化工原理辅导1.docx

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1、1、某转子流量计出厂时用在常压下用20的空气进行标定,其刻度范围为1050m3/h 。试计算用该流量计测定50空气的流量,其体积流量范围为多少?2、一敞口水槽向表压为49.1kPa高位密闭容器送水,泵吸入管及排除管均为813mm,管路总长(包括所有局部阻力的当量长从度)为85m,流体在管内流动的摩擦系数为0.02,容器液面高出水槽液面20m水的密度为1000kg/m3.已泵的特性方程为H=50-5.5610-3qv2,(单位为m, qv单位为m3/h)求;泵的流量及有效功率;若此系统输送的是密度为1500kg/ m3某种液体,泵的流量及有效功率又为若干?3、用离心泵将贮槽中的液体 输送到敞口高

2、位槽,两槽液面保持恒定,高差12m,管路内径为38mm,管路总长为50m(包括管件、阀门、弯头等局部阻力的当量长度)。管路上安装一孔板流量计,孔板的孔径为20mm,流量系数CO为为0.63,U型管压差计读数为R为540mm,指示液为汞(密度取13600kg/m3).操作条件下液体密度1260 kg/m3。黏度为110-3 Pa.s 。求;单位质量流体经泵获得的能量 (kJ/kg)。摩擦系数可按下式计算:湍流 ,层流时4、用离心泵将输水,泵的特性曲线方程为(式中H的单位为m,qv 的单位为,下同),输水管路特性曲线方程为 水的密度取1000kg/m3.求:(1)管路中流体流量及泵的有效功率;(1

3、2分) (2)若需要流量为16,应采取什么措施?采取措施后,两条特性曲线方程有什么变化(定量表示)?5、用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为,管路特性方程为,两式中Q的单位均为m3/h,H的单位为m。试求:(1)泵的输送量;(2)若有两台相同的泵串联操作,则泵的输送量为多少?若并联操作,输送量又为多少?4、某生产过程每年须生产滤液3800 m3,年工作时间5000h,采用间歇式过滤机,在恒压下每一操作周期为2.5h,其中过滤时间为1.5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=410-6m2/s; qe=2.510-2m3/m2。滤饼不洗涤,试求:(1) 所需过滤面积,(2) 今有过滤面积

4、8m2的过滤机,需要几台? 5、BMS50/810-25型板框压滤机,滤框尺寸为81081025mm,共36个框,现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.7210-5 m2/s;qe=3.4510-3m3/m2。每滤出1 m3滤液的同时,生成0.148 m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍,辅助时间15min,其生产能力为多少?2-3、采用过滤面积为0.2m2的过滤机,对某悬浮液进行过滤常数的测定。操作压强差为0.15MPa,温度为20,过滤进行到5分钟时,共得滤液0.034m3;进行到10分钟时,共得滤液0.050 m3。试估算(1)过滤常数K和qe

5、;(2)按这种操作条件,过滤进行到1小时时的滤液总量。7、生产中要求在过滤时间20min内处理完4 m3例23中料浆,操作条件同例23,已知每m3滤液可形成0.0342 m3滤饼。现使用的一台板框压滤机,滤框尺寸为45045025mm,滤布同例23,试求:(1)完成操作所需滤框数;(2)若洗涤时压强差与过滤时相同,滤液性质与水相近,洗涤水量为滤液体积的1/6时的洗涤时间(s);(3)若每次辅助时间为15min,该压滤机生产能力(m3滤液/h)。8、拟在9.81103Pa的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm的球形颗粒状物质悬浮于水中组成,过滤时形成不可压缩滤饼,其空隙率为6

6、0%,水的粘度为1.010Pas,过滤介质阻力可以忽略,若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为0.333m3。试求:1)每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间;2)若将此过滤时间(或过滤面积、压差)延长一倍,可再得滤液多少?9、在一单壳程双管程列管式换热器中,用130C的饱和水蒸汽将36000kg/h的乙醇水溶液从25C加热到80C。列管换热器由90根,长3m的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程,饱和水蒸汽走壳程。已知钢的导热系数为45W/mK,乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3,粘度为1.210-3Pas,比热为4.02KJ/kgK,导热系数为0.42W/mK,水蒸汽的冷凝

7、对流传热系数为104W/m2K,忽略垢层热阻及热损失。试问:(1)此换热器能否完成任务?(2)若乙醇水溶液流量增加20%,若溶液进口温度、饱和水蒸汽压力不变的条件下,仍用原换热器,乙醇水溶液的出口温度变为多少?(乙醇水溶液的物性可视为不变)(3)若由双管程改为四管程,其它条件不变,乙醇水溶液的出口温度为多少?(没细讲)10、有一套管换热器,某流体走壳程,水走管程,逆流换热。工艺上要求将流量为870kg/h的此流体从120C冷却到70C,其比热容为3.36kJ/(kgK),它对管壁的对流传热系数为2326W/(m2K),并可视为不变。已知内管为f573.5mm钢管,水的初温为20C,此换热器刚投

8、入使用时很清洁,当流体出口温度为70C时,测得水出口温度为50C,管壁对水的对流传热系数为873W/(m2K)。试问:(1)由于冷却水的水质问题,管内壁结垢,使用一年后致使水的出口温度降为45C,求内壁的污垢系数。(管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计,管内外对流传热系数可视为不变)12在一塔径为0.8m的填料塔内,用清水逆流吸收空气中的氨,要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h,气体总压为101.3kPa,其中氨的分压为1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍,操作温度(293K)下的气液相平衡关系为Y*=0.75X,气相总体积吸收系数为0.088

9、kmol/m3s,试求(1)每小时用水量;(2)用平均推动力法求出所需填料层高度。解(1) 因混合气中氨含量很少,故由式(5-82)得实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.435.6=49.8kmol/h(2) X1 = X2+V(Y1Y2)/L=0+=14.360.30=4.32m【例5-10】用清水逆流吸收混合气体中的CO2,已知混合气体的流量为300标准m3/h,进塔气体中CO2含量为0.06(摩尔分率),操作液气比为最小液气比的1.6倍,传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为Y1200X。要求CO2吸收率为95,试求:(1)吸收液组成及吸收剂流量;(2)写出操作线方程;(3

10、)填料层高度。解:(1)由已知可知惰性气体流量X2=0, 最小液气比 操作液气比 吸收剂流量L182412.5922964kmol/h吸收液组成(2) 操作线方程 整理得 Y=1824X + 3.2610-3(3) 脱吸因数 分凝器全凝器807、常压连续精馏塔分离二元理想溶液,塔顶上升蒸汽组成(易挥发组分的摩尔分数,下同),在分凝器内冷凝蒸汽总量的1/2(摩尔量),作为回流,余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作为塔顶产品。操作条件下,系统的相对挥发度。若已知回流比为最小回流比的1.2倍,当饱和蒸汽进料时,试求:(1) 塔顶产品及回流液的组成;(2)由塔顶第二层理论板上升的蒸汽组成;(3)进料饱和蒸汽

11、组成。 *答案* 解:(1)求塔顶产品组成和回流液组成 对全凝器有,。由出分凝器的汽液流量比求,即 离开分凝器的汽液组成与应满足相平衡关系,与应满足精馏段操作线关系,所以: (1) (2)联立求解(1)和(2)得方程:解得:代入相平衡方程解得:(2)求塔顶第二层理论板上升的汽相组成。离开第一层理论板的液相组成为 由精馏段操作线方程可得:(3) 进料饱和蒸汽组成 依题意 (3) (4)联立(3)和(4)可得:解得:,则 808、用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热,平均相对挥发度为2.47。已知为饱和蒸汽进料,进料流量为,进料组成为0.4(摩尔分数),操作回流比为

12、4,塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95,试求:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液的组成;(2)精馏段及提馏段操作线方程;(3)回流比与最小回流比的比值;*答案*解:(1)有全塔物料衡算式可得: (1) 由塔顶轻组分回收率定义可得: (2)由塔底重组分回收率定义可得: (3) 将(2)和(3)代入(1)可得:即 ,解得: ,即 解得:(2) 求精馏段及提馏段操作线方程精馏段操作线方程: , 由精馏段操作线方程可得:由 得 化简得:(3) 求 , 则 809某精馏塔流程如图所示。塔顶设置分凝器和全凝器。已知,(摩尔分率,下同),设全塔挥发度恒定,物系符合恒摩尔流假定。试

13、求:(1)回流比;(2)离开塔顶第一块理论板的液体组成。1.解:(1)因为,所以 则 而 代入(1)式解得: (2)由于是理论板,则离开塔顶第一块理论板的汽、液组成应满足相平衡方程,即 已知离开再沸器的汽、液组成,由于再沸器相当于一块理论板,故也满足相平衡关系,可求得。 当塔顶设分凝器时,不影响精馏段操作线方程,则应满足操作线方程。分凝器相当于一块理论板,故满足精馏段操作线方程,即 则, 10在某干燥器中干燥砂糖晶体,处理量为100kg/h,要求将湿基含水量由40减至5。干燥介质为干球温度20,湿球温度16的空气,经预热器加热至80后送至干燥器内。,空气在干燥器内为等焓变化过程,空气离开干燥器

14、时温度为30,总压为101.3kPa。试求:(1)水分汽化量;(2)干燥产品量;(3)湿空气的消耗量;(4)加热器向空气提供的热量。解:(1)水分汽化量 或 (2)干燥产品量(3)预热后 出口空气:等焓过程即 得:而 湿空气用量 (4)预热器中的加热量: 11在常压干燥器中,将某物料从湿基含水量5干燥到0.5。干燥器的生产能力为7200kg干料/h。已知物料进、出口温度分别为25、65,平均比热为1.8kJ/(kg)。干燥介质为温度20、湿度0.007 kgkg干气的空气,经预热器加热至120后送入干燥器,出干燥器的温度为80。干燥器中不补充热量,且忽略热损失,试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。解:物料干基含水量 又 即 (1)干燥器中不补充热量,且忽略热损失,则 即 (2)而 将上式代入(2)中, (3)联立(1)、(3)得:

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