化工原理計(jì)算題(20210107233733)

1、= 260.68* 1000* 35/(3600* 0.6) =4.23 KW1、如圖所示，從高位槽向塔內(nèi)進(jìn)料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液管為45X 2.5mm的鋼管，要求送液量為4.2m3/h。設(shè)料液在管內(nèi)的壓頭損失為1.4m（不包括出口能量損失），試問(wèn)高位槽的液位要高出進(jìn)料口多少米？Zy + 十+ H + + +其中：z仁h，u仁0 p仁0（表壓）He=oZ2=0p2=0（表壓）hf=1.4m3 6/3dOO =07,J 0 785a0.785 x0.042將以上各值代入上式中，可確定高位槽液位的高度：應(yīng)“52x9.81計(jì)算結(jié)果表明，動(dòng)能項(xiàng)數(shù)值很小，流體位能主要用

2、于克服管路阻力6、如附圖所示。用泵將敞口水池中的水輸送至吸收塔塔頂，并經(jīng)噴嘴噴出，水流量為35 m3/ho泵的入口管為 108X 4mm無(wú)縫鋼管，出口管為 76X 3 mm無(wú)縫鋼管。池中水深為1.5m，池底至塔頂噴嘴入口處的垂直距離為 20m。水流經(jīng)所有管路的能量損失為 42 J/kg （不包括噴嘴）， 噴嘴入口處的表壓為 34 kPa。設(shè)泵的效率為60%，試求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3計(jì)） 解：取水池大液面為1-1面，取噴嘴入口內(nèi)側(cè)為 2-2 截面，取池底水平面為基準(zhǔn)水平面，在1面與2面之間列柏努利方程乙牡肆匸械Ng號(hào)p丼2覽wf由題 Z1=1.5 m; P仁 0（表壓）；U

3、1=0z2=20;u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s;P2= 34 Kpa (表壓)；Wf=42 J/kg P2u 22We =(Z2 -Zg 亠咅亠、W二 18 .5* 9.81 亠34 * 10 3 /1000 亠2.528 2 / 2 亠42 =260 .68 J / kgN =WeqV7、例：在操作條件 25oC、101.3kPa下，用CO2含量為0.0001 （摩爾分?jǐn)?shù)）的水溶液與含 CO2 10%（體積分?jǐn)?shù)）的CO2 -空氣混合氣在一容器內(nèi)充分接觸。（1）判斷CO2的傳質(zhì)方向中，且用氣相摩爾分?jǐn)?shù)表示過(guò)程的推動(dòng)力；（2）設(shè)壓

4、力增加到506.5kPa，則CO2的傳質(zhì)方向如何？并用液相分?jǐn)?shù)表示過(guò)程的推動(dòng)力？（3）若溫度增加到60oC，壓力仍為506.5kPa,則CO2的傳質(zhì)方向如何？解：（1）查表 5-2 得：25oC、101.3kPa下 CO2 水系統(tǒng)的 E= 166MPa，貝UE166 m 二p y* 二 m=-=16390.1013x 二 16390.0001二 0.164因y=0.10比較得y x所以CO2的傳質(zhì)方向是由氣相向液相傳遞，為吸收過(guò)程吸收過(guò)程的推動(dòng)力為 Ax=x*-x = 3.05 X 10-4-1 X 10-4=2.05 X 10-4由此可見(jiàn)，提高操作壓力，有利于吸收1121(3)溫度增加到 6

5、0oC,壓力仍為506.5kPa時(shí)，查表5-2得:60oC、506.5kPa下 CO2 水系統(tǒng)的 E = 346MPa，貝U 346” E m =684.3rp0.5056” y0.10-4x*=1.46 10m684.3因 x=1 X 10-4 比較得 x* x所以CO2的傳質(zhì)方向是仍由氣相向液相傳遞，為吸收過(guò)程。吸收過(guò)程的推動(dòng)力為 Ax =x* -x = 1.46 X 10-4-1 X 10-4=4.6X 10-5由此可見(jiàn)，提高吸收溫度，不利于吸收。& 例：在填料吸收塔內(nèi)用水吸收混合于空氣中的甲醇，已知某截面上的氣液兩相組成為pA=5kPa，cA=2kmol/m3,設(shè)在一定的操作溫度、壓力

6、下，甲醇在水中的溶解度系數(shù)H= 0.5kmol/(m3 kPa)，液相傳質(zhì)分系數(shù)為 kL=2 X10-5m/s,氣相傳質(zhì)分系數(shù)為 kG=1.55 X 10-5kmol/(m2 skPa)。(1) 求以分壓表示吸收總推動(dòng)力、總阻力、總傳質(zhì)速率及液相阻力的分配。(2) 若吸收溫度降低，甲醇在水中的溶解度系數(shù)H變?yōu)?.8 kmol/(m3 kPa),設(shè)氣液相傳質(zhì)分系數(shù)與兩相濃度近似不變，求液相阻力分配為多少？試分析其結(jié)果 解：(1)以分壓表示吸收總推動(dòng)力PACA0.5=4kPa=pA =pA- PA =5-4 =1kPa總傳質(zhì)阻力Hk1 10.5210-5- 1.5510 -5=64510 5 (m

7、 2 s kP a)/kmol總傳質(zhì)速率* 1 -6 2NA 二 KG(PA- pA).才 1 二6.0810 kmol/(m s)液相阻力的分配1.645101_1-Hk_ = 052 10 5 = 0.608= 60.8%1_1.64510 5K G(2)吸收溫度降低時(shí)，總傳質(zhì)阻力：1 _ 1 1KG - Hk L kG+-1- =7.31 X104(m5.8210-51.5510-5s kP a)/kmol液相阻力的分配1Hk L5.7.31 2 1004 5 118 刊.8%KG11215、將含0.24 （摩爾分?jǐn)?shù)，下同）易揮發(fā)組分的某液體混合物送入一連續(xù)精餾塔中。要求餾出液含0.95

8、易揮發(fā)組分,釜液含0.03易揮發(fā)組分。送入冷凝器的蒸汽量為850kmol/h，流入精餾塔的回流液為 670kmol/h，試求：1 .每小時(shí)能獲得多少kmol/h的餾出液？多少kmol/h的釜液？2. 回流比R為多少？3.寫(xiě)出精餾段操作線(xiàn)方程。解：V=L+DD=V L=850 670=180kmol/hF = D W =180 WFx F = Dx D Wx W則：F 0.24=180 0.95 (F -180 0.03 所以：F =7886kmol/hW = F -D =788.6 180=6086kmol/h(2)回流比R:R 二D(3)精餾段操作線(xiàn)方程：670180= 3.72yn+= t

9、 Xn + xR +1R +13.72Xn + 0.95=0.788x0.2013.72 13.72 16、已知濕空氣的總壓為 101.3kPa,溫度為30C，濕度為0.016kg/kg干氣，試計(jì)算:1）水汽的分壓；2）相對(duì)濕度；3）露點(diǎn)溫度。解：（1）水氣分壓PwX =0.622pwPw =2.55kPaP - p w（2） 相對(duì)濕度查表得30C水的飽和蒸氣壓為4.25kPap2 55-100% 100% =60%Ps4.25（3） 露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度是濕空氣在濕度或水蒸氣分壓不變的情況下冷卻到飽和時(shí)的濕度,故由Ps=2.55kPa反查飽和蒸汽表，得露點(diǎn)溫度為 td=21.4C7、在一連續(xù)干燥

10、器中，每小時(shí)處理濕物料2000kg，要求將含水量由10%減至2%（均為濕基）。以空氣為干燥介質(zhì)，進(jìn)入預(yù)熱器時(shí)新鮮濕空氣的溫度與濕度分別為15C和0.01kg/kg干氣（壓力101.3kPa），離開(kāi)干燥器時(shí)廢氣的濕度為 0.08kg/kg干氣。假設(shè)干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，試求：（1）水分蒸發(fā)量；（2） 新鮮濕空氣消耗量；（分別以質(zhì)量及體積表示）（3）干燥產(chǎn)品量。解：（1）水分蒸發(fā)量物料的干基含水量:U1V10.10.11 kg / kg干料1 V110.1U2_ V21 -V2_ 0.02_1 -0.02=0.0204kg/kg 干料WX； -X；163 .26=2332 .3kg干氣 /h絕干物料量Gd 二 G(1-)=2000(1 - 0.1) = 1800kg/h水分蒸發(fā)量W 二 Gd(u -U2) =1800(0.1111 -0.0204) = 163.26kg/h(2)新鮮濕空氣消耗量絕干空氣用量:新鮮濕空氣用量