化工原理ii 习题课

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1、化工原理习题课图示供水系统，阀门关闭时玻璃管中液面高度2m（按管中心 线计算）。阀门开启时，R=0.5m，0=13600kg/m3, =1.2m,大管与小管直径比为2，阀门的阻力系数为7.72。试求 1.贮槽内液面高度；2.小管内流速；3.阀门开启时玻璃管中的 液位高度；4.若阀门开度变小玻璃管内液位如何变化（定性 分析）。用离心泵把密度为1000kg/m3的水从开口贮槽送至表压为 19.62 kPa密闭容器，贮槽和容器的水位差保持8m恒定，泵 安装高度2m，如图所示。离心泵特性曲线方程 ，（ ， ），管道均为1084mm的钢管，阀门全开， 吸入管路长20m，排出管路长80m (均包括所有局部

2、阻力的当 量长度)。，摩擦系数取0.025。试求：（1）管路特性方程； （2）离心泵工作扬程和流量；（3）离心泵入口真空表读数 。如图示一输水系统，管路直径为802mm, 当流量为 36m3/h时，吸入管路的总压头损失为0.6m，排出管路的总 压头损失为0.8m，吸入管轴线到U型管左侧汞面的垂直距 离h = 0.5m，大气压力为100 kPa。其他尺寸如图示，试计 算：1. 泵的扬程he；2. 泵入口压力；3. 汞柱压差计R读数 为多少？如图所示的输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽 ,管道直径均为 833.5mm。当输水量为36m3/h时，进水 管道的全部阻力损失为1.96J/Kg，出

3、水管道的全部阻力损失 为4.9J/Kg, 出口阀的阻力损失为2.44J/Kg，压力表安装位置 距贮水池的水面高度为5m，读数为0.25Mpa。离心泵的效率 为70。试求： (1) 两液面的高度差H为多少? (2) 泵所需的 实际功率为多少? (3) 当要求减小流量时，可采用何种方法调 节？用图示系统往高位槽输水，输水管径1063mm管路总长度 为100m （包括局部阻力当量长度）摩擦系数= 0.03。 泵特 性方程：H = 300.0042qV（H: m；qV: m/s）。试求： 管路中的流量； 泵的有效功率； 阀门的阻力系数。化工原理习题课1、在一逆流操作的吸收塔内用清水吸收混合 气中的溶质

4、A，全塔溶质回收率0.9，操作液 气比为2.4，平衡关系为y*2.0x，气相总传 质单元高度HOG为0.8m，试求： (1) 气相总传 质单元数NOG ； (2) 填料层高度；(3)若吸收剂 用量增加10%，吸收率为多少？2、用清水逆流吸收混合气中的溶质A，混合 气流率 0.03kmol/ms，A的浓度0.05（摩尔 分数）。填料层高度3.5m，溶质回收率0.9， 相平衡常数1.5，操作液气比是最小液气比的 2.22倍。 试求：（1）出塔液相浓度；（2 ）总传质系数Kya； （3）塔底液相浓度是饱 和溶度的多少倍？3、在一填料层高度为6m的吸收塔中，用清水 逆流吸收混合气中的丙酮。已知进塔气体

5、流率 90kmol/h，丙酮体积分数5%，丙酮回收率可 达90%，平衡关系y*=2.0x，操作液气比是最 小液气比的1.5倍，塔径800mm。试求： (1)NOG；(2) Kya； (3)其他条件不变，填料层 高度增加3m,丙酮回收率变为多少2、在一逆流操作的吸收塔内用清水吸收混合 气中的溶质A，全塔溶质回收率0.9，操作液气 比为2.4，平衡关系为y*2.0x，气相总传质单 元高度HOG为0.8m，试求： (1) 气相总传质单 元数NOG ； (2) 填料层高度；(3)若吸收剂用量 增加10%，吸收率为多少？ 4*、用填料塔吸收混合气中的有用组分。塔底入塔气体 的浓度yb=0.1，回收率为9

6、0%，用纯溶剂吸收，液气比 L/G=1，操作条件下，物系的相平衡关系为y=0.5x， HOG=1m，气膜控制，试求：（1）为完成此分离任务所需要的填料层高度H；（2）若采用的纯溶剂分成两股进料，一股L/2溶剂仍从 塔顶加入，另一股L/2溶剂从距离塔顶2m处加入。求为 完成同样的分离任务所需要的填料层高度；（3）在x-y图上画出两种情况下的平衡线与操作线，并 说明填料层高度变化的原因。 化工原理习题课在列管式换热器中，热流体的比热0.93kJ/（kgK），流 量10kg/s，从50冷却到40。冷却水流量为3.70 kg/s, 比热4.180kJ/（kgK），进口温度为30，逆流 操作。热流体一侧

7、对流传热系数2=50W/（m2K），管 外水侧对流传热系数2=5000W/（m2K），按平壁计算 ，不计管壁及污垢热阻。试求：(1) 冷却水出口温度t1； (2) 总传热系数K ；(3) 换热器传热面积A。有一套管式换热器，管径为893.5 mm，流量为2000 Kg/h的苯在内管中从80冷却到50。冷却水在环隙从 15升到35。苯的对流传热系数1为230 W/(m2K) ，平均比热容Cp1为1.86 kJ/(kg)；水的对流传热系数 2为290 W/(m2K)，平均比热容Cp2为4.178 kJ/(kg)。忽略污垢阻力，碳钢热导率45 W/(m2K)。试求：(1)冷却水消耗量qm2；(2)

8、总传热系 数K；(3)逆流操作时所需要的管长。16/141【例3】如图所示，单管程列管式换热器，内有180根 191.5mm的管子，每根长3米，管内走流量为2000 kg/h 的冷流体，与热流体进行逆流换热，其进口温度为30 。已知(ms2Cp2) / (ms1Cp1) = 0.5 （下标2代表冷流体，下标 1代表热流体）。冷流体的Cp2=1.05kJ/(kg)，2=210-2cP， 2=0.0289W/(m)，热流体的进口温度为T1=150 ，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。试求热流体的 出口温度T2。17/141 180根191.5mm，长3米， (ms2Cp2) / (ms1Cp1)

9、= 0.5Cp2=1050J/(kg)， 2=210-2cP， 2=0.0289W/(m)， 热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。【解法】18/141 180根191.5mm，长3米， (ms2Cp2) / (ms1Cp1) = 0.5Cp2=1050J/(kg)， 2=210-2cP， 2=0.0289W/(m)， 热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。19/141（1）又（2）联立求解式1、2得：180根191.5mm，长3米， (ms2Cp2) / (ms1Cp1) = 0.5Cp2=1050J/(kg)， 2=210-2cP， 2=0.0289W/(m)， 热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

10、用120的饱和水蒸汽将蒸汽量为36m3 /h的某稀溶液 在双程列管换热器中从80 加热至95.若每程有直径 为2525mm的管子30根,且以管外表面积为基准的传 热系数 K=2800w/m2.蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可 忽略不计,试求: (1)换热器所需的管长; (2)当操作一年后,由于污垢累积,溶液侧的污垢系数为 0.00009 m2 /W,若维持溶 液的原流量及进口温度不 变,其出口温度为多少?又若必须保证溶液原出口温度, 可以采 取什么措施?注:溶液的密度及比热与水近似:=1000kg/m3 ; Cp =4.2 KJ/kg 某厂用套管换热器每小时冷凝2000kg的甲苯蒸汽,冷凝 温度为1

11、10,潜热为 360kJ/kg,甲苯蒸汽冷凝传热系 数为10000w/ m2.冷却水于15,以4500kg/h的 流 量进入573.5mm的管内作湍流流动,其对流传热系数 为1500w/m2.管壁热阻和 污垢热阻忽略不计,水的比 热为4.18kJ/kg;试求: (1)该换热器传热面积A为多少? (2)若夏天冷却水进口温度升至20,操作时将冷却水量加 大一倍,原换热器能否完成 任务?列管式换热器，管内氢氧化钠溶液与管外冷却水逆流传 热。氢氧化钠溶液流量为1.2kg/s，比热容3770J/kg.K， 从70冷却到35 ，对流传热系数900W/m2.K。冷却水 流量为1.8kg/s，比热容4180J

12、/kg.K，入口温度15 ， 对流传热系数1000W/m2.K。按平壁处理，忽略管壁及污 垢热阻。试求： (1)换热器传热面积A(2) 冷热流体初温不变，两流体流量均增大一倍，求冷热 流体的出口温度。假设流体均为湍流，物性不变。化工原理习题课1、用一连续精馏塔分离某二元混合物，泡点进料 ，进料组成为0.4（摩尔分率，下同），进料流率 100 kmol/h，塔顶馏出液组成为0.96，塔釜残液组 成为0.04，相对挥发度为2.5，塔顶泡点回流，操作 回流比为3，试求：(1) 塔顶、塔底产品流量；(2) 最小回流比；(3) 提馏段操作线方程。2、在连续精馏操作中，已知进料量F为100kmol/h ，

13、其中汽、液各半，精馏段和提馏段操作线方程分 别为y=0.75x+0.24，y=1.25x-0.0125。试求：（1 ）塔顶xD、塔底组成xW;（2）原料液组成xF; (3) 再沸器汽化量。3、连续精馏塔分离二元混合液，已知进料流率和 组成分别为100kmol/h和0.6（摩尔分数，下同）， q线方程y=1.2-x ，提馏段操作线方程为y=1.2x- 0.012， 塔顶产品组成0.96，塔顶采出率0.6，满足 恒摩尔流假设。试求：（1）塔釜产品量；（2）精馏段操作线方程；（3）精馏段上升蒸汽量。4、用一连续精馏塔分离某二元混合物，进料组成 为0.4（轻组分摩尔分率，下同），进料流率250 kmo

14、l/h，塔顶馏出液组成为0.97，相对挥发度为 2.46，提馏段操作线方程 y=1.43x-0.00859 ，塔顶 泡点回流，操作回流比为2，试求：(1) 塔顶产品量kmol/h；(2) 流入塔釜的液体组成；(3) 塔釜上升蒸气量kmol/h。5、用一连续精馏塔分离某二元混合物，泡点进料， 进料组成xF为0.4，进料流率100Kmol/h，塔顶轻组 份回收率为0.8，相对挥发度为2.5，精馏段操作线方 程y=0.75x+0.225 ，试求：(1) 操作回流比及塔顶产品中的轻组份浓度；(2) 塔底产品中的轻组份浓度；(3) 提馏段操作线方程的数值方程；(4) q线与平衡线的交点坐标。6、在常压连续精馏塔中分离某两组份理想溶液，物 系平均相对挥发度为2.0，馏出液组成0.94（均为摩 尔分数），塔底产品流量150kmol/h，组成为0.04， 回流比是最小回流比的1.6倍，且进料q线方程为 y=6x-1.5。试求：(1) 最小回流比；(2) 精馏段操作线的数值方程；(3) 提馏段操作线的数值方程；