化工原理流体习题及化工原理筛板塔精馏实验报告

1、化工原理流体习题及化工原理筛板塔精馏实验报告化工原理流体_题及化工原理筛板塔精馏实验报告 1. 当地大气压为750mmHg，测得一容器内的绝对压力为360mmHg，则真空度为_mH2O。测得另一容器内的表压强为980mmHg，则其绝对压强为_KPa。 5.3mH2O；230.66KPa2液体在圆形管道中流动，如果只将流量增加一倍后仍为层流流动，则阻力损失为原来的_倍；如果保持流量不变只将管径增加一倍，则阻力损失为原来的_倍。 2； 1/43已知某油品在圆管中稳定流动，其雷诺数为1600。测得此时管中心处的点速度为1m/s， 则此管截面上的平均速度为_m/s。 1/2（或0.5m/s）4. 水在

2、内径一定的圆形管中稳定流动，若质量流量一定，当温度降低时，Re值将_。 减小5. 如图所示，用离心泵将密封储槽中的20C的水通过1002mm的管道送往敞口高位储槽。两储槽液面高度差为16m，密封槽液面上真空表p1读数为500mmHg（真空度），泵进口处真空表p2读数为290mmHg（真空度）。泵排出管路上装有一个孔板流量计，其孔口直径为70mm，流量系数为0.7，所接U型水银压差计读数R为170mm。已知全部管路能量损失为36J/kg，试求：泵的输水量(m3/h)。泵出口处压力表p3的指示值(KPa)。(已知真空表与压力表相距0.2m)包括全部局部阻力的当量长度在内的管路长度。（已知摩擦系数为

3、0.01）（1）（2）选低槽液面1-1和高液面4-4之间列伯努利方程：选泵进出口为2-2和3-3截面列伯努利方程（3）1 当地大气压强为750mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为 mmHg。测得另一容器内的表压强为1340 mmHg，则其绝压为mmHg。400； 20902 某水平直管输水量为，今改为输送的有机物，且。设两种输液下，流体均在层流下流动，则管路两端压差为水的_倍。 43层流底层越薄，则以下结论正确的是 。CA、近壁处速度梯度越小 B、流动阻力越小C、流动阻力越大 D、流体湍动程度越小4. 如图所示，水流经一扩大管段d1=40mm， d2=80mm，已知d1

4、中水的流速为2.4m/s，倒U形压差计中水位差R=150mm。试求：1）水流经两测压点间的阻力损失hf （J/kg）； 2）如将粗管端抬高，使管段倾斜放置，而流量不变，问此时R的读数如何变化？（定性说明，不必计算） 解：1）在两测压点间列伯努利方程，以管子轴线为基准面，化简得， 由静力学方程， 即， 2）粗管端抬高后，管段倾斜， 设抬高，由静力学方程得，由伯努利方程有在水的流量不变情况下，该管段的流动阻力损失不变， 因此R不变。1. 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 。减小2气体的粘度随温度升高而 ，水的粘度随温度升高而 。增加；降低3测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压

5、差值将 ，若改用转子流量计，随流量增加转子（稳定时）两侧压差值将 。增加；不变4. 用泵将20水从敞口贮槽送至表压为1.5105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路为（2）若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。解：（1） uo =Co2gR(-)/0.5=0.6229.810.5(1000-850)/850 =0.816m/s Vh =0.8160.785(0.08)23600=14.76m3/h （2） 在贮油池和高位槽间列柏努利方程，化简得: We=hg+hfu=0.815(80/100)2=0.522m/sRe=0.10.522850/(19010-3)=

6、2342300=64/Re=64/234=0.274hf=0.274(1000/0.1)(0.5222/2)=373.3J/kgWe=209.81+373.3=569.5J/kgNe=WeWS/=569.5(14.76850/3600)/(10000.55)=3.61kw1. 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将_，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将_。、增大；不变2. 空气的黏度随温度升高而 （增大，减小，不变）。增大3. 当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 。B（A）变大 （B）变小 （C）不变 （

7、D）不确定4. 在完全湍流区（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数值 C（A）与光滑管一样 （B）只取决与Re（C）只取决与相对粗糙度 （D）与粗糙度无关5. 常压下，用水逆流吸收混合气中氨的流程如图所示，用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量35。泵的入口管为无缝钢管，出口管为 无缝钢管。池中水深为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。水流经所有管路的能量损失为（不包括喷嘴），泵出口管与喷嘴连接处的表压为。设初选泵的效率为60%，试求该初选泵的轴功率（水密度以计）。解：如图，取水池液面为 1-1 截面，塔顶喷嘴入口处为2-2 截面，并以1-1截面为基准水平面。在1-

8、1和2-2截面间列伯努利方程其中 （表压），（表压）喷头入口处水流速将以上各值代入，可得输送水所需的外加功 又因水的质量流量为所以泵的有效功率为当泵效率为60%时，其轴功率为1.某设备上方压力表示数为53kPa，当地大气压为102kPa，则该设备的绝压为 kPa。1552.当Re=1600时，流体在圆形管内为层流时的摩擦系数=_；若流体在管内为完全湍流流动时，摩擦系数与_无关，只是_的函数。0.04，Re，管子相对粗糙度3.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降m-3，粘度为6.510-

9、4 Pa =1000 kg/m3)在1 atm 下由泵以0.012 m3/s 从低位槽送往高位槽，如图。泵前的吸入管长和管径分别为6 m和80 mm，管内的摩擦系数为0.02，泵前吸入管路（包括入口）的局部阻力系数之和为1.25。泵后的排出管长和管径分别为13 m和60 mm，管内的摩擦系数为0.03，泵后排出管路（包括出口）的局部阻力系数之和为8.15。两液面的高度差H10 m，泵的吸入口比低位槽的液面高2 m。求: （1） 泵的有效功We，J/kg； （2） 泵的吸入口A和排出口B处的压强（绝对压强），Pa。 解：（1) 在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得泵吸入管内的流速

10、为u1泵压出管内的流速为u2 （2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A之间列机械能衡算式可得在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得筛板塔精馏实验一实验目的1了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。2学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。3学_测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。二基本原理1全塔效率ET全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值：ENT完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；NP完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置NP10。2图解法求理论塔板数NT以

11、回流比R写成的精馏段操作线方程如下：yyn+1精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；xn精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xD塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R泡点回流下的回流比。提馏段操作线方程如下：yym+1提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；xm提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xW塔底釜液的液体组成，摩尔分数；L提馏段内下流的液体量，kmol/s；W釜液流量，kmol/s。加料线（q线）方程可表示为：y其中，qq进料热状况参数；rF进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；tS进料液的泡点温度，；tF进料液温度，；cpF进料液在平均温度 (tS ? tF

12、 ) /2 下的比热容，kJ/（kmol）；xF进料液组成，摩尔分数。（1）全回流操作在精馏全回流操作时，操作线在yx图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。图1 全回流时理论塔板数确定（2）部分回流操作部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为：A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)；C.在y轴上定出yCxD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；D.由进料热状况求出q，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点

13、d、b作出提馏段操作线；E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。图2 部分回流时理论板数的确定本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。三实验步骤实验主要操作步骤如下：1全回流（1）在贮罐中配制浓度2

14、1%(体积百分比)的料液，以泵混合均匀。打开进料管路上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，观察塔釜液位计高度，进料至釜容积的2/3处。（2）关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，逐步增加加热电压，使塔釜温度缓慢上升。（3）打开塔顶冷凝器的冷却水，调节合适冷凝量，并关闭塔顶出料管路，使整塔处于全回流状态。（4）当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别取适量塔顶液（浓度XD）和塔釜液（浓度XW），待其冷却至室温后，以密度计测量其体积百分比。2部分回流（1）在储料罐中配制一定浓度为21%的乙醇水溶液。（2）待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，调节进料量至适当的流量。（3）控制塔顶回流和出料两转子流量

15、计，调节回流比R为3。（4）打开塔釜残液流量计，调节至适当流量。（5）当塔顶、塔内温度读数以及流量都稳定后，即如全回流第4步取样测定体积百分比。四实验结果1.实验记录数据如表1：表1 实验数据全回流部分回流塔顶温度/77.677.7塔底温度/91.791.9进料液温度/3434入口进料流量/(m3/h)11.011.0入口进料液浓度/%21xF=0.094221xF=0.0942塔顶出口流量/(m3/h)1塔顶回流流量/(m3/h)3塔顶产物 质量浓度/%95xD=0.88493.5xD=0.849塔底产物质量浓度/%13xW=0.055212xW=0.05082全回流操作全回流图见图3图3 全回流示意图图中阶梯数为12，即全回流理论塔板数NT=12-1=11。而实际塔板数NP=16。故全塔效率E3.部分回流回流比R=3时，部分回流图见图4图4 部分回流图图中阶梯数为13，即部分回流理论塔板数