化工原理试题3

1、3. 一、填空题某设备上真空表的读数为13.3x103Pa,则设备内的绝对压强为,表压强为。已知该地区大气压强为98.7X103Pa。2.某设备的进、出口压强分别为1200mmF2O（真空度）和1.6kgf/cm2（表压）。若当地大气压为760mmHg,设备进、出口的压强差为0（用SI制表小）一套管换热器的内管外径为80mm,外管内径为150mm,其环隙的当量直径为。4. 有一内径为25mm的水管，如管中水的流速为1.0m/s,管中水的流动类型;管中水保持层流状态的最大流速（水的密度p=1000kg/m3,粘度小=1cp）。5. 一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径

2、减至原有的一半，因流动阻力产生的能量损失为原来的倍。6. 用108X4mm的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为118J/kg,此管路输水量为m3/h。（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000kg/m3）离心泵启动前灌泵，是为了防止现象发生；离心泵的实际安装高度小丁允许安装高度，就可防止现象发生。7. 离心泵最常用的调节方法是;往复泵的流量调节是采用离心泵停车时要。离心泵装置中吸入管路的的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20C升至50C,则其沉降速度将。8. 降尘室的生产

3、能力与降尘室的和有关。9. 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的倍在一套板框过滤机中，板有种构造，框有种构造热传递的基本方式为、和。10. 灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的。11. 在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近的温度。12. 在一间壁式换热器中，用裂化渣油来加热原油。裂化渣油的初温为300C,终温为200C,原油的初温为25C,终温为150C,则并流时平均温度差,逆流时半均温度差o若一表面温度为20C的物体的辐射能力为398W/m2,则该物体的黑度为0为减少圆形管导热损失，采用包覆2种保温材料a、b,若它们厚度相同，导热系数la>lb

4、，则包覆的顺序从内到外依次为溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为温度；气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为温度。13. 当泡点进料时，进料热状态参数q=;当饱和蒸气进料时，q=0在两组分蒸8留分离中，若组分相对挥发度越大，则表明分离（越易，越难，不确定）；若相对挥发度a=,则不能用普通精僻方法分离该混合液。14. 完成一个精僻操作的两个必要条件是和塔底上升蒸气。25.对于正在操作中的精僻塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会。二、计算题1.用168X9mm的钢管输送原油。管线总长100km,油量为60000kg/h,油管最大抗压能力为1.57X107Pa。已知50C时油的密度为89

5、0kg/m3,粘度为181cp。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上述输油任务，中途需设几个加压站？在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm。粗、细管的直径分别为60X3.5mm与42X3mm。计算：（1）1kg水流经两截面间的能量损失；（2）与该能量损失相当的压强降为多少Pa?（水的密度取为1000kg/m3）在图示装置中，水管直径为57X3.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头

6、损失为0.5mH2O，求水的流量为若干m3/h?用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高丁水池液面50m,管路全部能量损失为20J/kg，流量为36m3/h,高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%，求泵的轴功率。（水的密度取为1000kg/m3）某台板框式压滤机的过滤面积为0.2m2，在压差为1.5at下，以包压操作方式过滤一种悬浮液，2小时后得滤液40m2,过滤介质阻力可以忽略不计，试求：（1）若过滤面积加倍，其它情况不变，可得滤液多少m3?（2）若将操作时间缩短一半，其它情况不变，可得滤液多少m3?（3）若在原压差下过滤2小时后，用5m3的水洗涤滤渣，需要多长洗涤时间？在试验装置中过滤钛白

7、的水悬浮液，过滤压力为3at（表压），求得过滤常数如下：K=5X10-5m2/s,qe=0.01m3/m2。乂测出滤渣体积与滤液体积之比c=0.08m3/m3。现要用工业压滤机过滤同样的料液，过滤压力及所用滤布亦与实验时相同。压滤机型号为BMY33/810-45。这一型号设备滤框空处长与宽均为810mm,厚度为45mm，共有26个框，过滤面积为33m2,框内总容量为0.760m3。试计算：(1)过滤进行到框内全部充满滤渣所需要过滤时间；(2)过滤后用相当丁滤液量1/10的活水进行横穿洗涤，求洗涤时间;(3)洗涤后卸渣、活理、装合等共需要40分钟，求每台压滤机的生产能力，分别以每小时平均可得多少

8、滤渣计。在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15C和40C,油的进、出口温度分别为150C和100C。现因生产任务要求油的出口温度降至80C,设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m,求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。一单程列管式换热器，由直径为25X2.5mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg/s，由80C冷却到30C,冷却水在管问和苯呈逆流流动，进口水温为20C,出口不超过50C。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85kW/(m2-C),污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的

9、平均比热为1.9kJ/(kgC)，管壁材料的导热系数为45W/(m-C)。1. 氯仿(CHCl3)和四氯化碳(CCl4)的混合物在一连续精僻塔中分离。僻出液中氯仿的浓度为0.95(摩尔分率)，僻出液流量为50kmol/h,平均相对挥发度以=1.6，回流比R=2。求：(1)塔顶第二块塔板上升的气相组成；(2)精僻段各板上升蒸气量V及下降液体量L(以kmol/h表示)。2. 今有含苯40%和甲苯60%(摩尔白分数，下同)的混合液，欲用精僻塔分离出含苯95%的塔顶产品。进料为饱和液体，塔内平均相对挥发度为2.5若操作回流比取为最小回流比的1.5倍，写出精僻段操作线方程。答案一、填空题1.85.4X1

10、03Pa;-13.3X103Pa2.-1.687X105Pa70mm4.湍流；0.08m/s5.166.79.13m3/h7气缚；气蚀8.改变阀门开度；旁路调节9.先关出口阀后断电10.底阀11.下降12.长；宽13.414.2;115.导热；对流；辐射。16.黑度17.饱和蒸气18.131.98C;162.8C19.0.9520.b、a21.泡点；露点22.1;023.越易；124.塔顶液相回流25.提高二、计算题1.解：u1=u2,Z1=Z2,P由2u=V/A=(60000/890)/(3600X0.785X0.152)=1.06m/sRe=dup/p=0.15X1.06X890/(181

11、X10-3)=782层流入=64/Re=64/782=0.0818P=入(l/d)(u2/2)p=0.0818X(105/0.15)X(1.062/2)2.72X107PaX890=n=2.72X107/(1.57X107)=1.73中途应设一个加压站2.解：(1)1kg水流经两截面间的能量损失设导管在上游的连接处为截面1-1'，下游的连接处为截面2-2'通过管轴作基准水平面。在两截面问列柏努利方程式中Z1=Z2=010800U=2.953600x-x0.0361xlQOO4m/s10SOC.=L.3o3迥x-xOWS2xlOQO4m/sP1=9.glxO.l=CJ81i-J/

12、kg将以上各数值代入柏努利方程式，解得皿=。朝，些些-J/kg(2)与该能量损失相当的压强降.'一i"'一一"N/m23.解：阀门全闭时，由P2=pgH,H=0.3X1.013X105/(1000X9.81)=3.1m即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1m。阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1',压力表处为下游截面2-2',管路中心线为基准水平面。在两截面问列柏努利方程式ZL+旦=%+里+-ZhF2gPS2gpgg3. Z1=H=3m,Z2=0,P1=0,P2=0.2X1.013X105Pa,u1q0,2hf/g=0.5mH2O代入上式3.

13、1=0.2X1.013X105/(1000X9.81)+口/(2X9.81)+0.5解得u2=3.24m/sVh=(兀/4)d2uX3600=22.9m3/h,以水池液面为基准水解：设水池液面为1-1'截面，高位槽液面为2-2'平面，在两截面问歹0柏努利方程式。=gZ3+2p2pZ1=0,Z2=50m,u1q0,u2q0,P1:=P2=0(表压),Zhf=20J/kgwe=9.81X50+20=510.5J/kg水的质量流率ws=36X1000/3600=:10kg/s有效功率Ne=we-ws=510.5x10=5105W轴功率N=5105/0.6=8508.3W解：(1)因为

14、包压过滤，且不考虑过滤介质阻力所以V2=KA2q2/V1=A2/A12=V1A2/A1=2'40=80m2(2)V22/V12=q2/q1V2=V1(q2/q1)1/2=40'(1/2)0.5=28.3m2(3)由V2=KA2q微分后：2VdV=KA2dqdV/dq=KA2/2V(dV/dq)W=(dV/dq)E/4=KA2/8V=V/8q=40/(8'2)=2.5m2/hqW=5/2.5=2h解(1)一个操作周期可得滤液体积uSE悟体积框内总容星0.76m3K=Q5nr广+2/匕二曲勺目=9.5，心9.5过.335x10x332=71=0.01x33=0.33m3=1

15、772.65(2)最终过滤速率由过滤基本方程微分求得:dVd&=上=件喧=27侦。喝卵2(K+P；)2(9.5+0.33)洗涤速率为最终过滤速率的1/4。洗涤水量为:Vw=。*=095m牛=_=1372s伽以应2-77xW3(3)操作周期为:如=外+跖+佐=1773+40x60+1372=5545s生产能力:Q=3(F1蚤=队必4E液小时Q=Qgfi.2x0.DB=0.496m3ig饼/小时解：原平均温度差At1=150-15=135C,t2=100-40=60Ctm=(135-60)/ln(135/60)=92.5C由热量衡算Q=WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)Wh

16、Cph/WcCpc=(t2-t1)/(T1-T2)=(40-15)/(150-100)=0.5当油的温度降至80C时，由热量衡算得Q=WhCph(150-80)=WcCpc(t2'-15)0.5或WhCph/WcCpc=解得t2'=50(t2'-15C/(150-80)新的平均温度差，t1=150-15=135C,t2=80-50=30C,tm'=(135-30)/ln(135/30)=69.8C由传热速率方程可分别得原换热器WhCph(150-100)=KSqm=Kn兀dL(92.5新换热器WhCph(150-80)=KS'Atm=KwdL'(69.8)L'=(70/50)X4. (92.5/69.8)X1=1.855mL=1.855-1=0.855m解：由总传热速率方程式(T1-T2)=1.25X1.9X103X(80式中Q=WhCph-30)=118.8kW0JD2500025xO.OQJ,1055xO.D2+0.045L7伽一如)倒20)AtjIn30-5030-20118.80472xl8.20L472解：(1)由题知，y1=xD=0.95,R