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1、-化工原理试题参考答案计算题化工原理计算题1二、 *离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为75m3/h时，泵吸入口真空表读数为0.030MPa，泵压出口处压强计读数为0.30MPa。两测压点的位差不计，泵进出口的管径一样，测得此时泵的轴功率为10.6kW,试求：1该泵的扬程He；10分 2该泵的效率。6分解：1选取泵吸入口处的截面为截面1-1，泵压出口处截面为截面2-2；列机械能衡算式：根据题意，：P1= -0.03MPa=-3104Pa表，P2=0.30MPa=-3105Pa表，u1=u2，Z1=Z2，代入上式： =33.65m2Pe=gHe.qv=10009.80733.6575/3
2、600 =6875W=6.875kW=Pe/P100%=(6.875/10.6)100%=64.9%答：该泵的扬程为33.65m；泵的效率为64.9%。二、 *压滤机作恒压过滤，过滤10min得滤液5L，再过滤10min又得滤液3L，试问：如果继续过滤10min，又可得滤液多少L.13分解：对恒压过滤，有：V22VeVKA2据题意，知：110min时, V15L；220min时, V28L；代入上式：5210Ve10KA218216Ve20KA22 联立上式，解得：Ve=3.5,KA26即：V2+7V6310+10+1030min时，代人，得V310.37L V10.37-5-32.37L答：
3、再过滤10min.后又得滤液2.37L。四、*列管式加热器由多根252.5mm的钢管所组成，将苯由20加热到60，苯在管中流动，其流量为16000kg/h，流速为0.6m/s。加热剂为130的饱和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比热容Cp1.78kJ/(kg)，密度为860kg/m3。加热器的传热系数为720W/(m2)。试求：1此加热器所需的管数n6分；2单管的长度L10分。解：由题意，知：Qv16000/(8603600)5.16810-3m3/s, QG苯Cp(t2-t1)(16000/3600)17806020316444J/st1130-20110，t2130-6070，tm11070/29
4、0 K720W/(m2)1换热器所需的管数n: QvuAund2/4 n4Qv/(ud2)45.16810-3/(0.63.14160.022)27.427根 2单管的长度L: QKAtmKndLtm LQ/ Kndtm 316444/720(273.14160.02)90 2.73m答：换热器所需的管数n为27根，单管长度为2.73米。五、流率为0.018kmol/(s.m2)的空气混合气中含氨体积分数为3%，拟采用逆流吸收来回收其中的95%的氨，塔顶淋入摩尔分数为0.00005的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的1.8倍，操作围物系服从亨利定律y=1.2*，所用填料的总传质系数Ky
5、a=0.055kmol/(s.m3)。试求：1液体在塔底的摩尔分数*1；6分 2全塔的平均推动力ym；7分 3所需填料层高度m.7分解：据题意，知：G0.018kmol/(s)， y1=3%=0.03， *2=0.00005，L/G=1.8L/Gmin， ye=1.2*， kya0.055kmol/(sm3)y2= y1(1-)=0.03(1-95%)=0.0015，*1e=y1/m=0.03/1.2=0.0251 L/Gmin(y1-y2)/( *1e-*2)(0.03-0.0015)/(0.025-0.00005)=1.1423L/G=1.8L/Gmin1.81.1423=2.05614L
6、/G(y1-y2)/( *1-*2)*1=*2+(y1-y2)/L/G=0.00005+(0.03-0.0015)/2.05614=0.01391(2) y1=y1-m.*10.01391=0.013307y2=y2-m.*20.00005=0.00144ym=(y1-y2)/ln(y1/y2)=(0.013307-0.00144)/ln(0.013307/0.00144)=0.011867/ln11.672807=0.011867/2.22365=0.005337(3) HOG=G/ kya=0.018/0.055=0.3273m NOG=(y1-y2)/ym=(0.03-0.0015)/0
7、.005337=0.0285/0.005337=5.34 H= HOGNOG=0.32735.34=1.75m答：通过计算知：1液体在塔底的摩尔分数*1为0.014；2全塔的平均推动力ym为0.005337；3所需填料层高度为1.75m。六.*精馏塔在1atm下别离苯甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为：y=0.732*+0.263及y=1.25*-0.0188。每小时塔顶产品量为75kmol，蒸馏釜加热蒸汽压强为3kgf/cm2(表压)。试计算：1塔顶组成*D及回流比R，提馏段上升蒸气流量V(12分)；2蒸馏釜加热管的必要外表积和蒸汽消耗量。设釜液体的沸点为纯甲苯的沸点110
8、，汽化潜热为336.5kJ/kg；加热蒸汽温度为143，汽化潜热为2139.9kJ/kg;总传热系数为582W/m2.，热损失忽略，泡点进料。12分解：(1) 由精馏段操作线方程：y=0.732*+0.263, 知： R/(R+1) = 0.732, *DR+1= 0.263解得： R= 2.73 *D =0.98 V=(R+1)D=(2.73+1)*75=279.75kmol/hQ=G.r=(V.M.r)甲苯=279.75/3600.92.(336.5*1000). =2.4057*106J/stm=t=143-110=33, A=Q/(Ktm)= 2.4057*106/(582*33)=1
9、25.3m2 G汽Q/r汽2.4057*106/(2139.9*1000)1.124kg/s.化工原理计算题2二、如以下图所示，粘度为32mPa.s、密度为850kg/m3的液体自容器A流经径为50mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长100m,阀后管长50m均包括局部阻力的当量长度。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa和0.045MPa。现将阀门翻开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：1容器A的液面比容器B的液面高多少米.5分2阀门开度1/4时管路的流量是多少m3/s12分解：1当阀门关闭时，P1点与容器A液面间的液体以及P2
10、点与容器B液面间的液体均处于静止连通状态，故它们适用静力学根本方程： P1=PA+g(ZA-Zp1), P2=PB+g(ZB-Zp2), ： Zp1= Zp20(令作基准面)，PA= PB=0表压 ZA- ZB=P1- P2/g=(0.09-0.045)106/(8509.807)=5.4米 2当阀门开度为1/4时，流体将通过阀门沉着器A流向容器B。因为液面视作不变，所以，该流动可视作不可压缩流体在重力场下的定态流动，适用机械能衡算式。 取容器A液面为截面1-1；容器B液面为截面2-2；则： P1/u12/2Z1gP2/u22/2Z2ghf 据题意知，P1= P2=0表，u1= u2=0，Z1
11、- Z2=5.4m,hf= Z1g- Z2g=5.49.807=52.9578J/kg 又hf=l+leu2/(2d) 设为层流流动Re2000，则=64/Re=64/(du)则：hf=l+leu2/(2d)=32l+leu/(d2)u=hfd2/(32l+le) 据题意：l+le =100+30+50=180m，d=50mm=0.05m, =850kg/m3, =32mPa.su =52.95780.052850/(321800.032)=0.61m/s校验：Re=du/=0.050.61850/0.032=8102000，假设正确，结果成立。Qv=d2u/4=3.14160.0520.61
12、/4=0.0012m3/s=4.31 m3/h答：1容器A的液面比容器B的液面高5.4m； 2阀门翻开1/4开度时，管路的流量是0.0012 m3/s.三、*压滤机先在恒速下过滤10min，得滤液6L。此后即维持此最高压强不变，作恒压过滤。设过滤介质阻力可忽略不计。试问：恒压下连续过滤时间为60min时，又可得滤液多少L.13分解：恒速下过滤时，有：V2+VVe=(K/2)A2 据题意，知：Ve=0(介质阻力忽略不计)，=10min时，V=6L，代入恒速过滤式：62=(K/2)A210，KA2=7.2恒压下过滤时，V2-V12+2Ve(V-V1)=KA2(-1)，即：V2-V12=7.2(-1
13、)：1=10min时，V1= 6L；=70min，V2=7.260+62=468 V=21.63LV=V- V1=21.63-6=15.63L答：恒压下继续过滤60min，又可得滤液15.63L。四、684的无缝钢管钢=45.4W/(m.K)，通过135的饱和蒸汽。管外包20mm厚的保温层(保=0.062W/(m.K)，该管设置于温度为20的大气中，管壁与蒸汽的给热系数1=4500W/(m2.K),保温层外外表与大气的给热系数2 =15W/(m2.K)。该蒸汽的相变热为2166kJ/kg.试求：1蒸汽流经每米管长的冷凝量kg/s；12分2保温层外外表的温度8分解：依据题意，传热过程为：Q(135汽)管壁外表60mmd1=60mm壁传热1=4mmdm1=64mm外壁外表d2=68mm保温层传热保温层2=20mmdm2=88mm保温层外外表d2=108mm大气201每米长管路每秒钟损失的热量QJ/sm及蒸汽冷凝量GQKAtm 1/KA1/1A11/1Am12/2Am21/2A21/(1d1L)1/(2dm1L ) 2/(2dm2L ) 1/(2d2L)1/(4500
