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1、第一章流体流动与输送机械1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5，O27.5，N276，H2O8（体积），试求此混合气体在温度500、压力101.3kPa时的密度。解：混合气体平均摩尔质量 混合密度 2已知20下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m3和789kg/m3,试计算50（质量）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m3，计算相对误差。解：乙醇水溶液的混合密度 相对误差： 3在大气压力为101.3kPa的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa。若在大气压力为90 kPa的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：题4 附图
2、4如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m，其读数为58 kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力 BDh1h2AC题5 附图5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m3和1000 kg/m3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A与B、C与D点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力 （2） 10硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为764mm和
3、573.5mm。已知硫酸的密度为1831 kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: (2) 小管: 质量流量不变 或: 1题12 附图11 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。解: 以高位槽液面为1-1面,管出口内侧为2-2面,在1-1 2-2间列柏努力方程: 简化: 题17 附图14附图所示的是丙烯精馏塔
4、的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。 解: 在贮槽液面1-1与回流管出口外侧2-2间列柏努力方程: 简化: 20如附图所示，用泵将20水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。输送量为30 m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70，试求泵所需的功率。 解: 在水池1面与高
5、位槽2面间列柏努力方程: 简化: 第三章传热1、某加热器外面包了一层厚为300mm的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m），已测得该绝缘层外缘温度为30，距加热器外壁250mm处为75，试求加热器外壁面温度为多少？解：2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖b1=230mm，l1=1.05 W/(m)绝热砖b2=230mm，l2=0.151W/(m)建筑砖b3=240mm，l3=0.93W/(m) 已知耐火砖内侧温度为1000，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖；（2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1
6、）b2=?230mmb2=442mm2302mm则：绝热层需两块绝热砖。校核t2=?（2）t4=?习题3-3 附图3、505的不锈钢管，导热系数116（），外面包裹厚度为30mm导热系数0.2W/（）的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623，保温层外表面温度为373，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解：已知钢管的内半径钢管的外半径保温层的外半径根据式（3-12a），每米管长的热损失由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度t2。16、每小时8000m3（标准状况）的空气在蒸汽加热器中从12被加热到42，压强为400kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。若设备的热损失估计
7、为热负荷的5%，试求该换热器的热负荷和蒸气用量。解：热量衡算：查得标准状况下的空气物性参数蒸汽用量：17、在一套管式换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水进出口温度分别为290K和320K。试求冷却水消耗量。解：由苯的定性温度，查苯的物性参数由苯计算热负荷由冷却水的定性温度，查水的物性参数18、在一列管式换热器中，将某溶液自15加热至40，载热体从120降至60。试计算换热器逆流和并流时的冷、热流体平均温度差。解：（1）逆流1206040158045时平均温度差为12060154010520并流：19、在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却油。冷却水在壳
8、程流动，进出口温度分别为15和32。油的进、出口温度分别为100和40。试求两流体间的温度差。解：先按逆流时计算，逆流时平均温度差为1004032156825折流时的对数平均温度差为其中由图3-27（a）查得，故20、在一内管为f18010mm的套管式换热器中，管程中热水流量为3000kg/h，进、出口温度分别为为90和60。壳程中冷却水的进、出口温度分别为20和50，总传热系数为2000W/(m2)。试求：（1）冷却水用量；（2）逆流流动时的平均温度差及管子的长度；（3）并流流动时的平均温度差及管子的长度；解：（1）水的比热（2）逆流时平均温度差为906050204040（3）并流时平均温度
9、差为90602050701021、在一内管为f252.5mm的套管式换热器中，CO2气体在管程流动，对流传热系数为40 W/(m2)。壳程中冷却水的对流传热系数为3000W/(m2)。试求：（1）总传热系数；（2）若管内CO2气体的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（3）若管外水的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（以外表面积计）解：查得碳钢的导热系数取管内CO2侧污垢热阻Rs2=0.5310-3 (m2K/W)管外水侧热阻Rs1=0.2110-3 (m2K/W)(1)总传热系数（以外表面积计）（2）管内CO2气体的对流传热系数增大一倍，即a2=80W/(m2K)总传热系数增加
10、92.8%（3）若管外水的对流传热系数增大一倍，a1=6000W/(m2K)总传热系数增加0.7%第五章气体吸收气液平衡1在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？解：当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即y=0.10根据 ，所以2向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875102kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。解：查得30，水的稀溶液：3在压力为101.3kP
11、a，温度30下，含CO220（体积分率）空气CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。解：查得30下CO2在水中的亨利系数E为1.88105kPaCO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液5用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6（体积），氨的吸收率为93.3，溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。解：塔顶： 塔底： 吸收过程设计型计算10用20的清水逆流吸收氨空气混合气中的氨，已知混合气体总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水
12、吸收混合气中氨的吸收率为99。在操作条件下物系的平衡关系为，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（1）塔底液相浓度（用摩尔分率表示）。解：（1） 实际吸收剂用量L=2Lmin=223.8=47.6kmol/h856.8 kg/h（2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+11在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分率，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为。试求操作液气比是最小液气比的倍数？解：12用SO2含量为1.110-3
13、(摩尔分率)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分率）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为，求气相总传质单元数。解： 吸收剂流量惰性气体流量12空气中含丙酮2%（体积百分数）的混合气以0.024kmol/m2s的流速进入一填料塔，今用流速为0.065kmol/m2s的清水逆流吸收混合气中的丙酮，要求丙酮的回收率为98.8%。已知操作压力为100 kPa，操作温度下的亨利系数为177 kPa，气相总体积吸收系数为0.0231 kmol/m3s，试用解吸因数法求填料层高度。解已知因此时为低浓度吸收，故kmol/m2s= =11.0也可由和=83.3，查图5-25得到=9.78=所以=9.781.04=10.17m第六章蒸馏3试计算压力为101.3kPa时，苯-甲苯混合液在96时的气液平衡组成。已知96时，pAo=160.52kPa，pBo=65.66kPa。解：液相苯的分率：气相苯的分率：5根据某理想物系
