生物分离工程计算题

分离工程习题

四、计算题：

1、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其泡点温度。

乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t的单位为℃）

解：设温度为10℃， 用泡点方程?Kixi?1进行试差，不满足泡点方程, 设温度为7.2℃，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2℃,结果见表。

组份 乙烷 丙烷 组成 0.05 0.30 设温度为10℃ Ki 设温度为7.2℃ Ki 圆整 0.323 0.487 0.190 1.000 Kixi Kixi 6.8000 1.8000 0.3714 0.340 0.540 0.241 1.121 6.4266 1.6134 0.2914 0.321 0.484 0.189 0.994 正丁烷 0.65 ? 1.00 2、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其露点温度。

P195

6-1 在一定的酶浓度下，液相底物S分解为产物P，该反应器仅有底物S影响其反应速率，其动力学数据如下： cS /(mol/L) 1 2 2 3 3 4 4 5 4.7 6 4.9 8 5 10 5 rS/[mol/(L·min)] 1 现在CSTR中进行此分解反应，保持相同的酶浓度和其操作条件。试求： （1） 当VR=250L，cS0=10mol/L，XS=0.80时，进料体积流量V0应为多少？

（2） 当V0=100L/min, ，cS0=15mol/L，XS=0.80时，反应器有效体积VR为多少？

（3） 当VR=3m3 ，V0=1 m3/min，cS0=8mol/L，反应器出口底物浓度和反应器内底物浓度

各为多少？

（4） 当VR=1m3 ，V0=1 m3/min，cS0=15mol/L，其出口底物浓度为多少？ 解： （1）有

cS0?cS=XS 则cS=2 mol/L rS=2 mol/(L·min) cS0 有 VR rS= V0（cS0－cS） 250×2= V0（10－2） V0=62.5L/mi

计算题

1、某车间同时散发几种有机溶剂的蒸气，它们的散发量分别为：苯1kg/h，醋酸乙脂0.6kg/h，乙醇0.5kg/h。取安全系数K=6。已知该车间消除余热所需的全

3面通风量为50m/s。三种溶剂蒸气的容许浓度为：苯40mg/m3；醋酸乙脂

300mg/m3；乙醇，未作规定;求该车间所需的全面通风量。

解：进风为清洁空气，上述三种溶剂蒸气的浓度为零。取安全系数K=6。计算把三种溶剂的蒸气稀释到容许浓度所需的通风量。 苯qv1=

KX16?1?106?[]m3/s?41.67m3/s

y2?y03600?(40?0)KX26?0.6?106?[]m3/s?3.34m3/s y2?y03600?(300?0)醋酸乙脂qv2=

乙醇qv3=0

因为几种溶剂同时散发对人体危害作用相同的蒸气，所需风量为各自风量之和，即

qv=qv1+qv2+qv3=(41.67+3.34)m3/s=45.01m3/s

该风量不能满足消除余热的需要，故该车间所需的全面通风量为50m3/s.

2某车间同时散发几种有机溶剂的蒸气，它们的散发量分别为：苯3kg/h，醋酸乙脂1.8kg/h，乙醇0.8kg/h。取安全系数K=6。已知三种溶剂蒸气的容许浓度为： 苯40mg/m3；醋

计算题

受拉构件

1、 某钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b*h=250mm*500mm,跨中最大弯矩设计值M=210kN.m,混

凝土强度等级C20,HRB335的钢筋配筋，受压区已配置好2Φ18的受压钢筋。环境类别为一类。求截面所需配置的受拉钢筋的面积As。 2、 某钢筋混凝土矩形梁的截面尺寸b*h=250mm*500mm，混凝土强度等级C30，HRB335

钢筋配筋受拉钢筋为4Φ20，受压区钢筋为2Φ18，承受的弯矩设计值M=200kN.m。环境类别为一类，试验算此界面的正截面承载力是否足够。

′ ′

3、 某T形截面梁，bf=650mm,b=250mm, hf=100mm,h=700,混凝土强度等级为C20，采用

HRB335钢筋配筋，承受的弯矩设计值M=500kN.m,环境类别为一类，求受拉钢筋所需截面面积。 受压构件

1、 钢筋混凝土矩形截面柱采用对称配筋，柱截面尺寸b*h=400mm*600mm,柱承受轴向压力

设计值N=1000kN,弯矩设计值M=400KN.M,柱的计算长度lo=6m,混凝土强度等级为C35，钢筋采用HRB400级，a s= a s′ =40mm,求钢筋截面面积As(=As ′),并绘出配筋图。 2、 钢筋混凝土矩形截面柱，

1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80％，经过18min后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

解 kt?1x?AcA01?xA10.81(kcA0)8min???81?0.8210.91 (kcA0)18min???181?0.92假设正确，动力学方程为dc2?A?kcAdt 2

反应2H2?2NO?N2?2H2O，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据

总压/MPa 半衰期/s

求此反应的级数。 解

0.0272 265

0.0326 186

0.0381 135

0.0435 104

0.0543 67

?dpAn?kppAdtpAt12pA00?p?ndpA?kpdt??p?ndpA??dtpA?n?1pA?kpt?n?1pA01?n1?np1?kptA0?pAn?1??t?t12pA?0.5pA01?0.51?n1?npA0?t12kp?n?1?pA0t12lnpA0lnt122655.5801861?n1?n1?np1pA0?kpt12A0?0.5n?11?0.51?nln??1?n?lnpA0?lnt12kp?n?1???

pA0?1p总20.13600.16300.19050.217

1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80％，经过18min后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

解 kt?1x?AcA01?xA10.81(kcA0)8min???81?0.8210.91 (kcA0)18min???181?0.92假设正确，动力学方程为dc2?A?kcAdt 2

反应2H2?2NO?N2?2H2O，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据

总压/MPa 半衰期/s

求此反应的级数。 解

0.0272 265

0.0326 186

0.0381 135

0.0435 104

0.0543 67

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pA0?1p总20.13600.16300.19050.217

【例1-4】基坑土方量计算示例

某基坑底平面尺寸如图1-74所示，坑深5.5m，四边均按1: 0.4 的坡度放坡，土的可松性系数Ks=1.30, Ks‘=1.12，坑深范围内箱形基础的体积为2000m3。试求：基坑开挖的土方量和需预留回填土的松散体积。 解：

（1）基坑开挖土方量

由题知，该基坑每侧边坡放坡宽度为：

5.5×0.4＝2.2m；

坑底面积为：F1＝30×15－10×5＝400m

坑口面积为：F2＝（30+2×2.2）×（15+2×2.2）—（10－2×2.2）×5＝639.4m2 基坑中截面面积为：F0＝（30+2×1.1）×（15+2×1.1）—（10－2.2）×5＝514.8m2 基坑开挖土方量为：

2

图1-74 基坑底面布置图

V?H(F1?4F0?F2)4.2(400?4?514.8?639.4)??2840m3

66（2）需回填夯实土的体积为： V3=2840－2000=840m3 （3）需留回填松土体积为： V2?V3Ks840?1.3??975m3 'KS1.12【例1-5】轻型井点系统设计示例

某工程地下室，基坑底的平面尺寸为40m×16m，底面标高－7.0m（地面标高为±0.000）。已知地下水位面为 －3

第二章浅基础......................................................... 错误!未定义书签。

地基承载力计算................................................... 错误!未定义书签。

基础底面尺寸..................................................... 错误!未定义书签。

基础沉降......................................................... 错误!未定义书签。

软弱下卧层....................................................... 错误!未定义书签。

地基稳定性计算................................................... 错误!未定义书签。

无筋扩展基础..................................................... 错误!未定义书签。

扩展基础设计...................................

工程结构抗震测试

1某两层钢筋混凝土框架，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值相等，每层层高皆为4.0m，框架的自振周期；Ⅱ类场地，7度第二组（，结构的阻尼比为，试用底部剪力法计算各层水平地震作用Fi及各层层剪力Vi。（1）求结构总水平地震作用：

Tg

1 T

1

0.40 max 1.028

0.9

0.9

0.08 0.033 （3分）

Geq C G 0.85(1200 1200) 2040kN（3分）

FEk 1Geq 0.033 2040 67.32kN （3分） （2）求作用在各质点上的水平地震作用

T1 1.028s 1.4Tg 1.4 0.4 0.56s

n 0.08T1 0.01 0.08 1.028 0.01 0.092（2分）

Fn nFEk 0.092 67.32 6.2kN（1分） F1

G1H1

FEk(1 n)

j

GH

j

j 1

n

F2

1200 4

67.32(1 0.092) 20.37kN（3分）

1200 4 1200 8G2H2

GH

j

j 1

n

FEk(1 n) Fn

j

1200 8

67.32(1 0.092) 6.2 46.95kN（4分）

1200 4 1200 8（3）求层间剪力

计算题：

1．一个制造厂计划在某车间旁增加一侧房，建一条新的生产线，可生产五种型号的产品：A、B、C、D、E。现有两个布置备选方案，如下表所示。五种产品在六个部门间的移动和移动次数见下表。哪一种布置方案的月运输量最小？ 产品型号 A B C D E 产品工艺路线 1-2-3 4-5-6 1-5-6 2-5-6 2-4-3 月产量（件） 移动方向 2000 2000 3000 1000 3000 1-2 1-5 2-3 2-4 2-5 3-4 4-5 5-6 设备间的距离（米） 方案A 15 30 15 20 15 35 15 10 方案B 25 10 35 10 15 25 25 10 解：A方案的月运输量是： （15+15）×2000+（15+10）×2000+（30+10）×3000+（15+10）×1000+（20+35）×3000 =420000（m）.

B方案的月运输量是：

（25+35）×2000+（25+10）×2000+（10+10）×3000+（15+10）×1000+（10+25）×3000 =380000（m）.

故B方案的月运输量最小。

2．根据如下图所示的作业活动关系图，将9个部门安排在一个3×3的区域内，要求