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1、1. 用25C的水将物料2000kg/h在一换热器内由80C冷却到40C，水出换热器温度为35C，问每小时需要多少吨水？物料比热容为0.4kcal/(kgC)。解：物料放出热量Q 物=2000 X (80 一 40) X 0.4=32000 kcal/hW 水=32000/ (35 - 25)X 1=3200 kg/h答：每小时需要25C的水3.2吨。2. 某换热器，用20C水冷凝冷却100C水蒸汽至50C,如果每小时要处理100吨水蒸气时，问需要20C水多少吨？(设出口冷流体温度为40C ；水的比热为4.2kJ/kg；水的潜热为2258.4kJ/kg) 解：蒸汽冷凝降温至50C水时放出的热量
2、=汽化潜热+冷却放热Q 汽=100 X 1000 X (80 - 40) X 2258.4 + 4.2 X (100 50)=00 kJ/hW 水 =0032000 / (40 - 20)X 4.2=kg/h答：每小时需要20C的水约2939吨。3. 将0.5kg/s、80C的硝基苯通过一换热器，用冷却水将其冷却到40C。冷却水初温为30C，终温不超过35C。试求该换热器的热负荷及冷却水用量。硝基苯的比热为1.6kJ/kgC，水的比热为4.19 kJ/kgC。解：Q 物=0.5kg/s X 1.6kJ/kgC X (80 - 40) C=32 KWW 水=32 / (35 - 30)X 4.1
3、9=1.53 kg/s答：换热器的热负荷是32kW，需要冷却水量1.53kg/s。4. 某换热器中用120kPa的饱和水蒸汽加热苯。苯的流量为5ms/h，从20C被加热到70C。若设备的热损失集中于饱和蒸汽一侧，估计为Q冷的8%,试求热负荷及蒸汽用量。(苯的比热为1.75kJ/(kgC)，密度为855kg/mso 120kPa饱和水蒸汽潜热 为2246.8kJ/kg)解：由于热损失Q集中于热流体一方，所以热负荷为Q冷。Q 冷=5m3 /3600s X 855kg/m3 X 1.75kJ/kgC X (70 - 20 )C=103.91 KWQ 热=103.91 X 108%=112.22 KW
4、W 汽=112.22 KW / 2246.8 kJ/kg= 0.05 kg/s答：热负荷为112.22 KW，蒸汽用量为0.05kg/s。5. 有一蒸汽管道长100m，管道外径为170mm，外面包着一层保温灰，其厚度为60mm，导热系数为0.0697J/s.m.k，保温层内表面温度为563K，外表温度为323K，求单位时间蒸汽管道上的热损失解：Y 内=0.085m，Y 外=0.145m，L = 100m，t =563K，t =323K，入=0.0697J/S.m.k21因为Y内/Y外2再确认计算过程中公式、单位再确认，A均可取算术平均值A 均 =( A 内 A 外) /2=n (Y内+ Y夕卜
5、)= 3.14 X(0.085 0.145)X 100= 72.22 mQ =入 A 均(t2 - t1) /(y 夕卜 一丫 内)=0.0697 X 72.22 X (563 -323)/(0.145 - 0.085)= 201 KJ/s答：管道上的热损失为201kJ/S。6. 为了减少热损失和保证安全工作条件，在外径为159mm的蒸汽管道上包裹保温层。蒸汽管道外壁的温度为300C，保温材料为水泥珍珠岩制品，水泥珍珠岩制品的导热系数随温度的变化关系为入=0.0651 + 0.000105t。其中，入的单位为W/m.K； t为。C。要求包裹保温层后外壁的温度不超过50C,并要求将每米长度上的热
6、损失控制在300W/m,则保温层的厚度为多少？ 解：保温层平均工作温度为t = （300 + 50） / 2 = 175 C入=0.0651 + 0.000105 X 175= 0.0835 W/m.K丁 Q = qA=2n LA (t1 - t2) / ln(r2/rl)ln(r2/0.0795) = 2n LA (t1 - t2) / Q= 2 X 3.14 X 1 X 0.0835 X (300-50) / 300 r2 = 0.123 m 保温层的厚度 = 0.123-0.0795= 0.0435 m答：保温层的厚度为43.5毫米7. 如图中含有60%（重量）乙醇的溶液,以每小时100
7、0千克的加料量进入精馏塔,要求塔 顶产出 90%乙醇,塔釜出来的残液中含乙醇小于 10%,试计算每小时产量和残液量。解：F = W + D = 1000总乙醇量 = F X 进料浓度= W X 产品浓度 D X 残液浓度. 1000 X 0.6 = D X 0.9 W X 0.1= D X 0.9 （1000 - D） X 0.1D = 625 kgW = 375 kg答：每小时产量625吨,每小时残液量375吨。8. 每小时将 15000kg 含苯40%和甲苯60%的溶液,在连续精馏塔中进行分离,要求釜残液中含苯不高于2%（以上均为质量百分 率）,塔顶馏出液的回流率为97.1%。试求馏出液和
8、釜残液的流量及组成,以千摩尔流量及摩尔分率表示。 （苯的分子量为 78；甲苯的分子量为92）解： 1.40/78进料组成Xf = 0.4440/78 98/922/78釜液组成Xw = 0.02352/78 98/922. 原料液的平均分子量为： Mf = 0.44 X 78 0.56 X 92 = 85.8 kg/kmol进料量 F = 15000 / 85.8 = 175 kmol/h3. .DXD/ FXf = 0.971. DXD = 0.971 X 175 X 0.444. 全塔总物料衡算为： D W = 175全塔苯的衡算为： DXD 0.0235W = 175 X 0.445.
9、联立以上三式解得： W = 95 kmol/hD = 80 kmol/hXD = 0.935答：馏出液的流量为80kmol/h，釜残液的流量为95kmol/h,馏出液易挥发组分的摩尔分率为0.935。9. 某塔进料量为4500kg/h，苯含量为20%，要求塔顶含苯90%，塔釜含苯0.5%，则塔顶、塔釜采出应为多少？ 解：已知 F = 4500kg/h, XF = 0.2, XD = 0.9, XW = 0.005由 F = D + W 得 4500 = D + W由 FX = DX WX即 4500X 0.2= 0.9D 0.005WFDW联立两式得 W = 3520kg/h D = 980k
10、g/h答：塔顶采出量3520kg/h，塔釜采出量980kg/h。10. 某厂有浓度为10%(重量)的盐水50吨。用蒸发的方法使盐水浓缩到浓度为50%，浓缩过程原料损失为1%。试作浓缩过程的 物料平衡。答：浓缩前溶质的质量应该等于浓缩后溶质的质量与损失的质量之和设浓缩后盐水的重量为 x 吨50 X 0.1 = 50 X 0.1 X 0.01 + 0.5XX = 9.9 吨答：浓缩后的盐水重 9.9 吨。11. 如图，左右两容器中都盛有氮气和氨的混合物，两容器间有长0.1m的连通管，在左容 器中氨的分压为P = 1.1013X104Pa,在右容器中氨的分压为P = 0.507X 104Pa，A1
11、A2每个容器中的气体浓度都是均匀的。连通管很小，扩散很慢，可以认为在一定的时间内P，P不变化。整个系统保持恒定的总压P = 1.0132 X 105Pa和温度T = 298K，A1 A2扩散系数D = 0.23X10-4Pa。整个系统可以看成等摩尔反向扩散。求NH和N的传质32通量与扩散通量。解：等摩尔反向分子扩散模型的传质公式NA = (D/RT6 )( PA1-PA2)=(1.013 X 10-4 - 0.507 X 10-4)X 0.23 X 10-4 / (8314 X 298 X 0.1)=4.70 X 10-7 kmol/m? sJ = N = 4.70 X 10-7 kmol/m
12、2sAAJ = -J = -4.70 X 10-7 kmol/m2sBA答：NH和N2的传质通量为4.70X 10-7kmol/m2s，NH的扩散通量都为4.70X 10-7kmol/m2s，N2的扩散通量为-4.70X10-7kmol/m2s。12. 如图所示，直立小管中盛有一些水，小管与空气导管相连，空气平稳地流 过小管口。由于扩散很慢，可认为空气流经小管口前后，水蒸汽压不变， 保持PA2 = 1000Pa，且导管中蒸汽分布均匀；小管与左端一较大容器相 连通，在一定时间范围内，可认为小管中的液面保持恒定。该扩散可以 看作是通过停滞的组分层的稳定分子扩散。如水及空气均25r，这时水 蒸汽在空
13、气中的扩散系数为0.256cm?/s，系统总压为3X104Pa，求水蒸 汽的传质通量。(25C时水蒸汽的饱和蒸汽压为3168Pa) 解：通过停滞的组分层的稳定分子扩散模型传质公式_NA = (D/RT6 )( PA1-PA2)(P/PBm)二PB1 = P - PA1 = 3 X 104 - 3 1 68 = 2 . 68 3 X 104 Pa二PB2 = P - PA2 = 3 X 104 - 1000 = 2 . 9 X 104 Pa二PBm = (PB1 + PB2)/2 = (2.683 + 2.9) X 104/2 = 2.7916X 104P/PBm = 3 X 104 / 2 .
14、 79 1 6 X 104 = 1.0 7 47扩散系数 D = 0.256 X 10-4 m2/s，R =8314 msPa/kmolKNA = (3168 - 1000) X 1.0747 X 0.256 X 10-4 / (8314 X 296 X 0.4)=2.4 X 10-7 kmol/m s答：水蒸汽的传质通量为2.4X10-7 kmol/m2s。13. 如图所示，左右两个大容器内分别装有浓度不同的NH和N两种气体的混合物。联通32管长0.61m，内径24.4mm，系统的温度为25C，压强为101.3kPa。左侧容器内NH3的分压为20kPa，右侧容器内NH的分压为6.67kPa。
15、已知在25C、101.3kPa的条3件下NH N的扩散系数为2.30X 10-5IH2/S。试求单位时间内自容器1向容器2传递32的 NH 的量， kmol/s。3如有你有帮助，请购买下载，谢谢！解：根据等摩尔反向分子扩散模型的传质公式NA = (D / RT6 )( PAI - PA2)=(20 - 6.67) X 2.30 X 10-5 / (8314 X 298 X 0.61)=2.03 X 10-7 kmol/m2 s联通管截面积为A = 1/4n d2=3.14 X 0. 02 442 /4=4.68 X 10-4 m单位时间由截面传递的NH量为3NA = 2.03 X 10-7 X 4.68 X 10-4=9.05 X 10-11 kmol/s答：单位时间内自容器1向容器2传递的NH3的量为9.50X10-11 kmol/s。14. 在20C及101.33kN/m2下，CO与空气的混合物缓慢地沿Na C0溶液液面流过，空气不溶于Na CO溶液。CO透过厚1mm的静2
