化工原理习题

1、【带泵管路】3【1】采纳离心泵将45m/h水从水池送至一水洗塔，已知水洗塔塔顶表压为，管路系统吸入段管长为50m(包含局部阻力当量长度，下同)，泵出口阀全开时排出管线长度为273m，所用管线规格均为1084，管内流体流动阻力系数为，其它数据如下图，试求：1.达成以上输送任务，管路所需泵的压头；2.现有一台离心泵，其特征曲线方程为3H=，（单位：H，m；qV，m/h）该泵可否知足需要若在上述管路中使用该离心泵，求在泵出口阀门全开的条件下泵的工作点，此时泵的有效功率为多少33.若经过调理阀门使流量达到45m/h，则损失在阀门上的压头为多少4.若水温度高升，使水的密度降落（假定粘度不变），请说明泵的

2、工作点怎样变化，并图示泵工作点的变化状况。m1mu451.59m/s0.7851.36000.1249050502731.592He150.0240.1230m10009.819.81管路特征曲线方程为：He200.00495q2(m3/h)v泵的特征曲线方程为：H=，联立求解得：H31.47mq48.13m3/hv有效功率PeHqvg10009.813600100036004.13kw1000阀门损失压头：H500.008qv2500.00845233.8mHe200.0049545230m密度降落，管路特征曲线截距增大，流量变小，压头增添。2】如下图的一输水管路。用泵将水池中的水输送到敞口

3、高位槽，管道直径均为1084mm，泵的进、出口管路上分别安装有真空表和压力表。已知在阀门全开时，水池液面至进口真空表所在截面的管路长50m，真空表所在截面至高位槽液面的管路长150m（均包含局部阻力的当量长度）。设流3动已进入阻力平方区，摩擦系数0.03。管路的输水量为36m/h。水的密度1000kg/m3，系统为稳态流动，两水池液面高度保持不变。试求：（1）泵进口真空表的读数是多少kPa；（2）离心泵的有效压头是多少m；若泵的效率为，泵的轴功率为多少kW；（3）写出该系统管路特征曲线方程；（4）若采纳特征曲线可表示为H650.031qV2的单泵，式中，H的单位为3m，qV的单位为m/h，经过

4、计算说明该泵可否知足以上输送要求；3（5）若采纳两台这样的泵并联操作，并联后系统的输水量为多少m/h。（注：并联后的管路特征曲线可近似以为与单泵操作时的管路特征曲线同样）30m压力表真空表3m（1）管道直径：d10824100mm0.1m管路中水的流速为：uqV36/3600ms20.7850.121.27/d4取水池液面为0-0截面，真空表所在液面为2-2截面，列柏努利方程可得：z0u02p0z2u22p2hf022gg2gg00031.272p20.03501.27229.8110000.129.819.81p242333.2Pa42.33kPa真空表的读数为：（2）取水池液面为0-0截面

5、，高位槽液面为3-3截面，列柏努利方程可得：z0u02p0Heu32p3hf032ggz3g2g000He30501501.272000.030.129.81He34.93m泵的效率为，则：PeHeqVg34.9336/360010009.81Pa0.6（3）管路特征曲线为：z0u02p0Hez3u32p3hf032gg2gg50150(qv)2000He30000.7850.1236000.030.129.812He300.0038qV（4）采纳特征曲线为23/h的水，能够供给的H650.031qV36m扬程是：2H650.031qV650.031362故该泵不可以知足输送要求。（5）并联操

6、作时，其特征曲线可表示为：B22HkqV650.00775qV管路特征曲线为：He300.0038qV2He令650.00775qV2300.0038qV2qV55.05m3/h并联后系统的输水量为55.05m3/h。【3】采纳离心泵将水从水池送至一加压塔压力表14m真空表1m中，输水管路如下图。加压塔塔顶表压为。离心泵的特征曲线可表示为H=，3式中，H的单位为m，qv的单位为m/h。管道直径均为1084mm。泵出口阀全开时，管路系统吸入段管长为50m(包含所有局部阻力的当量长度，下同)，排出管线长度为273m。离心泵的效率为=。其余数据如下图。系统为稳态流动，水池液面高度保持不变。设水在输水

7、管路的流动已进入阻力平方区，管内流体流动摩擦系数为。水的密度=1000kg/m3，试求：写出该输水管路的管路特征曲线方程；离心泵的流量及压头；泵的有效功率和轴功率；离心泵进口真空表的读数；35.该输水管路要求经过调理泵出口阀使流量达到40m/h。因调理流量多耗费在阀门上的局部阻力是多少；塔操作压力增大，对泵操作有什么影响试用图讲解明，应采纳什么举措稳固生产。1）管道直径：d10824100mm0.1m管路特征曲线取水池液面为0-0截面，塔喷头所在液面为3-3截面，列机械能衡算方程可得：z0u02p0Hez3u32p3hf032gg2gg000He150490500.024502732u2100

8、09.810.19.81uqVqV/3600qv20.7850.1236000.7850.01d40.004952q2He20v（2）H500.008q2V管路特征曲线为：He200.004952qv2HHeqv=48.13m3/hrHe=31.46m(3)泵的效率为，则：PeHeqVPaPe6.87kW（4）管路中水的流速为：uqVqV/36001.7m/s20.7850.12d4取水池液面为0-0截面，真空表所在液面为2-2截面，列机械能衡算方程可得：z0u02p0z2u22p2hf022gg2gg00010p20.024501.72g0.129.81p227.14kPa真空表的读数为：3

9、的水，泵能够供给的扬程是：（5）输送40m/h2H500.008qV500.00840237.2m管路特征曲线He200.004952qv26）压力颠簸势必致使流量的颠簸。塔压增高，流量降落，此时应开大阀门，系统阻力降落。ABH塔压增高AqV【4】如下图，用离心泵将水送至敞口容器A、B，两水槽在同样的水平面上，所用管线规格均为159，泵吸入段管路总长（包含所有局部阻力当量长度，下同）为60m。排出管线的长度为：从泵出口到分支点C点处为300m，在阀门全开3的条件下，C到A为200m,C到B为400m,已知水的密度=1000kg/m，流动摩擦写出阀门1全开、阀门2完整封闭时的管路特征曲线方程；2

10、.当阀门1全开、阀门2完整封闭时，测得系统的水流量为80m3/h，且泵的效率为70%，求此时泵的压头和轴功率；3.现使阀门1、2均处于全开状态，并读得泵进口真空表读数为25kPa，则系统3的总流量和送至水槽A和B的水量各多少m/h；图示从阀门1全开、阀门2全关状态到阀门1和阀2均处于全开状态泵的工作点变化状况。AB1C50m21m求管路特征曲线方程HeZAhf0A510.0260300200u20.1529.81ZAhf051603002001qv2A0.020.1529.81(0.7850.1523600)2519.41310-4qv2(m3/h)2.He519.41310-4qv(m3/h

11、)519.41310-480257.02mPeHqvg57.028010009.81u212.43kwPa12.4317.76kw36000.7总流量02p11h012510.0260u122u129.8129.810.1529.819.81u11.837m/sqv总117m3/h并联管路有：hcAhCB得：uA2uB管径同样，因此有：u总uAuB2uBuB1.837qA68.53m3/hqB48.47m3/h4.一阀全开两阀全开【传热】5】Pg99第9题【6】用单壳程单管程列管换热器将流量为32500kg/h某溶液由55预热到85，加热饱和蒸气温度为130，已知操作条件下该溶液的物性为：=8

12、98kg/m3,=mPas,cp=kJ/(kg),=W/(m),加热蒸气的汽化热潜为r=2192kJ/kg。其蒸气走壳程，溶液走管程。管程污垢热阻-42Rdi=510m/W,壳程蒸气表面42传热系数0=10W/(m)，壳程污垢热阻忽视不计。换热管规格为192，管子根数为70根，管壁热导率W=45W/(m)，试求：耗费蒸肚量为多少管内表面传热系数是多少以管子表面面为基准的换热器的总传热系数换热器单程管的长度因技术改造提压操作，欲将该溶液由55升至95，若仍采纳以上换热器，为保证达成任务，加热蒸气温度起码应提升到多少度解：1.Qqm2cp2(t2t1)qm1rqm2cp2(t2t1)325004.

13、358(8555)qm121921938.4kg/h0.538kg/srQqm2cp2(t2t1)325004.358(8555)1180.3kW3600qm22ndi2.RediuiGidi36000.785di2.4104104cppr4.872i0.023diRe0.8pr0.42970W/(m2C)11d0d0bd01（3）idiRdidiwdmRd0KO0o2K=W/(mK)（4）tm(13055)(13085)58.7Cln1305513085QKAtmQ1180.310323.97m2KtmAnd0llA5.74mnd0（5）Qqm2cp2(t2t1)KAtm325004.358

14、103(95(T20)(T95)3600lnT55T95T155C【7】某生产过程，要求从储罐中将常温液体苯输送至原料预热器进行预热至90（不出现气化）后，进入反响器中。苯流量14400kg/h，设计进口温度30。初选预热器为单管程列管式换热器，加热热源采纳120饱和水蒸气，蒸汽走壳程，液态苯走管程。管制由60根252.5mm钢管构成，长度为6m。壳程表面传热系数为22/W，壳程污垢热阻为10000W/(m)，管程污垢热阻为0.0002m20.0001m/W，忽视管壁热阻和热损失。已知水蒸气气化热（相变热）r2205kJ/kg，苯的物性取密度=800kg/m3，热导率=（m），粘度=10-3P

15、aS，定压比热容Cp2=（kg）。试求：加热蒸汽耗费量；换热器总传热系数；经过计算判断换热器能否够用；冬季，苯的进口温度降为10，加热蒸汽量充分，物性参数不变，试判断该换热器可否知足要求；若加热蒸汽量充分，在设计工况下，试估量换热器出口苯的温度。解：（1）QtcPqm2qm1r384kWqm1Q627kg/hr（2）管内侧表面传热系数：i0.023Re0.8Pr0.4diqV2qm20.005m3/s3600uq20.265m/sdi2n4Rediu10600PrcP4.240.023Re0.82)iPr0.4=514W/(mdi11do1doKidiORoRidiK=347W/(m2)（3）

16、Andol28.3m2t1t2tmt1ln()t2t1=120-30=90，t2=120-90=30，tm54.6QKtmA，AQ20.3m2KtmAA，换热器可用（4）（4分）QtcP2qm2512kWtmt1t2t1ln()t1=120-10=110，t2=120-90=30，tm61.6QKtmA，AQ23.9m2KtmAA，能够知足要求（5）（3分）设出口温度t2Q(t2t1)cP2qm2QKtmA得：(t2t1)cPmcTt1Tt2KAt2t1KAt1Tt1Tlnt2lnt2TTlnTt1KA1.534t2100.6Tt2cP2qm2【8】用一单管程单壳程列管式换热器，将质量流量为8

17、000kg/h的常压空气于管程由20C加热到85C；该换热器装有192钢管300根，管长为1m。要求采纳110C饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，该温度下蒸汽的汽化潜热（相变热）为2232kJ/kg。若饱和蒸汽的表面传热系数0110W/(mK)，管材的热导率为45W/(mK)，管程污垢热阻Rdi0.0004m2K/W，壳程污垢热阻Rd00.0002m2K/W。已知空气在均匀温度下的物性常数为1.2kg/m3，CP1kJ/(kgK)，2.85102W/(mK)，1.98105Pas，不计热损失，试求：1）加热蒸汽的耗费量为多少2）空气在管内的表面传热系数3）经过计算说明该换热器可否知足需要（4）若将该换

18、热器变成双管程，且仍采纳110C蒸汽加热，则空气的实质出口温度为多少四、解：1）qm1=Qqm2cp2(t2t1)qm1rqm1qm2cp2(t2t1)80001(8520)r2232233kg/h0.0647kg/sQqm2cp2(t2t1)80001(855W36002）i=qm2didiuiGidi36000.785di2nRe3.177104104cppr0.6947i0.023Re0.8pr0.4150.9W/(m2C)di（3）可否够用11d0Rdid0bd0Rd01KOididiwdm0KOW/(m2K)=108tm(11020)(11085)50.74Cln1102011085

19、QKAtmA需Q1.44410526.35m2Ktm10850.74A实质nd0l17.9m2A需要因此换热器不可以知足要求。（4）变双管程i(ui)0.820.8iuii262.73W/(m2C)11d0d0bd01KidiRdidiwdmRd00K176W/(m2C)Qqm2cp2(t2t1)KA实质tm80001103(t220)17617.9(11020)(110t2)360011020lnt2110t288C【汲取】Pg134第7题Pg145第12题Pg145第11题：在一填料塔中，用含苯（摩尔分数，下同）的洗油逆流汲取混3合气体中的苯。已知混淆气体的流量为2400m/h（标准状态）

20、，进塔气中含苯，要求苯的汲取率为90%。该塔塔径为0.6m，操作条件下的均衡关系为ye=24x，气相总传质单元高度为1.36m，实质操作液气比为最小液气比的倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。试求：汲取剂用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；气相整体积传质系数Kya；所需填料层高度，m；增大填料层高度，若其余操作条件不变，定性剖析出塔气构成和塔底汲取液构成的变化状况，并图示操作线的变化。(1)G2400107.14kmolh22.4G107.14379.13kmolh0.624y21y10.006Ly1y20.060.006Gxe1x20.0622.5min0.000124L1.3LGmi

21、nL29.25107.143133.8kmolh170533000kgh(2)x1Ly2x21y10.06G29.25kyaG379.13278.77kmolm3hHOG1.36(3)y10.06240.0019460.013296y20.06240.00010.0036ymy1y20.00742lny1y20.060.006NOG7.280.00742h1.367.289.90m(4)H；其余条件不变HOG不变。NOGy2、x1ALG29.25m241原新y1y2x2x1三、（20分）在一填料塔中，用含苯（摩尔分数，下同）的洗油逆流汲取混淆气体中的苯。已知混淆气体的流量为h（标准状态），进塔

22、气中含苯，要求苯的吸收率为90%。该塔塔径为，操作条件下的均衡关系为ye=26x，气相整体积传质系数Kya=kmol/(m3s)，实质操作液气比为最小液气比的倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。试求：（1）汲取剂用量（kg/h）；（2）出塔洗油中苯的含量；（3）所需填料层高度，m；（4）降低填料层高度，若其余操作条件不变，定性剖析出塔气构成和塔底汲取液构成的变化状况，并图示操作线的变化。(1)G1467.865.53kmolh22.4G65.53231.87kmolm3h0.624Ly1y20.050.00525.38Gxe1x20.05min0.0001526y21y10.005L1.3

23、L1.325.3832.99GGminL32.9965.532161.83kmolh170367500kgh(2)x1Ly1y2x210.050.0050.000150.00151G32.99(3)HOGG231.8736001.43mkya0.045y10.05260.001510.01074y20.05260.000150.0011ymy1y20.00423lny1y2NOG0.050.0050.0042310.64H1.4310.6415.2m(4)H；其余条件不变HOG不变。NOGy2、x1ALG32.99m261新原y1【精馏】Pg161第5题y2Pg180第10题x2x1Pg180第11题二（25分）用一精馏塔分别某二元理想混淆物，进料量为200kmol/h，此中易挥发组