(40/790)+(60/1000) V乙醇=45.77%

5.计算H2在温度10℃及压强10atm下的密度。

(R=8.314KJ/Kmol)

解

：

R=8.314KJ/Kmol

T=273+10=283 M=2.0Kg/mol ρ=MP/RT=2.026×106

/8.314×283=0.861Kg/m3

T1=273K V1=307Nm3/h P2=1.033+0.6=1.633Kg/c㎡ T2=273+30=303K

则空气的体积流量为：P1V1=n1rt1 P2V2=n2RT2

V=P1V1T2/P2T1=1.033*307*303/1.633*273=215.5m3/h

7.混合气体中含H2的体积分数为75%，N2的体积分数为25%，在温度40℃和压力1.52×105

Pa下，以15m/s的流速流经内径为100mm的管道，试求该气体的体积流量（m3

/h）和质量流量（Kg/h） 解：P=1.52×105

Pa=1.52×102

KPa

Vs=u·A=15×π(d/2)2

=15×3.14×（100/2）2=15×0.00785=0.117（m3

/s） 0.117（m3

/s）*3600 =424.8（m3/h） M=M1y1+M2y2=2×75%+28×25%=8.5（Kg/mol） ρ

=PM/RT=1.52×102

×

8.5/8.314×313=0.496（Kg/m2

） Ws=Vsρ

=424

×

0.496=210.304（Kg/h）

u=Vs/A=0.0017/0.0078

=0.22m/s

G=Ws/A=uρ=800 kg/m3

*0.22 m/s =176.93kg/㎡·s

9.求20℃时煤油在圆形直管内流动时Re值，并判断其流行。已知管内径50mm，煤油的流量为6m3/h，20℃下煤油ρ=810kg/m3，粘度为3mPa*s. 解：u=Vs/A=(6/3600)/(π/4*0.052）=0.848 Re=du

ρ

/

μ

=0.05*0.848*810/0.003=11448 ＞4000 则为湍流

10.在列管式换热器中两流体进行换热，若已知管内外流体的平均温度分别为170℃和135℃，管内外流体的对流传热系数分别为12000w/㎡℃、1100w/㎡℃，管内外侧污垢热阻分别为0.0002及0.0005㎡℃/w，求管壁平均温度。 解： 1/k1=1/(1/α1)+RSO 1/k2=1/(1/α2)+Rsi K1（T-tw)=K2(tw -t1) (T-tw)/((1/

α1

)+RSo)=(tw-t1)/((1/α2)+Rsi) 170-tw/tw-135=0.00141/0.00028 tw=164℃

=（630-150）/（0.2/0.9）=2160w

12.某燃烧炉的平壁是由一层耐火砖（其λ1=1.047w/(m*k))与一层普通砖（其λ

2

=0.814w/(m*k))砌成，两层

厚度均为100mm，操作达到稳定后，测得炉壁的内表面温度是700℃，外表面温度为130℃，为了减少热量损失，在普通砖外边面上增加一层厚度40mm的保温材料（含85％的氧化镁，λ

3

=0.07w/(m*k))，待操作达到

稳定后，又测得壁的内表面温度为740℃，外边面（即保温层表面）温度为90℃，试计算加保温层前后每小时每平方米的壁面各损失热量多少？

t1 t2 t3 t4

1 2 3 耐火砖 普通砖 保温砖 100mm

100mm

40mm

解：保温前:t1=700℃ t2=130℃

Q=(t1-t2)/(b1/λ

1

+b2/λ

2

)=(700-130)/(0.1/1.047+0

.1/0.814)=2610w/㎡ 保温后：t1=740℃ t2=90℃

Q=(t1-t2)/(b1/λ1+b2/λ2+b3/λ

3

)=(740-90)/(0.1/1.047+0.

1/0.814+0.04/0.07)=823w/

㎡

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