【平衡】化工原理作

::1文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.【關(guān)鍵字】平衡第一章流體流淌1/m3的油品,油面高于罐底,油面上方為常壓.在罐側(cè)壁的下部有始終徑為的圓孔,其中心距罐底,孔蓋用的鋼制螺釘緊固。假設(shè)螺釘材料的工作應(yīng)力取32.23×106Pa,問至少需要幾個(gè)螺釘?答:8個(gè)2、列管換熱器的管束由121根×的鋼管組成.空氣以/s速度在列管內(nèi)流淌.空氣在管內(nèi)的平均溫度為,壓強(qiáng)196×103Pa(表壓),98.7×103Pa。試求:(1)空氣的質(zhì)量流量；(2)操作條件下空氣的體積流量；(3)將(2)計(jì)算結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積流量。答:(1)/s(2)/s(3)/s3、高位槽內(nèi)的水面高于地面,水從108×的管道中流出,管路出口高于地面.在此題特定條件下,水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按∑hf=6.5u2計(jì)算(不包括出口阻力損失)，其中u為水在管內(nèi)的流速，m/s。試計(jì)算(1)A-A’截面處水的流速；(2)水的流量，以m3/h計(jì)。答:(1)/s (2)/h4、用離心泵把的水從貯槽送至水洗塔頂部,槽內(nèi)水位維持恒定.各局部相對(duì)位置如此題附圖所示.管路的直徑×,在操作條件,泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66103P水流經(jīng)吸入管與排水不包括噴的能量損失可分別按∑hf,1=2u2與∑hf,2=10u2 計(jì)算,由于管徑不變,故式中u為吸入或排出管的流速m/s.排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為98.07×103Pa(表壓)。試求泵的有效功率。答:(1)Ne=2.26kw5.此題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng).1/m3,循環(huán)量為/h.管路的直徑一樣,A流經(jīng)兩個(gè)換熱器而至B98.1J/kg,由B流至A49J/kg,試計(jì)算(1)70%時(shí),泵的軸功率為假設(shè)干kw?(2)假設(shè)A245.2×103Pa時(shí),B處的壓強(qiáng)表讀數(shù)為假設(shè)干?答:(1)2.31kw(2)6.2×104Pa(表壓)其次章流體輸送機(jī)械1、在用水測定離心泵性能試驗(yàn)中,當(dāng)流量為/h時(shí),152kPa和24.7kPa,2.45kw,2900r/min.假設(shè)真空表和壓強(qiáng)表兩側(cè)壓口間的垂直距離分別為,泵的進(jìn)、出口管徑一樣,兩側(cè)壓口間管路流淌阻力可無視不計(jì).試計(jì)算該泵的效率,:泵的效53.1%2、用3B型離心泵從敞口水槽中將清水輸送到它處,槽內(nèi)液面恒定.35/h,在最大流量下吸入管路,液體在吸入管路中的動(dòng)壓頭可無視。試求:離心泵的允許安裝高度.當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.1kPa。在輸水量范圍下泵的允許吸上真空度為和。答:Hg≈3、用離心泵從敞口貯槽向密閉高位槽輸送清水,兩槽液面恒定。輸水量為/h.兩槽液面間垂直距離為,管徑為×,管長(包括全部局部阻力的當(dāng)量長度)為,9.81×104Pa,流淌在阻力平方區(qū),摩0.015。試求:(1)管路特性方程；(2)泵的壓頭。答:(1)he=22＋1.689×104Qe(Qe的單位為m3/s)；(2)H=4.用兩臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水,單臺(tái)泵的特性曲線方程為h=25－1×106Q2 管路特性曲線方程可近似表示為He=10＋1×105Qe2 兩式中的Q的單位為m3/s,H的單位為m.試問:兩泵如何組合才能使輸液量大?(輸水過程為定態(tài)流淌)答:并聯(lián)組合輸送量大第三章非均相物系的分別1402除塵室內(nèi)回收氣體中的球形固體顆粒.3/h,固體的密度s=3/m3,操作條件下氣體的密度=/m3,2×10-5Pas。試求理論上能完全除去的最小顆粒直徑。答:d=m2、用一多層降塵室出去爐氣中的礦塵.m,4/m3.除塵室長、寬、高,氣體溫度為,3.4×10-5Pas,密度為/m32160標(biāo)準(zhǔn)m3，試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。答:h=n=513、在試驗(yàn)室用一片過濾面積為的濾葉對(duì)某種顆粒在水中的懸浮液進(jìn)展過濾試驗(yàn),濾葉內(nèi)部真空度為500mmHg.5min得濾液,5min得濾液.5min,可再得濾液多少?答:可再得濾液4用葉濾機(jī)處理某種懸浮液,先以等速過濾20min,得濾液.隨即保持當(dāng)時(shí)的壓強(qiáng)差在過濾40min,問共得濾液多少(m3)? 假設(shè)該葉濾機(jī)每次卸渣、重裝等全部關(guān)心操作共需20min,求濾液日產(chǎn)量.濾布阻力可無視。答:V=,日產(chǎn)濾液第四章 傳熱1、直徑為×的鋼管用厚的軟木包扎,其外有用厚的保溫灰包扎,以作為絕熱層.現(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為,絕熱層外外表溫度,軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.0430.07W/(m℃),試求每米管長的冷量損失量。答:=-25W/m2,兩種油的初溫分別為和;終溫分別為和.假設(shè)維持兩種油的流量和初溫不變,而將兩種流體改為逆流,試求此時(shí)流體的平均溫度差及它門的終溫.假設(shè)在兩種流淌狀況下,流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化,換熱器的熱損失可以無視。答:△tm=3、在逆流換熱器中,用初溫為的水將/s的液體(1.9kJ/(kg℃)、密度為/m3),由冷卻到.換熱器的列管直徑為×,水走管方.水側(cè)和液體惻的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kW/(m℃),污垢熱阻可無視.假設(shè)水的出口溫度不能高于,試求換熱器的傳熱面積。答:S0=4、在一傳熱面積為的單程管殼式換熱器中,用水冷卻某種溶液.兩流體呈逆流流淌.33/h,溫度由升至.溶液的溫度由降至.假設(shè)換熱器清洗后,在兩流體的流量和進(jìn)口溫度不變的狀況下,冷水出口溫度增到。(1)兩種狀況下，流體物性可視為不變，水的平均比熱4.187kJ/(kg℃)；(2)10分別一樣；(3)無視管壁熱阻和熱損失。答：∑Rs=1.925×10℃/W5、兩平行的大平板放置在空氣中，相距為。一平板的黑度為0.1，溫度為350K；另一平板的黑度為0.05，溫度為300K。假設(shè)將第一板加涂層，使其黑度變?yōu)?.025，試計(jì)算由此引起的傳熱量變化的百分率。假設(shè)兩板間對(duì)流傳熱可以無視。答：2.5%第一章〔下冊(cè)〕蒸餾1、在連續(xù)精餾塔中分別由二硫化碳和四氯化碳所組成的混合液。原料液流量為/h,0.3〔二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同。假設(shè)要求釜液的組成不大于0.05，餾出液回收率為88%。試求餾出液的流量和組成，分別以摩爾流量和摩爾分?jǐn)?shù)來表示。答：D=14.3kmol/h,xd=0.972、某連續(xù)精餾操作中，操作線方程為：精餾段y=0.723x＋0.263;提餾段y=1.25x－0.0187假設(shè)原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入精餾塔中，試求：原料液、餾出液和釜?dú)堃旱慕M成及回流比。答：R=2.61 xd=0.95 xw=0.0748 xF=0.653、用一連續(xù)精餾塔分別由組分A、B所組成的抱負(fù)混合液。原料液中含有A0.44，餾出液中含有A0.957〔以上均為摩爾分?jǐn)?shù)。溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.51.63，試說明原料液的熱狀況，并求出q值。答：氣液混合物q=2/34、在連續(xù)精餾塔中分別某組成為0.5〔易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，下同〕的兩組分抱負(fù)溶液，原料液于泡點(diǎn)0.880.95的合格產(chǎn)品。塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的回收率為96%。假設(shè)測得塔頂?shù)谝粚影宓囊合嘟M成為0.79，試求：(1)操作回流比和最小回流比；(1)假設(shè)流出液量為100kmol/hR=1.593Rmin==198kmol/h50.20〔摩爾分?jǐn)?shù)，下同。提餾塔由蒸餾釜和一塊實(shí)際板構(gòu)成?，F(xiàn)測得塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的回收率為80%。且餾出液的組成為0.28，物系的相對(duì)揮發(fā)度為2.5。試求：釜?dú)堃旱慕M成和該層塔板的板效率〔用氣相表示。蒸餾釜可視為一層理論板。答：xw=0.094 Emv=65.5%其次章〔下冊(cè)〕吸取1101.33kPa、時(shí)，假設(shè)水中含氨,則此溶液上方氨氣平均分壓為0.987kPa。在此組成范圍內(nèi)溶液聽從亨利定律m=0.928

kPa及相平衡常數(shù)答H=0.590kmol/(m3 kPa)2、在101.33kPa、下用水吸取混于空氣中的甲醇蒸汽，甲醇在氣、液兩相中的組成都很低，平衡關(guān)系聽從亨利定律。溶解度系數(shù)H=1.955kmol/(m3 kPa)，氣膜吸取系數(shù)kG=1.55×10-5kmol/(m2 s kPa),液膜吸取系數(shù)kL=2.08×10-5kmol/(m2 s kmol/m3),試求總吸取系數(shù)KG,并計(jì)算氣膜阻力在總阻力中所占的百分?jǐn)?shù)。答：KG=1.122×10-5kmol/(m2 s kPa) 氣膜阻力為總阻力的72.3%3.101.33kPaH2S,2%0.1%〔體積。該系統(tǒng)符合亨利定律。亨利系數(shù)E=5.52×104kPa.假設(shè)取吸取劑用量為理論最小用量的1.2倍，試計(jì)算操作液氣比及出口液相組成X1。答：=622X1=3.12×10-5=62.2X=3.12×10-44、.101.325kPa下用水吸取混于空氣中的氨。氨的摩爾分?jǐn)?shù)為0.1，混合氣體于下進(jìn)入塔底，體積流量為/s,空塔氣速為/s。吸取劑用量為理論最小用量的1.195%，且已估算出塔內(nèi)氣相體積吸取總系數(shù)KYa0.1112kmol/(m3填料層高度.答：D= Z=

s).在操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y*=2.6X,試求塔徑及5、在吸取塔中用清水吸取混合氣體中的SO25〔標(biāo)準(zhǔn)〕/h，其中，SO210%，要求SO2的回收率為95SO2在兩相間的平衡關(guān)系近似為Y*=26.7X.試求假設(shè)取用水量為最小用量的1.5〔3〕如仍用〔2〕中求出的理論板數(shù)，而要求回收率從95%98%，用水量應(yīng)增加到多少？答〔〕L=7650kmol/h 〔NT=5.5 〕L=9390kmol/h6、在一逆流吸取塔中用三乙醇胺水溶液吸取混于氣態(tài)烴中的H2S進(jìn)塔氣相含H2S2.9〔體積99%300K101.33kPaY*=2X，進(jìn)塔液體為穎溶劑，出塔液體中H2S0.013kmol(H2S)/kmol,(溶劑)。單位塔截面積上單位時(shí)間流過的惰性氣體量為0.015kmol/(m2答：z=

s)，氣相體積吸取總系數(shù)為0.000395kmol/(m2 s kPa)，求所需填料層高度。第四章〔下冊(cè)〕液-液萃取1、醋酸〔A〕—庚醇-3〔B〕—水〔S〕的平衡數(shù)據(jù)如此題附表所示。〔1〕在直角三角形相圖上繪出溶解度曲線及關(guān)心曲線，在直角坐標(biāo)系上繪出安排〔2〕50kg醋酸、50kg庚醇-3100kg水組成的混合液的坐標(biāo)點(diǎn)的位置?；旌弦航?jīng)〔3〕kA及選擇性系數(shù)〔4〕從上述混合液中蒸出多少公斤水方能成為均相混合液？答〔2〕混合液組成25%，25%B，50%S， E相：=0.27 B=0.01 R相:xA=0.20 xB=0.74 R=74kg 〔3〕kA=1.35 =100230%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同〕的醋酸—庚醇-3100k101〔1〕水百分?jǐn)?shù)?！?〕S=1283kg〔2〕R=807kg〔3〕萃余率=26.9%料液的流量為1500kg/h〔1〕當(dāng)要求在單級(jí)萃取裝置中獲得最大組成的萃取液時(shí)，萃取劑的用量為假設(shè)干〔kg/h〕？〔2〕假設(shè)將〔1〕求得的萃取劑的用量分作兩等份進(jìn)展兩級(jí)錯(cuò)〔3〔1〔2〔即萃出率〕操作條件下的平衡數(shù)據(jù)見此題附表?！?S=760kg/h〔2R2=1020kg/hx2=0.18〔3級(jí)A=59.4%兩極錯(cuò)流第五章〔下冊(cè)〕枯燥150kPa60℃，40%〔1〕濕空氣中水汽〔2〕〔3〕濕空氣的密度。1〕p=7.97kPa〔2〕=0.118kg/kg〔3〕=0.493kg/m3濕空氣220℃，0.009kg/kg50℃后，在送至常壓枯燥器中，離開枯燥器時(shí)空氣的相對(duì)濕度為80%，假設(shè)空氣在枯燥器中經(jīng)受等焓枯燥過程，試求〔11m3原濕空氣在預(yù)熱過程中焓的變化〔21m3水重量。1〕I/VH=36.9kg/m3濕空氣〔2〕0.0107kg/m3原濕空氣3、干球溫度to=26℃，two=23℃的穎空氣，t1=95℃后送至連續(xù)逆流枯燥器t2=85℃。濕物料初始狀態(tài)為：溫度1=25℃w1=1.5%;終了時(shí)狀態(tài)為：溫度2=34