化工原理试题库计算题分解.doc

1、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 的 多 少 倍 ？minR假 设 料 液 加 到 板 上 后 ， 加 料 板 上 的 浓 度 仍

2、为60%， 求 提 馏 段 第 二 块 理 论 板 上 的 液 相 组 成 ？ 已 知 ：， ， ， ， 。 相 平 衡 关 系 ：36.0Fx9.D2.wx1q，y2131F=W+D F=W+1， 。 联 立 求 解 得 ： 。9.0.06 KmolF52.1最 小 回 流 比 ： ， ， 。qqFx806.321xy。 其 倍 数 为 ： 。376.081.9minxyR 47.n提 馏 段 操 作 线 方 程 ： ， ，WLxw 52.02.35. FDL由 ， 得 ： 。0416281xy0x 72.0416.8.1 xy即 ： 提 馏 段 第 二 块 板 上 的 气 相 组 成 为0

3、.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 和 VhKmol， 吸 收 过 程 中 进 出 塔 的 气 、 液 相 浓 度 分 别 为 hKmol、 、 、 。 证 明 当 解 吸 因 素 时 ， 传 质1Y21X21LV1212YYGXdN22YYVLmd112mXNG 2121mXYXYNG。21XY3、 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 为 。 物 料csKg绝 干 料5.1进 出 干 燥 器 的 温

4、 度 分 别 为 及 。 湿 空 气 经 预 热 后 的 温 度 为 ， 湿 度 为C216C027， 出 干 燥 器 的 温 度 为 。 若 干 燥 器 内 无 补 充 热 量 ， 热 损 失 忽 略 不 计 。干 空 气水 Kg07. C02试 确 定 干 空 气 的 消 耗 量 及 空 气 离 开 干 燥 器 时 的 湿 度 ？ （ ） 。 干 燥 水 分 量 ：KgjCs.8.1， 。21.wGWcKg38.0干 燥 器 热 量 衡 算 ： 12220 .19.40.1.8. scGtWtHL。sg95湿 度 ： ，0287.干 空 气水 Kg三 ： 计 算 题 (46 分 )1、 如

5、 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 ， 现 发 现 压03.力 表 上 的 读 数 为 ， 若 管 径 为 100mm,求 流 体 的 流 量 及 阀 的 局 部 阻 力 系 数 ？ 图 示 ， 在1-5H1， 2-2 面 间 列 板 努 利 方 程= gpuz122hgpuzudl.8.9502进 81.95.081.9.0531.2u。sm4. hmsuV33264在 2-2， 3-3 面 间 列 板 努 利 方 程= ， gpuz32hgpzgugudl2.2.05出， 81.92.1.0581.924

6、.5 即 流 体 的 流 量 为 局 部 阻 力 系 数 为 8。hms396,02、 在 一 列 管 式 换 热 器 中 ， 用 冷 却 将 的 热 水 冷 却 到 ， 热 水 流 量 为 ， 冷 却C05hm360水 在 管 内 流 动 ， 温 度 从 升 到 。 已 知 传 热 系 数 K为 ， 换 热 管0245Cw.2为 的 钢 管 ， 长 为 3m.。 求 冷 却 水 量 和 换 热 管 数 （ 逆 流 ） 。 5.已 知 ： 96K热 水 gj.187.冷 水热 水（ 1） 、 .2AV60.4.2sm261053（ 2） 、 1032.VAKV37.m（ 3） 、 ， .2AK

7、V3602.1056.2 AV 38.mV3、 = ， /1TCGsgGCt5.4A12tG= 。tK.4.9m即 冷 却 水 的 流 量 为 和 管 子 根 数 为 167 根 。67n32三 ： 计 算 题 （ 50 分 ）1， 流 量 为 5000 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h3的 平 行 管 到 中 点 。 问 总 流 量 变 为 多 少 ？ 设 接 平 行 管 道 后 ， 总 流 量 为 。h3 hmV3二 平 行 管 流 量 为 和 。V12板 努 利 方 程 ：32pu1fh32p

8、u22fhp总 压 降 相 同 得 ： = ，2.3udl.dl.l， 。 321ll132u58。 2、hmV60582,， 泵 将 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 的 无 缝 钢C m498管 。 吸 入 管 长 为 50m， 排 出 管 长 为 160m。 且 泵 到管 出 口 的 距 离 为 10m， 其 中 流 量 为 。 （ 已 知 ： ， , m,h35atp1002.3sH, ） .( 时 水 ， ， ，KwN2电 94电C23Kg14N)304.p求 ： 忽 略 动 压 头 ， 求 泵 的 安 装 高 度

9、 ？泵 的 轴 功 率 和 效 率 ？ 。smdVu53.160.9.413.221。 smu53.12gudlHhgZsfs 5.18.9230.581.9230.2 考 虑 0.5m的 安 装 安 全 系 数 。 则 泵 的 安 装 高 度 为1m.KwN8.194.电电轴 .gugudlZhH22. 出进 . .819.53019.560.1 mH7516. KwgQN6/.37 %8电N3， 一 列 式 换 热 器 规 格 如 下 ： 管 长3m,管 数 30 根 ， 管 径 为 ， 管 程 为 1， 现 拟 选 用2此 换 热 器 冷 凝 、 冷 却 饱 和 蒸 汽 ， 使 之 从

10、饱 和 温 度 降 至 。 走 管 外 ， 其 流 量 为2CSC0412S， 其 冷 凝 潜 热 为 ， 比 热 为 。 水 走 管 内 ， 且 与sKgG07.1gj56g0.5.成 逆 流 流 动 。 冷 却 水 的 进 出 口 温 度 分 别 为 和 。 已 知 冷 凝 和 冷 却 段 基 于 外 表 面 的2S 3总 传 热 系 数 分 别 为 和 。 问 此 换 热 器 是 否 造 适 用 ？mW021.mK2.1换 热 器 已 有 的 传 热 面 积 ： 。075.4dlnA求 所 需 的 传 热 面 积 ：冷 凝 段 的 热 量 ： =1Qwrw9.236.07.冷 却 段 的

11、 热 量 ： 。KTC6.23112总 热 量 为 ： Q= + =27.55Kw冷 却 水 的 用 量 ： sgtG05.874. 水冷 却 水 离 开 冷 却 段 的 温 度 ： CC01 4.718.263比水冷 凝 段 的 温 度 差 ： t 03046.7ln.冷 却 段 的 温 度 差 ： t 4.1651.l冷 凝 段 所 需 传 热 面 积 ： 28.72.09. mtKQA冷 却 段 所 需 传 热 面 积 ： 2614所 需 的 总 的 传 热 面 积 ：A=6.45 .m4， 用 一 传 热 面 积 为 的 蒸 发 器 将 某 溶 液 由 15%浓 缩 到 40%， 沸

12、点 进 料 ， 要 求 每 小 时 蒸 得375Kg10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 ， 热 损 失 可 忽 略 不 计 。 试 求 ： （ ） 开 始 设 入 使 用 时 ， 此 蒸 发 器 的 传 热 系 数 为 多 少 ？C8（ ） 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

13、为 多 少 ？查 得 20Kpa 水 蒸 汽 的 饱 和 温 度 为 ， 汽 化 潜 热 为C01.6gj9.2354查 得 200Kpa 水 蒸 汽 的 饱 和 温 度 为 C02.1查 得 350Kpa 水 蒸 汽 的 饱 和 温 度 为 水 分 蒸 发 量 ： ，83 FxFW625.01.7WFF=1000Kg , W=625Kg溶 液 的 沸 点 为 。t01.传 热 系 数 K为 ： CmwtAQ02.7851.62.3954改 变 压 力 后 的 传 热 系 数 ： 。 .3.0可 见 结 垢 以 后 的 传 热 系 数 降 低 。三 ： 计 算 题 （ 64 分 ）1 图 示

14、， “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 ， 求 ？ 若c312P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 ， 求 ？mR5.6乙 乙。Rgp测示 Kpap708.1.8903.6.1， 。pa78935.0示 3g示2 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 尘气 体 中 的 球 形 固 体 颗 粒 ， 操 作 条 件 下 含 尘 气 体 的 流 量

15、为 ， 气 体 密 度h36， 粘 度 为 。9.0KgsPa.3.0尘 粒 密 度 。 试 求 理 论 上 能43100%除 去 的 最 小 颗 粒 直 径 ？ 降 沉 室 的 总 面 积 ： 。230.52mA沉 降 速 度 ： 。sAVu0.6.设 沉 降 区 为 层 流 ， 则 有 ： 18gd， 。320.1894.03.d md5106.2验 算 ： 。.10.936.25uRe3 外 径 为 200mm的 蒸 汽 管 道 ， 管 外 壁 温 度 为 。 管 外 包 以 导 热 系 数 为 C的 保 温 材 料 。 要 求 保 温 层 外 壁 面 温 度 不 超 过 ，t41.8

16、C063、 每 米 管 长 的 热 损 失 不 超 过 。 问 保 温 层 的 厚 度 应 为 多 少 ？ 保 温 材 料 的 导 热 系 数 ：mw5。 ， Kw.092. 1501ln92.43ln.2rRtTQ。m474、 欲 将 浓 度 为 25%， 沸 点 为 ， 流 量 为 的 NaOH水 溶 液 经 蒸 发 浓 缩 到C05.13hKg36050%。 料 液 的 进 口 温 度 为 ， 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 ， 溶 液 的 密 度 为 。

17、若 忽mW3150mg略 蒸 发 器 的 热 损 失 。 求 加 热 蒸 汽 的 消 耗 量 及 蒸 发 器 所 需 的 传 热 面 积 ？ 水CKj.9.分 蒸 发 量 ： 。hgxFW18052.3601. 加 热 蒸 汽 消 耗 量 ： 。sgRtCDf 736.432.9. 所 需 的 传 热 面 积 为 ： 。915.5.12076. mtKA即 所 需 的 加 热 蒸 汽 消 耗 量 为 。 所 需 的 传 热 面 积 为 sg32.三 ： 计 算 题1、 图 示 为 一 输 油 管 路 ， 未 装 流 量 计 ， 但 在A、 B分 别测 得 压 强 为 ， ， 试 估 算paPA

18、50pa140管 道 中 油 的 流 量 ？ 已 知 ： 管 为 ， A、 B间 距 为m8910m,在 A-B两 点 间 列 板 努 利 方 程 ：ZguZ2.。dlPe.18.920153. . .42u02.u设 流 体 在 管 路 中 作 层 流 流 动 ， 则 ： ， 。eR64u17。 。02.17.02.uu sm.核 算 雷 诺 准 数 ： 。93dRe则 ： 油 品 的 流 量 为 。hV25.1.4 2、 试 证 明 球 形 颗 粒 在 重 力 场 中 作 自 由 沉 降 时 ， 层 流 区 域 内 的 沉 降 速 度 公 式 为 ： 。 颗 粒 作 自 由 沉 降 ， 受

19、 力 ： ，.180gdus gdFs.613F632， 。2.4udma0321， 层 流 ： ， 。 .3guseR4.18gdus3、 用 一 板 框 压 滤 机 在 300Kpa 压 强 差 下 过 滤 图 4-2 某 悬 浮 液 。 已 知 过 滤 常 数 K为 ，s2510.7为 。 要 求 每 一 操 作 周 期 得 滤 液 ， 过 滤 时 间 为 0.5h。 设 滤 饼 不 可 压 缩 ，eq21.m38m且 滤 饼 与 滤 液 体 积 之 比 为 0.025。试 求 ： 过 滤 时 间 ； 若 操 作 压 强 差 提 高 至600Kpa， 现 有 一 台 板 框 过 滤 机

20、， 每 框 的 尺 寸 为， 若 要 求 每 个 过 滤 周 期 仍 得 滤 液 ， 则 至 少 需 要 多 少 个 框 能 满 足 要 求 ？6353过 滤 时 间 又 为 多 少 ？ 过 滤 面 积 ： ， ，.2qe360.51.702.8A。2.mA滤 饼 体 积 ： ， 框 数 。3.05.8mV.635.n过 滤 总 面 积 ： 。221.66， ， 。.2Kqe40.31h78.4、 一 卧 式 列 管 换 热 器 ， 钢 质 换 热 管 长 为3m,直 径 为 。 水 以 的5sm流 速 在 管 内 流 动 ， 并 从 被 加 热 到 。 流 量 为 、 温 度 为C077Kg

21、2.1C02烃 的 饱 和 蒸 汽 在 管 外 冷 凝 成 同 温 度 的 液 体 。 烃 蒸 汽 的 冷 凝 潜 热 为 。j35已 测 得 ： 蒸 汽 冷 凝 传 热 系 数 为 ， 管 内 侧 热 阻 为 个 侧 热 阻 的40%，w02.8污 垢 热 阻 又 为 管 内 侧 热 阻 的70%， 试 核 算 换 热 管 的 总 根 数 及 换 热 器 的 管 程 数 。5、 计 算 时 可 忽 略 管 壁 热 阻 及 热 损 失 。 传 热 量 为 ： 。 所 需 水 量 ：KwQ39。 。sKgW713.4Ct5.4单 管 水 量 ： ， 每 程 所 需 管 子 数 为 ： 。2.02

22、0n每 程 传 热 面 积 ： ， 传 热 系 数 ：mACmW.476所 需 传 热 面 积 ： 管 程 数 为 ： n=4.总 管 数 为 80 根 。7.18二 ： 计 算 题1、 容 器 A、 B分 别 盛 有 水 和 密 度 为 的 洒 精 ， 中 间 接 一 水 银 压 差 计 。 当 容 器A中 的 压 强380mKg（ 表 压 ） 时 ， 测 得 ， ， 求 容 器 B内paP4193.2R.mh5.012.的 压 强 为 多 少 ？当 容 器 A中 的 压 强 减 小 至 ， 容 器 B内 的 压 强 不 变 ， 则 水 银 压 差 计 内 的 读paPA410962.数 为

23、 多 少 ？ ， 。1.hgRgH.2， 。 RpHB.21hApap310267，.1A 2. RgpHB。 。2.1Rhgp 2. RgRhgHBm21.02、 用 油 泵 从 贮 罐 向 反 应 器 输 送 液 态 异 丁 烷 ， 贮 罐 内 异 丁 烷 液 面 恒 定 ， 其 上 方 压 强 为652.365Kpa。 泵 位于 贮 罐 液 面 以 下 1.5m处 ， 吸 入 管 路 的 全 部 压 头 损 失 为1.6m。 异 丁 烷 在 输 送 条 件 下 的 密 度 为 ，3g饱 和 蒸 汽 压 为 637.65Kpa 。 在 泵 的 性 能 表 上 查 得 ， 输 送 流 量 下

24、 泵 的 允 许 汽 蚀 余 量 为3.5m。 试 问 该 泵 能 否正 常 操 作 ？ ， 。 即fhgZ.0Z2761.8.953072泵 不 能 正 常 工 作 。3、 在 一 板 框 过 滤 机 上 过 滤 某 种 悬 浮 液 ， 在0.1Mpa（ 表 压 ） 下 20 分 钟 可 在 每 平 方 米 过 滤 面 积 上 得 到0.197的 滤 液 ， 再 过 滤 20 分 钟 又 得 到 滤 液 0.09 ,试 求 共 过 滤 1 小 时 可 得 总 滤 液 量 为 多 少 ？mm， ， 。.Kqe62197Kqe6.20.Kqe。 。 。.e 3e sm893。 过 滤 1 小 时

25、 所 得 到 的 总 滤 液 量 为 0.356 .23560 24、 某 溶 液 在 单 效 蒸 发 器 中 蒸 浓 ， 用 饱 和 蒸 汽 加 热 ， 需 加 热 蒸 汽 量 ， 加 热 蒸 汽 的 温 度 为hg21， 其 汽 化 潜 热 为 。 已 知 蒸 发 器 内 二 次 蒸 汽 的 冷 凝 温 度 为 ， 各 项 温 度 差C12Kgj C8损 失 共 为 。 取 饱 和 蒸 汽 冷 凝 的 传 热 膜 系 数 为 ， 沸 腾 溶 液 的 传 热 膜 系 数 为092KmW.8021， 求 该 换 热 器 的 传 热 面 积 ？ （ 管 壁 热 阻 、 垢 层 热 阻 及 热 损

26、 失 忽 略 不 计 ） 传 热 量 ：KmW.3502.129053601KwrDQ溶 液 的 沸 点 ： 。 温 差 ： 传 热 系 数Ct8Ct03912传 热 面 积 ：m.43.521。26.1730.49.tKA故 所 需 的 传 热 面 积 为三 ： 计 算 题 （ 44 分 ）1、 双 股 进 料 的 二 元 连 续 进 料 ， 均 为 泡 点 液 相 进 料 ， 进 料 液 为 , 求 第 三 段 的 汽 相 和 液 相21F流 量 ？ 已 知第 一 段 的 汽 液 相 流 量 分 别 为V和 L。 解 ： 由 物 料 衡 算 得 ： 而 料 液 是 泡 点 进VLV料 ，

27、则 ： ， 。V 21F2、 某 填 料 吸 收 塔 用 纯 轻 油 吸 收 混 合 气 中 的 苯 ， 进 料 量 为1000 标 准 。 进 料 气 体 中 含 苯hm35%（ 体 积 百 分 数 ） ， 其 余 为 惰 性 气 体 。 要 求 回 收 率95%。 操 作 时 轻 油 含 量 为 最 小 用 量 的1.5 倍 ，平 衡 关 系 为 Y=1.4X。 已 知 体 积 吸 收 总 系 数 为 ， 轻 油 的 平 均 分 子Kolya.2量 为 170。 求 轻 油 用 量 和 完 成 该 生 产 任 务 所 需 填 料 层 高 度 ？ 解 ：， 。526.0263.951.061

28、. Y 0X， 34.52.01minXYVL。hKmol1893.5. ，hgWL78970026.Y，2.1YX05.1， 即 轻 油 量 为 ， 所 需65mZKVmya74.2hKg1547填 料 层 高 度 为 2.74m。 3、 有 一 干 燥 系 统 如 图 ， 新 鲜 空 气 为 与 干 燥 器 出 口 温Ct0干 空 气水gH1.，Ct05湿 度 为 的 废 气 汇 合 后 进 入 预 热 器 （ 废 气 /新 鲜 空 气 = 0.08/0.2） ,干 燥 器 中 的干 空 气水 KgH08.2干 物 料 为 ， 温 含 量 为 ， ， 求 新 鲜 空 气 加 入 量 和 预

29、 热器 加hG1547.01W5.2入 的 热 量 ？解 ： 由 等 焓 过 程 找 到 预 热 后 混 合 气 的 状 态 点 ， 。 干 空 气水 KgH6. Ct015.8由 质 量 比 找 到 混 合 气 的 状 态 点 ， 干 燥 水干 空 气水gm052.tm43。 新 鲜 空 气 量hGW13.1475021HL 968.86.0。 即 新 鲜 空KwtQmp 47.235.020.8 气 量 为 ， 预 热 所 提 供 的 热 量 为 42.74Kw。hKg956三 ： 计 算 题 （ 50 分 ）1、 用 一 精 馏 塔 分 离 二 元 理 想 混 合 物 ， 已 知 ， 进

30、 料 浓 度 为 ， 进 料 量 为33.0Fx， 泡 点 进 料 。 要 求 塔 顶 浓 度 为 0.9， 塔 釜 浓 度 为 0.1（ 以 上 均 为 縻 尔 分 率 ） 。hKmol2求 塔 顶 、 塔 釜 的 采 出 量 ， 若 R=2 ， 写 出 精 馏 段 和 提 馏 段 的 操 作 线 方 程 ？ 1、 min WDWD0 hKolD5Fxx .09.3.0WhKmol50， ， ， 。 ， Y213.0qy3.1inqxyR。 ， 6.R1RxyD25.07.xy 08.3.1即 精 馏 塔 的 塔 顶 和 塔 釜 采 出 量 分 别 为 和 。 两 段 的 操 作 线 方 程 为 hKmol5hol和 。25.07.xy 83.2、 用 纯 水 吸 收 空 气 氨 混 合 气 体 中 的 氨 ， 氨 的 初 始 浓 度 为 0.05(縻 尔 浓 度 )。 要 求 氨 的 回 收 率 不 低 于 95%，塔 低 得 到 的 氨 水 浓 度 不 低 于0.05 已 知 操 作 条 件 下 的 气 、 液 相 平 衡 关 系 为Y=0.95X。 试 计 算 ：（ 1） 、 逆 流 操 作 ， 气 体 流 量 取 。 且 。 求 所 需 填 料sol.2smKolya2.3层 高 度 ？