化工原理辅导1

1、1、某转子流量计出厂时用在常压下用20C的空气进行标定，其刻度范围为10 50m7h。试计算用该流量计测 定50C空气的流量，其体积流量范围为多少？ 2、一敞口水槽向表压为 49.1kPa高位密闭容器送水，泵吸入管及排除管均为0 81X 3mm管路总长（包括所 有局部阻力的当量长从度）为 为1000kg/m3.已泵的特性方程为 率；2 .若此系统输送的是密度为 85m流体在管内流动的摩擦系数为.0.02,容器液面高出水槽液面20m.水的密度 H=50-5.56 X 10-3qv2,（ H单位为 m, q v单位为ni/h）.求；1 .泵的流量及有效功 3 1500kg/ m某种液体，泵的流量及

2、有效功率又为若干？ 3、用离心泵将贮槽中的液体 输送到敞口高位槽，两槽液面保持恒定，高差12m,管路内径为38mm管路总 长为50m（包括管件、阀门、弯头等局部阻力的当量长度 ）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为 20mm流量 系数Co为为0.63 , U型管压差计读数为 R为540mm指示液为汞（密度取13600kg/m3）.操作条件下液体密度 1260 kg/m3。黏度为1 X 10-3 Pa.s 。求；单位质量流体经泵获得的能量 0.3164 C 0.25 Re 摩擦系数可按下式计算：湍流 ，层流时 (kJ/kg)。 64 4、用离心泵将输水，泵的特性曲线方程为 Re H 30 0.

3、01 qv2 （式中H的单位为m qv的单位为h，下 同），输水管路特性曲线方程为 He 10 0.05q 3_ 水的密度取1000kg/m 求：（1）管路中流体流量及泵的有效 功率；（12分）（2）若需要流量为16my h，应采取什么措施？采取措施后，两条特性曲线方程有什么变化 （定量表示）？ 2 2 5、用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为H 40 0.01Q，管路特性方程为He 25 0.03Q，两式 中Q的单位均为 m3/h, H的单位为m。试求: （1）泵的输送量； （2 ）若有两台相同的泵串联操作， 则泵的输送量为多少？若并联操作，输送量又为多少? 4、某生产过程每年须生产滤液38

4、00 m3,年工作时间5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为 2.5h，其中过滤时间为1.5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为 K=4 X 106m2/s； qe=2.5 X 102m3/m2o 滤饼不洗涤，试求: （1）所需过滤面积, （2）今有过滤面积8m2的过滤机，需要几台? 5、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810 X 810 X 25mm，共 36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。 操作条件下的过滤常数为K=2.72 X 10-5 m2/s； qe=3.45 X 10-3m3/m2。每滤出 1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤 渣。求滤框充

5、满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少? 2-3、采用过滤面积为0.2m2的过滤机，对某悬浮液进行过滤常数的测定。操作压强差为0.15MPa，温度为20C, 过滤进行到5分钟时，共得滤液0.034m3;进行到10分钟时，共得滤液0.050 m3。试估算（1）过滤常数K和qe ； （2）按这种操作条件，过滤进行到1小时时的滤液总量。 7、生产中要求在过滤时间20min内处理完4 m3例2 3中料浆，操作条件同例 2- 3,已知每m3滤液可形成 0.0342 m3滤饼。现使用的一台板框压滤机，滤框尺寸为450X 450 X 25mm，滤布同例2 3,试求：

6、（1）完成操 作所需滤框数；（2 ）若洗涤时压强差与过滤时相同，滤液性质与水相近，洗涤水量为滤液体积的 1/6时的洗涤时 间（s）； （ 3）若每次辅助时间为15min，该压滤机生产能力（m3滤液/h）。 8、拟在9.81 X 103Pa的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm的球形颗粒状物质悬浮于水 中组成，过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为60%，水的粘度为1.0X 103 Pg.s,过滤介质阻力可以忽略，若 0.333m3。 每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为 试求：1）每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间; 2）若将此过滤时间（或过滤面积、压差） 延长一

7、倍，可再得滤液多少? 9、在一单壳程双管程列管式换热器中，用130C的饱和水蒸汽将 36000kg/h的乙醇水溶液从 25 C加热到 80Co列管换热器由90根25 2.5mm，长3m的钢管管束组成。 乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。 已知钢的导热系数为45W/nr K,乙醇水溶液在定性温度下的密度为 880kg/m3,粘度为 1.2 X 10-3 Pa s，比热为 4.02KJ/kg K,导热系数为0.42W/m K水蒸汽的冷凝对流传热系数为 42 10 W/m K,忽略垢层热阻及热损失。 试问：（1）此换热器能否完成任务？ （ 2）若乙醇水溶液流量增加 20%若溶液进口温度、饱和水蒸汽

8、压力不变 的条件下，仍用原换热器，乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变） （3）若由双管程 改为四管程，其它条件不变，乙醇水溶液的出口温度为多少？（没细讲） 10、有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热。工艺上要求将流量为 870kg/h的此流体从 120 C 已知内 管为 57 X 3.5mm钢管，水的初温为 20C,此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为 70 C时, 冷却到70 C,其比热容为3.36kJ/（kg K），它对管壁的对流传热系数为2326W/（m2 K），并可视为不变。 测得水出口温度为 50 C,管壁对水的对流传热系数为873W/（m

9、 2 K）。 试问: 45 C,求内壁的污垢系数。 99.5%。已知空气和氨的混合 （1）由于冷却水的水质问题， 管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为 （管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外对流传热系数可视为不变） 12在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为 气质量流量为1400kg/h，气体总压为101.3kPa,其中氨的分压为1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4 倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为Y*=0.75X，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m 3 s,试求 （1）每小时用水量; （2）用平均推动力法求出所需填

10、料层高度。 1400 (1) yi 1.333 101.3 0.0132 Yi 0.01320.0134 1 y110.0132 丫2 Yi(1 0.0134(10.995)0.0000669 X2 因混合气中氨含量很少, M 29kg/kmol (10.0132) 47.7kmol/h 29 0.785 0.82 0.5朮 由式(5-82 )得 Lmin 丫1 丫2 V X1 X2 47.7(0.0134O.。000669)35.6kmo|/h 0.01340 0.75 丫1 0.75X1 0.75 0.0128 0.00958 丫2 丫1 丫1 Y； 0.0134 0.00958 0.00

11、382 丫2 丫2 丫2 0.000066900.0000669 Ym Y2 Y1 A 丫2 O.。0382 O.。0006690.000928 ln_ 0.0000669 N OG = 第 Y20.0134 0.0000669 Ym 0.000928 14.36 H OG 47嗨 0.30m KyaQ 0.088 0.5 实际吸收剂用量 L=1.4Lmin=1.4 X 35.6=49.8kmol/h 49.8 X1 = X2+V (Y1-丫2)/L=0+ 47.7(0.0134 O.0000669) 0.0128 Z Nog H OG =14.36X 0.30=4.32m 【例5-10】用清

12、水逆流吸收混合气体中的CO,已知混合气体的流量为300标准m/h，进塔气体中CO?含量为0.06 (摩尔分率)，操作液气比为最小液气比的 1.6倍，传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为丫* = 1200X。要求CO2吸收率为95%，试求: (1)吸收液组成及吸收剂流量; (2)写出操作线方程; (3)填料层高度。 解: (1)由已知可知惰性气体流量 V -300(1-0.06)12.59kmol/h 22.4 X2=0, Y1-Y2 最小液气比 操作液气比 吸收剂流量 y1 1 y1 吸收液组成 min X1 X2 Y 丫2 Y2/m 1.6 1.6m min 1.6 0.95

13、12001824 0.06 1 0.06 V = 1824 X 12.59 =22964kmol/h X1 X2 0.064 操作线方程 V -(Y1丫2) (Y1 V X1) X2 -Y 0.064 0.95/18243.33 10 5 L 1824X(0.064 1824 3.33 10 5) 整理得 Y=1824X + 3.26 X 10-3 脱吸因数 S mV L 12000.658 1824 Nog ln (1 Y Y2 mX2 Nog ln 10.658 (10.658) 一1一 10.95 0.6585.89 1 1 1 Z Nog Hog 5.89 0.84.71m 807、常

14、压连续精馏塔分离二元理想溶液，塔 组成y10.96 （易挥发组分的摩尔分数, 凝器内冷凝蒸汽总量的1/2（摩尔量），作 下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作为塔顶 条件下，系统的相对挥发度2.4。若 为最小回流比的1.2倍，当饱和蒸汽进料 （1）塔顶产品及回流液的组成；（2）由塔顶 板上升的蒸汽组成； （3）进料饱和蒸汽组 *，答案 * 解：（1）求塔顶产品组成 Xd和回流液组成Xo 对全凝器有，Vo D，yo Xd。由出分 流量比求R，即 L V0 0.5V 1 0.5V V,yi 全凝器 D,Xd 顶上升蒸汽 下同），在分 为回流，余 产品。操作 已知回流比 时，试求： 第二层理论 成。 凝器的汽

15、液 离开分凝器的汽液组成 y。与Xo应满足相 平衡关系, y 0.96与Xo应满足精馏段操作线关系 ，所以： y。Xd 2.4xo Xo 1 (1)Xo1 1.4Xo (1) y 0.96 联立求解（1）和（2）得方程: Xd1 x R 12 x00.509x0 Xd 2 解得: X00.944 代入相平衡方程解得: Xd 0.976 （2）求塔顶第二层理论板上升的汽相组成 X1 (1)y12.4 1.4 0.96 0.96 0.909 1.371 y2。离开第一层理论板的液相组成为 由精馏段操作线方程可得：y t o.5 o.909 0.976/2 o.943 （3）进料饱和蒸汽组成Xf (

16、4) 依题意Rmin R/1.2 0.833 Rmin Xdye yeXe O.976 ye 0.833 ye Xe ye Xe ix 2.4Xe 1 1.4Xe 联立（3）和 （4）可得: 2 ye 1.611ye 0.38 0 解得: ye 0.587，则 Xf ye 0.287 5 0.95,试求: 精馏段及提馏段操作线方程；（3）回流比与最小 808、用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥 发度为2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150kmol/h，进料组成为0.4 （摩尔分数），操 作回流比为4,塔顶馏出液中苯的回收率为 0.97,塔釜

17、采出液中甲苯的回收率为 (2) （1）塔顶馏出液及塔釜采出液的组成； 回流比的比值； * 答* 解：（1）有全塔物料衡算式可得: Xf D Xd F W Xw F 由塔顶轻组分回收率定义可得: D XF Xd 由塔底重组分回收率定义可得: Xf) 1Xw 将（2）和（3）代入（1）可得: Xf D XF W (1 XF ) XW 1 XW 0.40.97 0.4 Xw 解得: (2) XW 0.0206 Xd XfXw XdXw 0.929 D XF Xd ，即 0.4 0.0206 Xd 0.0206 0.97 0.4 Xd 求精馏段及提馏段操作线方程 R y x R 1 R 1 精馏段操作

18、线方程: Xd 0 929 0.8x 0.1858 q 0 , yd Xf 0.4 由精馏段操作线方程可得: 0.40.8人 0.1858 xd 0.2678 由 yXwyXw XXwXd Xw 得y 0.0206 得X 0.0206 0.4 0.0206 0.2678 0.0206 化简得：y 1.535X 0.011 则Xe 求 R/Rmin ye ye Xf0.4 2.47 0.4 o.2125 0.929 0.4 2.82 0.4 0.2125 代入 XdXw yeXe FXd Xw0.95 0.05 c 一 2 DXf Xw0.5 0.05 809某精馏塔流程如图所示。塔顶设置分凝器

19、和 全凝器。已知 F 500kmol/h，q 1，Xf 0.5 (摩尔分 率，下同)，Xd 0.95，Xw 0.05，V 0.8L，yw 0.08 设全塔挥发度恒定，物系符合恒摩尔流假定。试求： (1)回流比R ；( 2)离开塔顶第一块理论板的液体组 X,。 (1) (1)因为q (1)式解得: 0.8L 1，所以 L L F 0.8(L F) (R 1)D (2)由于是理论板，则离开塔顶第一块理论板的汽、液组成应满足相平衡方程，即 Xi y1 (_17 已知离开再沸器的汽、液组成 yW,XW，由于再沸器相当于一块理论板，故 yW,XW也满足相平衡 关系，可求得 。 yw(1 Xw)0.08(

20、1 0.05) 1.65 Xw(1 yw)0.05(1 0.08) 当塔顶设分凝器时，不影响精馏段操作线方程，则 y1,x0应满足操作线方程。分凝器相当于 块理论板，故 y0,x0满足精馏段操作线方程，即 Xo y。 ( 0.95 Xd (1)Xd1.65 0.65 0.95 0.920 yi R X0 R 1 Xd R 1 3 0.9200.928 4 4 则，X1 yi 0.928 (1)y11.65 0.65 0.928 0.887 10.在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为 100kg/h，要求将湿基含水量由 40%减至5%。干燥介质为干球 温度20 C，湿球温度16 C的空气，Ho 0

21、.01kg/kg干气经预热器加热至80 C后送至干燥器内。 t180 C, H10.01kg/kg干气，空气在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为 30 C，总压为 101.3k Pa。试求：（1）水分汽化量；（2） 干燥产品量; （3）湿空气的消耗量；（4）加热器向空气提供的热量。 解：（1）水分汽化量 或 X1 1 w-i W GG2= G1G 1 w2 2 -kg/kg干料 3 w1 1 w1 0.4 1 0.4 X2 w2 1 w2 0.05 1 0.05 Gc G1(1 W1)100 W_G1 1 w2 1 -kg/kg干料 (1 0.4) 60kg/h 0140? 100

22、 36.84kg/h Gc( X1 X2)60 (3 占)36.84 kg/h （2）干燥产品量 G2G1 W 100 36.84 63.16kg/h 预热后 I1 = (1.01 1.88 0.01) 出口空气：等焓过程I2 I1 (1.01 1.88H2)t2 2492H 2107.22 (1.01 1.88 H2) 30 2492H2107.22 得: H 2 0.03kg/kg 干气 W L( H2 H) W H2 H1 36.84 0.03 0.01 1842kg/h (1.01 1.88H1)t12492H1 80+2492 0.01=107.22kJ/kg干气 湿空气用量 L(1

23、 Ho) 1842 (1 0.01)1860 kg/h (4)预热器中的加热量: QpL(I1 I0) 184%600 Lch (t1 t0) (1.01 1.88 0.01) (80 20)31.58kW 11.在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量 5%干燥到0.5 %。干燥器的生产能力为 7200kg干料/h 。 已知物料进、出口温度分别为25C、65C，平均比热为1.8kJ/(kg -C )。干燥介质为温度 20C、湿度0.007 kg/kg干气的空气，经预热器加热至120C后送入干燥器，出干燥器的温度为80C。干燥器中不补充热量, 且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时

24、的湿度。 解: 物料干基含水量 X1O.05263 0.005 X 2 10.005 0.005025 W GC (X1 X2) 7200 (0.05263 0.005025) 34276kg/h W L(H2 H1) 342.76 L(H20.007) (1) 干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则 QdL(I2 I1) Gc(I2 I1) Gc(l2 而 11(1.01 I2) I1) 1.88 Gc (12 I1 Gc Cm 2 ( 2 1) 0.007) 120 2492 7200 1.8 0.007 140.22 (65 25) 518400 I2(1.011.88H 2) 80249

25、2H 280.82642.4H 2 将上式代入(2)中, L（14O.2280.82642.4H2 ）518400 联立（1 ）、（3）得：H20.01685kg/kg干气，L 34798kg/h 例1%2 Mffltt料的处理ft为1 000切h.ai度为20X 菇含水g为4低在常压下用 热空吒进疔干燥,要求干燦后产跖的湿滙合水不超过0,5策，物料离开干燥器时a度升至 60覽.物料的平均比热容为3.28 w/(k绝于#blCh空气的初I始温度为arc,相对ffi度为 50保*若将空气预热至130宅時进人干燥器，出干燥器的ia%50TC,ffl度为0.02 k(/垢绝干 料。干过程的热损约为热

26、器供热*的10%.试求. (1)新鲜空气ffi耗*厶； 3)干燥糸统消耗的总热S仍 (3) 干燥器补充的热试Qm (4) T统的热效率和若干燥系SE保温ft好热损失可忽路时，热效率为多少？ :本搁所有项a的计鼻町a过干过程的物料算fi悽算K决. (新鲜空气消耗量爲 先求第干空气消耗量L 葷=虧| -為) 心=%=芒體 = 0,041 7 kg/kg 绝干料 绝干料 C = C, (1 -= 1 000( - CIJ04) = %0 k(t绝干料4 水分蒸发由上面计算看出，减少干燥糸统的热损失,町提高干燥系统的热效率. 例10-3某物料在常压气流T燥肆中进行干燥。狗料流量为2 400 kg/ti

27、,初始湿 基含水为3,5%.干燥产品的湿含水量为0.5強。ai度为20r.fg度为0.005嫁绝干气 的空气经预热后温度升至120咒进人干燥器。假设干燥器为理想干燥器试求： (1) 当空气出口温度为60弋时，绝干空花的及预热器所需捉供的热a； (2) 当空气出口温度为如七时，绝干空气的消耗及预热器所需提供的热fib (3若空气离开干燥器以后，因先管道及旋风分离器中散热温度下降了 lot试分别判 断以匕种情况是否会发生饬料返潮的现象. 解:因是理想干燥器，空气柱干燥器内经历等焙干燥过程即/. = 又预热过程中潺度不 变，即弘=“2根据这两个关系可求出不同空气岀口温度(2下的湿度H汕进而通过物料 衡算式算出A及热址衡其式求出 当3=6OT：时及 因等恰干燥人=/”即 (1.01 + 1.88/,)!, 4-2 490/, = (1.01 +2 490Wj 式中 = 2 316 kg绝干料几 血3切kg绝干料 仏=E 亠心=0028 5 kgZlcg绝干气 耳芒=二豔 g3kkg绝干料 绝干空气消耗g为 , 心不屁)2 3160.036 3 - 0.005 03),心n 2 - H匚H厂=6.028 5 - 0.003曲？ kg 铠干气/h 预热誥所需提供的热最为 Qy = Lcn(h - Io) = 1(1.01 + 1- to) =1黠(1.01 + 1.88 x 0.005)(1