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1、4计算题化工原理试卷（计算题）班级 姓名 分数 一、计算题 ( 共43题 320分 )1. 5 分 (2823) 如图，用泵将15 的水从水池送至一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 Jkg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？2. 10 分 (3758) 一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。310 的某气体流过壳程，被加热到445 , 另一种580 的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。冷热气体质量流量分别为8000 kgh-1和5000 kgh-1, 平均比定压热容均为1.05
2、kJkg-1K-1。如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。3. 5 分 (2466)已知20水在109 mm4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 ms-1。液面上方的压强p=100 kPa。液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20水的密度=1000 kgm-3）。4. 10 分 (3711) 在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。热流体的进、出口温度分别为120 和70 ,冷流体的进、出口温度分别为20 和60 。该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 。
3、设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5. 10 分 (4951)某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：yn +1=0.630 xn+0.361提馏段：ym +1=1.805 xm-0.00966试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。6. 5 分 (2190)精馏塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为1.093105 Pa，液体的密度为950 kgm-3，如图采用型管出料，塔底液面高度H保持1 m。形管顶部与塔内水蒸气空间有一根细管连通。为防止塔内水蒸气由连通管逸出，问形管出口处液封高度h至少应
4、为多少米？（外界大气压强为1.013105 Pa）。7. 10 分 (3708) 在某套管式换热器中用水冷却热油, 并采用逆流方式。水的进出口温度分别为20 和60 ;油的进出口温度分别为120 和70。如果用该换热器进行并流方式操作,并设油和水的流量、进口温度和物性均不变,问传热速率比原来降低百分之几?8. 10 分 (4547) 由矿石焙烧炉送出来的气体冷却到20 后,再送入逆流操作的填料吸收塔中,用清水洗涤以除去其中的SO2。已知,在平均操作压强为101.3 kPa下,气、液两相的平衡关系式为Y*=30 X。在操作条件下,每小时进塔的炉气体积为1000 m3,其中含SO2的体积分数为0.
5、090,其余为惰性气体。若要求SO2的回收率为90%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍,试计算: (1) 吸收剂的质量流量; (2) 溶液出口浓度; (3) 实际操作液气比。9. 5 分 (2465)如图所示，用串联两支水银压差计测蒸气锅炉上方的蒸气压。压力计与锅炉连接管内充满水，两U形管间是空气。已知：R1=1.10 m，R2=1.20 m，h1=3.0 m，h2=1.20 m，h3=1.10 m，试求锅炉内的蒸气表压强。*. 5 分 (3733) 设有一个热交换器, 利用热的重油预热石油。已知: 重油的流量为每小时4吨, 进、出口温度分别为300 与180 , 重油在300 及180 时的焓
6、分别为6.9 105 J kg-1及3.8 105 J kg-1。石油的流量为每小时6吨, 进、出口温度分别为80 与170 。逆流操作, 其传热系数为150 Wm-2K-1。试求: (1)逆流操作时的平均温度差; (2)逆流操作时所需的传热面积。11. 5 分 (4530) 用洗油吸收混合气体中的苯,已知混合气体中苯的摩尔分数为0.04,吸收率为80%,平衡关系式为Y*=0.126X,混合气中惰性组分的摩尔流量为1000 kmolh-1,若喷入吸收塔的洗油中不含苯,洗油用量为最小用量的1.5倍,问洗油用量为多少?12. 5 分 (4935)今有苯-甲苯的混合液，已知总压强为101.33 kP
7、a，温度为100 时，苯和甲苯的饱和蒸气压分别为176.7 kPa和74.4 kPa。若该混合液可视为理想溶液，试求此条件下该溶液的相对挥发度及气、液相的平衡组成。13. 5 分 (4973)对苯-甲苯溶液进行连续精馏操作，要求将混合物分离成含苯的质量分数为0.97的馏出液和含苯的质量分数不高于0.02的釜残液。所采用的回流比为3.5,试求精馏段操作线方程式，并说明该操作线的斜率和截距的数值。14. 5 分 (4526) 已知在1.013105 Pa(绝压)下,100 g水中含氨1.0 g的溶液上方的平衡分压为9.87102 Pa,试求: (1) 溶解度常数H; (2) 亨利常数E; (3)
8、相平衡常数m。 (设稀氨水的密度近于水,即为1000 kgm-3)15. 5 分 (3732) 在某热裂化石油装置中, 所产生的热裂物的温度为300 。今拟设计一个热交换器, 利用此热裂物的热量来预热进入的待热裂化的石油。石油的温度为20 , 需预热至180 , 热裂物的最终温度不得低于200 。试计算热裂物与石油在并流及逆流时的平均温度差。 若需将石油预热到出口温度为250 , 问应采用并流还是逆流? 此种情况下的平均温差为多少?16. 5 分 (3763) 在列管换热器中用水冷却油。冷却水在19 mm2 mm的列管内流动 , 并已知列管内冷却水一侧传热膜系数1=3.50103 Wm-2K-
9、1。热油在列管外壳程流动, 列管外热油一侧传热膜系数2= 2.60102 Wm-2K-1。列管内外壁都有污垢, 水侧污垢层的热阻Rs,1=3.210-4 m2KW-1, 油侧污垢层的热阻Rs,2=1.0810-4 m2KW-1。管壁的导热系数=45.0 Wm-1K-1。试求: (1)总传热系数; (2)污垢层热阻占总热阻的百分率。17. 10 分 (4972)在一连续精馏塔内分离某双组分混合液，其相对挥发度为2.40。进料中含轻组分的摩尔分数为0.50,泡点进料，操作回流比取最小回流比的1.5倍，塔顶产品中轻组分含量的摩尔分数为0.90,若设想保持操作回流比不变，而只增多塔板数，试问塔顶产品中
10、轻组分的摩尔分数最大可能的极限值为多大？这时塔板数需增大到多大？18. 10 分 (2152)如图所示，贮槽内水位恒定，距液面6 m深处用一内径为80 mm的钢质水管与水槽相连，管路上装有一阀门，距管路入口端3 m处有一压力表，当阀门全开时，压力表的读数为2.6104 Pa（表压）。直管的摩擦系数=0.03。管路入口处的局部阻力系数=0.5。试求：阀门阻力引起的能量损失。19. 5 分 (4968)有一常压操作的苯-甲苯精馏塔，塔顶为全凝器，在全回流下测得馏出液组成xd=0.95,第二块塔板上升蒸气组成y2=0.916,物系的相对挥发度为2.47,求第一块塔板的塔板效率。20. 5 分 (45
11、38) 在某填料吸收塔中,在常温常压下用清水对含SO2的混合气体进行逆流吸收操作。混合气中含SO2的摩尔分数为0.08,其余为惰性气体。已知水的用量比最小用量大65%,若要求每小时从混合气中吸收2.0103 kg的SO2,问每小时的用水量为多少立方米? 已知在该操作条件下，气相平衡关系式为Y*=26.7X，二氧化硫的摩尔质量为64 kgkmol-1。21. 5 分 (2803) 温度为20 的水（密度为1000 kgm-3，粘度为1.010-3 Pas）流过长10.0 m，内径10.0 mm的导管。已知管中心水的流速为umax=0.09 ms-1，试求：水通过上述导管引起的压降。22. 5 分
12、 (4546) 已知20 时,SO2水溶液的亨利常数E=3.55103 kPa,试求20 时,与二氧化硫质量分数为0.030的水溶液成平衡的气相中SO2的分压。23. 5 分 (2169)某实验室为得到稳定的水流，拟设置在室温下使用的高位槽，希望获得2.8 m3h-1的体积流量。拟选用22mm3 mm的钢管作导水管，出口通大气。已知室温时水的粘度为1.0010-3 Pas，密度为1000 kgm-3。试计算：（1） 水在管内流速和流动时的雷诺数Re；（2） 若不计导水管、水管进口与出口及管件的阻力损失，高位槽水面（可认为水面维持恒定），应高出管子出口多少米就可满足所要求的体积流量。24. 5
13、分 (2471)如图所示为A，B，C三个容器。容器上方分别装有测压管或压力计，试由仪表读数计算出三个容器中pA，pB，pC的绝对压强（当时大气压强为0.091 MPa）。25. 10 分 (2160)储油罐中盛有相对密度为0.98的重油，油面最高时离罐底10.4 m，油面上方与大气相通。罐侧壁下部有一个直径为600 mm的人孔，用盖压紧。人孔的中心在罐底以上800 mm。试求人孔盖上所承受的压力。26. 5 分 (2190)精馏塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为1.093105 Pa，液体的密度为950 kgm-3，如图采用型管出料，塔底液面高度H保持1 m。形管顶部与塔内水蒸气空间有一根
14、细管连通。为防止塔内水蒸气由连通管逸出，问形管出口处液封高度h至少应为多少米？（外界大气压强为1.013105 Pa）。27. 5 分 (2455)一个测量水流量的转子流量计，转子的密度为1500 kgm-3。当读数为100时，20水的流量为6.00 Lh-1。（1） 如果该转子流量计用来测量20丙酮的流量（密度为790kgm-3），求在读数为100 时的体积流量。（2） 如果该转子流量计用来测量硫酸（密度为1300kgm-3）的流量，求在读数为100 时的体积流量。28. 5 分 (4503) 在101.3 kPa,25下,用清水吸收混合气中的H2S,将其摩尔分数由0.022降至0.001。
15、该系统符合亨利定律y*=545x,若吸收剂用量为理论最小用量的1.3倍,试计算操作液气比和出口液相组成x1。29. 5 分 (2470)如左图所示的测压装置中被测流体的密度=1000 kgm-3，指示液的密度R=1590 kgm-3，图中R1=100 mm，R2=100 mm，h1=159 mm，h2=200 mm。试计算E点的表压强等于多少帕？30. 10 分 (2824) 如图所示，有一个敞口贮槽，槽内水位不变，槽底部与内径为100 mm的放水管连接。管路上装有一个闸阀，距槽出口15 m处安装一个水银U形压差计。当阀门关闭时，压差计读数R=640 mm，h=1520 mm；阀门部分开启时，压差计读数R=400 mm，h=1400 mm。已知：直管摩擦系数=0.025，管路入口处局部阻力系数=0.5，试求管路中水的流量为每
