化工原理復習的總結重點

1、實用標準文案大全化工原理緒論P7 1,21.從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為SI單位。(1 )水的黏度 口=0.00856 g/(cms)(2 )密度 p=138.6 kgf2/m 4(3 )某物質的比熱容 CP=0.24 BTU/(lb(4 )傳質系數(shù) KG=34.2 kmol/(m2?i atm)(5 )表面張力 o=74 dyn/cm( 6 )導熱系數(shù) 疋1 kcal/(m ?i? C)解：本題為物理量的單位換算。(1 )水的黏度基本物理量的換算關系為1 kg=1000 g , 1 m=100 cm0.00856丄如血cm s 1000g 1m8.56 10 4 kg . m

2、 s8.56 10 4 Pa s(2 )密度基本物理量的換算關系為1 kgf=9.81 N , 1 N=1 kg138.6 滋旦整 1kg m s2m 1kgf1N1350 kg m3?m/s 2(3 )從附錄二查出有關基本物理量的換算關系為。/卩1.055kJblb F 1BTU 0.4536kg1 BTU=1.055 kJ,l b=0.4536 kg(4)傳質系數(shù)KG34.2基本物理量的換算關系為1h(5)表面張力1.005kJ kg C1 h=3600 s , 1 atm=101.33 kPakmol1h 1atm2m h atm 3600s 101.33kPa9.378 10 5kmo

3、l. m2 s kPa基本物理量的換算關系為1 dyn=1 X10 - N1 m=100 cm實用標準文案大全1 10 5 N 100cm 一7.4 1dyn 1m(6)導熱系數(shù)基本物理量的換算關系為1 kcal=4.1868 X103 J, 1 h=3600 s74也cm10 2 N m實用標準文案大全kcall 4.1868 103J1h2m h C Ikcal 3600s1.163J m s C 1.163W m C2. 亂堆25cm拉西環(huán)的填料塔用于精餾操作時，等板高度可用下面經(jīng)驗公式計算，即4 B3.9A 2.78 10 4G 12.01D式中HE等板高度，ft ；G氣相質量速度，l

4、b/(ft 2?i) ；D塔徑，ft ;Z0每段(即兩層液體分布板之間)填料層高度，ft ;a相對揮發(fā)度，量綱為一；卩一液相黏度，cP ;PL液相密度，lb/ft 3A、B、C為常數(shù)，對25 mm 的拉西環(huán)，其數(shù)值分別為 0.57、-0.1及1.24。試將上面經(jīng)驗公式中各物理量的單位均換算為SI單位。解：上面經(jīng)驗公式是混合單位制度，液體黏度為物理單位制，而其余諸物理量均為英制。經(jīng)驗公式單位換算的基本要點是：找出式中每個物理量新舊單位之間的換算關系，導出物理量“數(shù)字”的 表達式，然后代入經(jīng)驗公式并整理，以便使式中各符號都變?yōu)樗Ｍ膯挝?。具體換算過程如下：(1 )從附錄查出或計算出經(jīng)驗公式有關物

5、理量新舊單位之間的關系為1ft 0.3049m 1lb ft2 h 1.356 10 3 kg., m2 s (見 1)3a量綱為一，不必換算1cp 1 10 Pa s1kg3.2803ft2lb1 3 =1 ft3lb ft32.2046lb1m1 kJ. v 1 ry/111將原符號 加上以代表新單位的符號,導出原符號的“數(shù)字”表達式。下面以HE為例：HEft HEE則HEHEmm 3.2803ftH Eftftm3.2803H E同理 G G 1.356 10 3737.5G D 3.2803D Z。3.2803Z。L 1 10 3 L L . 16.01 0.06246 L(3)將以上

6、關系式代原經(jīng)驗公式，得C 0.3048Z。13實用標準文案大全整理上式并略去符號的上標，便得到換算后的經(jīng)驗公式，即4-0.11.24 13|_HE 1.084 10 A 0.205G39.4D Z。1 _第一章流體流動P72-75 作業(yè)3,4,12,20 練習1,2【練習】1 .某氣柜的容積為 6 000 m 3,若氣柜內的表壓力為 5.5 kPa，溫度為40 C。已知各組分氣體的體積分數(shù)為：H2 40%、N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大氣壓力為 101.3 kPa，試計算氣柜滿載時各組分的質量?！咀鳂I(yè)】流體靜力學3.已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為85.3 kPa，乙地區(qū)

7、的平均大氣壓力為101.33 kPa，在甲地區(qū)的某真解：氣柜滿載時各氣體的總摩爾數(shù)PVRT101.3 5.51000.0 6000mol8.314 313246245.4mol40% 246245.4 2kg 197kgmN220% ntM N220%246245.4 28kg1378.97 kgmCO32% ntM CO32%246245.4 28kg2206.36 kgmCO 27%mM CO 27%246245.4 44kg758.44kg各組分的質量:mH240%nt M H2mCH 4M CH 41%m1% 246245.4 16kg39.4kg2 若將密度為 830 kg/ m設混

8、合油為理想溶液。解:mt m1 m260 60 kg 120kgVtV1V2608301603m 7100.157m3Vt器kg m3 764.33kg m33.2803H3.9 0.57 2.78 10-0.1737.5G12.013.2803D1.240.30483.2803Z。131000 L0.0624 L實用標準文案大全空設備上裝有一個真空表，其讀數(shù)為20 kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的讀數(shù)為多少才能維持該設備的實用標準2文案大全hf1.23222.5221.5 J kg0.866J kgP1Ub2Ub1AA2diUb1 d；20.038 0.0025 22.5m s0.053

9、0.003 21.232 m s Uif=1.5J/kg蟲Ub22Ub22Ub1的絕對壓力與甲地區(qū)操作時相同?大氣相通。在罐側壁的下部有一直徑為760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm ，孔蓋用14 mm 的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作壓力為39.5 X106 Pa,問至少需要幾個螺釘（大/解：由流體靜力學方程，距罐底 1000 mm 處的流體壓力為p p gh 101.3 1 03 960 9.81 (9.5 1.0) Pa 1.813 103Pa (絕壓)作用在孔蓋上的總力為F (p pa)A= (1.813 103-101.3 103) n 0.762N =3.627 104N

10、 4每個螺釘所受力為F1 39.5 10 n 0.0142N 6.093 103N4因此 n F F 3.627 104. 6.093 103 N 5.95 6(個)12 .20 C的水以2.5 m/s的平均流速流經(jīng) 038 mm X2.5 mm 的水平管，此管以錐形管與另一053 mmX3 mm的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側 A、B處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓力。若水流經(jīng)A、B兩截面間的能量損失為1.5 J/kg，求兩玻璃管的水面差（以兩玻璃管中水面的相對位置。解：在A、B兩截面之間列機械能衡算方程g乙如：衛(wèi)gz2如；衛(wèi)式中z1 = z2=0 , Ub1 3.0m s解：

11、（1 ）設備內絕對壓力3絕壓=大氣壓-真空度=85.3 10320 10 Pa 65.3kPa（2）真空表讀數(shù)3真空度=大氣壓-絕壓=101.33 1065.3 103 Pa 36.03kPa4 .某儲油罐中盛有密度為960 kg/m 3的重油（如附圖所示），油面最高時離罐底9.5 m，油面上方與壓力為 101 3 *103 一Pa) ?mm計），并在本題附圖中畫出實用標準文案大全故Pi_pi 0.866 9.81m 0.0883m 88.3mmg流體輸送管路的計算每小時從管中流出多少水 （m3）?20 .如本題附圖所示，貯槽內水位維持不變。槽的底部與內徑為100 mm的鋼質放水管相連，管路上

12、裝有一個閘閥，距管路入口端15 m處安有以水銀為指示液的U管壓差計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內充滿了水，測壓點與管路出口端之間的直管長度為20 m。（1）當閘閥關閉時，測得 R=600 mm、h=1500 mm;當閘閥部分開啟時，測得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系數(shù)可取為0.025，管路入口處的局部阻力系數(shù)取為0.5。問（2）當閘閥全開時，U管壓差計測壓處的壓力為多少Pa （表壓）。（閘閥全開時Le/d 15,摩擦系數(shù)仍可取0.025。）解：（1 ）閘閥部分開啟時水的流量在貯槽水面1-1，與測壓點處截面2-2，間列機械能衡算方程，并通過截面2-2，的中心作基準

13、水平面,gz12u“P122gz%2P2 hgz2hr ,1- 22(a)式中 p1=0(表)P2HggRH2gR 13600 9.810.4 1000 9.81 1.4 Pa 39630Pa (表)Ub2=0 , Z2=0Z1可通過閘閥全關時的數(shù)據(jù)求取。當閘閥全關時，水靜止不動，根據(jù)流體靜力學基本方程習題20附圖實用標準文案大全H2cg(z1h) HggR(b)式中 h=1.5m,R=0.6m將已知數(shù)據(jù)代入式（b )得Z11.5 m10006.66mhf，1-2(d 碼2.13ub(0.025150.12ub20.5)丄 2.13ub2將以上各值代入式（a),即9.81 X6.66= u2+

14、 -39630 +2.132 1000ub2 解得Ub3.13m s實用標準文案大全水的流量為V 3600nd2Ub 3600 0.785 0.12 3.13 m3 h 88.45m3 h4（2）閘閥全開時測壓點處的壓力在截面1-1，與管路出口內側截面3-3，間列機械能衡算方程，并通過習 1,3,5,9 （新）1,3,6,10 （舊）【練習】1 用離心油泵將甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情況如本題附圖所示。啟動泵之前C兩壓力表的讀數(shù)相等。啟動離心泵并將出口閥調至某開度時，輸油量為39 m 3/h，此時泵的壓頭為已知輸油管內徑為100 mm，摩擦系數(shù)為0.02 ;油品密度為810 kg/m 3

15、。試求（1 ）管路特性方程；（2）輸油管線的總長度（包括所有局部阻力當量長度）管中心線作基準平面，得2Ub1P1gz1gz322Ub3P3hM_ 3（C）式中 Z1 =6.66m , Z3=0 , ub1 =0 , p1= p3 hf1 3將以上數(shù)據(jù)代入式（c）,即9.81 X6.66=（LLe（d2Ub +4.81 Ub222 Ub =r=解得再在截面1-1，與2-2，間列機械能衡算方程，基平面同前，得0.025G35 15） 0.50.1Ub 3.51m s2Ub1 gz 2P1gz22Ub22hf2（d）式中Z1=6.66m , Z2=0,Ub10，Ub2=3.51m/s力）hf,1 2

16、1.50.025 -0.10.52IJkg 26.2J kg將以上數(shù)值代入上式，則23 5129.81 6.66 -226.21000解得p2=3.30 xiO4Pa第二章 流體輸送機械P123-124作業(yè) 2,4,7,10（新書）2,4,8,112Ub2-4.81Ub2，pi=0（表壓）（舊）（表壓38 m。實用標準文案大全2（2）輸油管線總長度 H竺d 2g 3600 /4是 l . 勢 2 9.81 0.1 238 m=1960 m u0.02 1.383對于習題2的實驗裝置，若分別改變如下參數(shù)，試求新操作條件下泵的流量、壓頭和軸功率（假如泵的效率保持不變）（1）改送密度為1220 kg

17、/m 3 4的果汁（其他性質與水相近）；（2）泵的轉速降至2610 r/min解：由習題 2 求得：q=57.61 m 3/hH=29.04 m P=6.7 kW（1 ）改送果汁改送果汁后，q , H不變，P隨p加大而增加，即1220P P6.7 1.22kW=8.174kW1000降低泵的轉速根據(jù)比例定律，降低轉速后有關參數(shù)為261033 . 2610q 57.61m . h 51.85 m h H 29.04- m 23.52m2900290032610解：（1 ）管路特性方程甲、乙兩地油罐液面分別取作1-1 與 2-2截面，以水平管軸線為基準面,2 在兩截面之間列柏努利方程，得到He K

18、 Bqe由于啟動離心泵之前 PA=PC,于是K Z =0則g2He Bqe又 He H 38m B 38/(39)2 h2/m 5=2.5 X10 - h2/m 5 則He 2.52 210 qe ( qe的單位為m3/h)Tt0.01m/s=1.38 m/s實用標準文案大全6 用離心泵將真空精餾塔的釜殘液送至常壓貯罐。塔底液面上的絕對壓力為32.5 kPa（即輸送溫度下溶液的飽和蒸汽壓）。已知：吸入管路壓頭損失為 1.46 m，泵的必需氣蝕余量為 2.3 m，該泵安裝在塔內液 面下3.0 m處。試核算該泵能否正常操作。解：泵的允許安裝高度為Hg匕一臼 NPSH Hf,0 1式中-Pa0gg則

19、Hg （2.30.5） 1.46m-4.26m泵的允許安裝位置應在塔內液面下4.26m處，實際安裝高度為-3.0m，故泵在操作時可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。為安全運行，離心泵應再下移1.5 m。將敞口貯槽中密度為 1200 kg/m 3的粘稠液體送至表壓為1.62 X103 kPa8 m，管路系統(tǒng)總壓頭損失為4 m。已知泵的活塞直徑為 70 mm，沖程為225 mm，往復次數(shù)為200 min -1，泵的容積效率和總效率分別為0.96和0.91。試求泵的流量、壓頭和軸功率。解：(1 )往復泵的實際流量 q 3 vASrv 3 0.96 0.072 0.225 200m3/min=0.499 m3/min4

20、泵的揚程H,心1.62 106八“caHe (84) m=149.6 m1200 9.81（3）泵的軸功率PHqs149.6 0.499 1200skW-16.08 kW10260 102 0.91【作業(yè)】2 .用離心泵（轉速為 2900 r/mi r ）進行性能參數(shù)測定實驗。在某流量下泵入口真空表和出口壓力表的讀數(shù)分別為60 kPa和220 kPa，兩測壓口之間垂直距離為0.5 m，泵的軸功率為 6.7 kW。泵吸入管和排出管內徑均為80 mm，吸入管中流動阻力可表達為hf,0 1 3.0u： （U1為吸入管內水的流速，m/s ）。離10 .采用一臺三效單動往復泵,的高位槽中，兩容器中液面維

21、持恒差實用標準文案大全心泵的安裝高度為 2.5 m，實驗是在20 C, 98.1 kPa的條件下進行。試計算泵的流量、壓頭和效率。解：（1 ）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之間列柏努利方程式（池中水面為基準面）,實用標準文案大全u1 3.184m/s 貝Uq (n 0.085 3.184 3600) m3/h=57.61 m 3/h43(2) 泵的揚程 H H1 H2 ho(60 220) 100.5 m 29.04m1000 9.81Hqs g 29.04 57.61 1000 9.81 , n/(3) 泵的效率s100%=68%1000P3600 1000 6.7q=57.61

22、m 3/hH=29.04 mP=6.7 kWn=68%將20 C的清水以60 m 3/h的流量送至敞口容器。此流量下吸入5PP1 (Hg 生 Hf,0 1)即g2g2得到0 g乙叢ULhf,o 1將有關數(shù)據(jù)代入上式并整理，得3.5u；60 10310002.5 9.8135.48在指定轉速下，泵的性能參數(shù)為:4 .用離心泵（轉速為 2900 r/min管路的壓頭損失和動壓頭分別為2.4 m和0.61 m。規(guī)定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需氣蝕實用標準文案大全余量為3.5 m。試求（1）泵的安裝高度（當?shù)卮髿鈮簽?00 kPa ） ; （2）若改送55 C的清水，泵的安裝高度是否合

23、適。解：（1）泵的安裝高度在水池液面和泵入口截面之間列柏努利方程式（水池液面為基準面）55 C清水的密度為 985.7 kg/m 3,飽和蒸汽壓為15.733 kPa(100 伍733)川(3.5 0.5)2.4 m=2.31m985.7 9.8164 10310009.81 % 0 2仆3.51m原安裝高度（3.51 m ）需下降1.5 m才能不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。，得（2）輸送55 C清水的允許安裝高度pa pv% 盲(NPSH) Hf,0 1實用標準文案大全&用離心泵將水庫中的清水送至灌溉渠，兩液面維持恒差8.8 m，管內流動在阻力平方區(qū)，管路特性方程為He 8.8 5.2 105q； （qe

24、的單位為m 3/s）單臺泵的特性方程為 H 28 4.2 105q4 5（q的單位為m 3/s ）試求泵的流量、壓頭和有效功率。解：聯(lián)立管路和泵的特性方程便可求泵的工作點對應的q、H，進而計算Pe。管路特性方程He 8.8 5.2 105q2泵的特性方程H 28 4.2 105q2聯(lián)立兩方程，得到q=4.52 X10 - m3/sH=19.42 m則FeHqs g 19.42 4.52 10 3 1000 9.81W=861 W11 .用離心通風機將 50 C、101.3 kPa的空氣通過內徑為 600 mm，總長105 m （包括所有局部阻力當量長度）的水平管道送至某表壓為1 X104 Pa

25、的設備中?？諝獾妮斔土繛?.5 X104 m3/h。摩擦系數(shù)可取為0.0175。現(xiàn)庫房中有一臺離心通風機，其性能為：轉速1450 min -1，風量1.6 X104 m3/h，風壓為1.2X104 Pa。試核算該風機是否合用。4 2HT 10483 亠 Pa=10967 Pa1.147庫存風機的風量 q=1.6 X104 m3/h，風壓HT=1.2 X10 4 Pa均大于管路要求（qe=1.5 X10 4 m 3/h ,HT=10967 Pa ）,故風機合用。實用標準文案大全解：將操作條件的風壓和風量來換算庫存風機是否合用。全風壓HT (P2hf絕對壓力Pm10130041 10Pa=1063

26、00Pa21.205106300密度101330293kg/m 3=1.147 kg/m323VsPv15000 101300m/s=14.40m/sHT1 104 1.1470.0175 105 10.6nd2 Pm4n 23600 0.6106300414.4022Pa=10483 Pa實用標準文案大全第三章【非均相混合物分離和固體流態(tài)化】作業(yè)：密度為2650kg/m3的球形石英顆粒在 20 C的空氣中作自由沉降，試計算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑和服從牛頓公式的最小顆粒直徑聯(lián)立兩式可得：d= 3 18Re當Re=1時，顆粒直徑最大。解得：dmas =0.0573伽 g( s )(2)當

27、103 Re 2 X105時，服從牛頓公式：Ur(s )g思考題：理想流化床和實際流化床的差別主要是什么第四章【傳熱】P271-272作業(yè)4,5,7,9,11 練習3,8 思考題9【練習】3 .外徑為159 mm 的鋼管，其外依次包扎 A、B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為 50 mm，導熱系 數(shù)為0.1 W /(mB層保溫材料的厚度為 100 mm，導熱系數(shù)為1.0 W /(m 0，設A的內層溫度和B的外層溫度分別為170 C和40 C，試求每米管長的熱損失；若將兩層材料互換并假設溫度不變，每米管 長的熱損失又為多少？解：20 C的空氣 p =1.205kg/m3 卩=1.81 1%-5P

28、as已知 p s=2650kg/m3Re=du(1)當10-4 Re1時，服從斯托克斯公式Ut=d2( s)g18同理可得:Re22d= 3 _J.742 g(當Re=10 3時，顆粒直徑最小解得：d min =1.51 mm實用標準文案大全絕熱層?，F(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為120 C,絕熱層外表面溫度為 10 C。軟木和保溫灰的導熱系數(shù)分別為0.043 W/(m C)和0.07 W/(m C)，試求每米管長的冷損失量。解：此為兩層圓筒壁的熱傳導問題，則24.53W mQ L解：t1 t21 . r21 . r3InIn -2 iri2 2 r22 3.1417040-W m 150W / m11

29、59 2 501159 2 50 100InIn0.11591.0159 100A、B兩層互換位置后，熱損失為t1 t2丄詰丄顯2 1 1 2 2 22 3.14 170 401159 2 50_1159 2_50 100InIn1.01590.1159 100131.5W m8 .在一單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機溶劑。冷卻水的流量為10 000 kg/h ，其初始溫度為30 C,平均比熱容為4.174 kJ/ (kgC。有機溶劑的流量為14 000 kg/h，溫度由180 C降至 120 C,平均比熱容為1.72 kJ/ ( kg C)設換熱器的總傳熱系數(shù)為 500 W/(m 2試分

30、別計算逆流和并流時換熱器所需的傳熱面積，設換熱器的熱損失和污垢熱阻可以忽略。106 kJ h 401.3kW解：Q WCph T1 T214000 1.72 180 120 kJ h 1.444861.4448 10304.174冷卻水的出口溫度為t2 t1WCpc1000064.61逆流時tm180 64.61120 3025.39CC,115.39InIn180 64&120 30102.2 C S逆K tm401.3 10322m27.854m2500 102.2tm120 64.61180 30120 64.61 In180 309094.6155.39 In150C 94.97 C

31、S逆K tm401.3 103 22m 8.452m500 94.97作業(yè)：4 .直徑為57mm 3.5mm的鋼管用40 mm 厚的軟木包扎，其外又包扎100 mm厚的保溫灰作為2nt1 t22 3.14112 210.0285 0.04In0.0430.0285120 10_0.0285 0.04 0.1In0.070.0285 0.04實用標準文案大全5 .在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為25 mm X2.5 mm的鋼管，其導熱系數(shù)為45 W/(m $冷卻水在管程流動，其對流傳熱系數(shù)為2600 W/(m 2C，熱空氣在殼程流動，其對流實用標準文案大全用水冷卻某種有機溶液。冷卻水

32、的流量為28000kg/h,其溫度由25 C升至38 C,平均比熱容為4.17 kJ/(kg 竝有機溶液的溫度由110 C降至65 C,平均比 熱容為1.72 kJ/(kg。兩流體在換熱器中呈逆流流動。設換熱器的熱損失可忽略，試核算該換熱器的 總傳熱系數(shù)并計算該有機溶液的處理量。9 在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。已知苯蒸汽的體積流量為1 600 m 3/h，常壓下苯的沸點為80.1 C,氣化熱為394 kJ/kg 。冷卻水的入口溫度為 20 C,流量為35 000 kg/h ，水的平均比熱容為 4.17 kJ/(kg總傳熱系數(shù)為450 W/(m。設換熱器的熱損

33、失可忽略，試計算所需的傳熱面積。解：苯蒸氣的密度為Wh 1600 2.692 kg h 4307.2kg hQ Wh4307.2 394kJ h 1.697 106 kJ h 4.71 105W傳熱系數(shù)為52 W/(m 2 牟 試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)K，以及各分熱阻占總熱阻的百分數(shù)。1解：由設污垢熱阻可忽略。odm查得鋼的導熱系數(shù) d.245 W m Cb 2.5mm do 25 mm d.25 22.5 mm20mm dmmm22.5mmKo 10.0025 0.250.0255245 0.02252600 0.02W.250.6 W m殼程對流傳熱熱阻占總熱阻的百分數(shù)為1 100%

34、KoKo100% 空 100%97.3%52管程對流傳熱熱阻.d. 100%Kd,管壁熱阻?Kobdo dm 100% dmo d.i 100%100%506 .25 100%2.4%2600 0.02.0025 .25 56 100% 0.3%45 0.02257.在一傳熱面積為25m 2的單程管殼式換熱器中,解:CP,c4.17 kJ/(kgQWcCp,c (t2tj 28000 4.17 103 38 25 W 4.22 105W 3600tm有機物110 T 6538J 25t7240tmWh72 40C 54.4 C 72 In - 40Q KCph T1 T254.22 102KW

35、 m25 54.4C 310.3W m2 C4.22 105.1 .72 103110 65 他 S5.452 kg s 1.963 104 kg hPMRT10.0820678273 80.12.692kg. m3實用標準文案大全QWcCp,c(t2tj實用標準文案大全1052m K tm 450 54.111 .某生產(chǎn)過程中需用冷卻水將油從105 C冷卻至70 C。已知油的流量為6000kg/h ，水的初溫為22 C,流量為2000kg/h 。現(xiàn)有一傳熱面積為10 m 2的套管式換熱器，問在下列兩種流動型式下，換熱 器能否滿足要求：設換熱器的總傳熱系數(shù)在兩種情況下相同，為300 W/(m

36、2;油的平均比熱容為1.9 kJ/(kg 0,水的平均比熱容為4.17kJkg熱損失可忽略。解：本題采用NTU法計算6000 3 . f(1 )逆流時WhCph2.9 103 W C 3166.7W C360020003/WcC“4.17 103 W C 2316.7W Cp 3600(2)并流時CR 0.732 (NTU)min 1.2955查圖得 0.526Q 0.526 2316.7105 22 W 1.011 10 W5105011 10 C 73.1 C 70 C不能滿足要求3166.735000 4.17 103(t2360020)4.71 105解出t231.6 C求tm苯80.

37、1水31.6t48.560.160.148.560.1 In48.5C 54.1Q 4.7119.3m2(1 )兩流體呈逆流流動;(2)兩流體呈并流流動。CRCminCmax2316.73166.70.732 (NTU)minKSCmin300 102316.71.295T2查圖得0.622 QCmin (T t1) 0.622 2316.7 105 22 W 1.196 105WT1WhCph1051.196 1053166.767.2 C 70 C能滿足要求20mT 80.1實用標準文案大全思考題9在管殼式換熱器中，熱應力是如何產(chǎn)生的，熱應力有何影響，為克服熱應力的影響應采取哪些措當換熱管

38、與殼體的溫差較大(大于50 C)時產(chǎn)生溫差應力。措施(1)在殼體上設置膨脹節(jié)，因而殼程壓力受膨脹節(jié)強度的限制不能太高。固定管板式換熱器適用于兩液體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合（2）浮頭式換熱器兩端管板之一不與殼體固定連接，可在殼體內沿軸向自由伸縮，當換熱管與殼體有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應力。（3）U型管式換熱器只有一個管板，換熱管為U形，管子兩端固定在同一管板上。管束可以自由伸縮，當殼體與U形換熱器有溫差時，不會產(chǎn)生溫差應力（4）填料函式換熱器管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封， 管束可以自由伸縮,不會產(chǎn)生因殼壁和管壁溫差而引起的溫差應力。

39、蒸餾P156-157作業(yè) 4,5,7,9 練習 1,2,8,10【練習】實用標準文案大全1 在密閉容器中將 A、B兩組分的理想溶液升溫至 82 C,在該溫度下，兩組分的飽和蒸氣壓分別為P；=107.6 kPa 及pB = 41.85 kPa，取樣測得液面上方氣相中組分A的摩爾分數(shù)為0.95。試求平衡的液相組成及容器中液面上方總壓。解：本題可用露點及泡點方程求解。yA匹XAPAP總PB107.6 p總41.850.95P總P總PAPBp總 107.6 41.85實用標準文案大全p總= 99.76kPa x 卩總PB99.7641.850 8808解得PApB107.6Kz KJ41.85本題也可

40、通過相對揮發(fā)度求解PA107.6*2.571pB 41 .85由氣液平衡方程得xy0.95-0.8808y 1 y 0.952571 10.95卩總=pA xA pB 1 xA 107.6 0.8808 41.851 0.8808 kPa 99.76kPa2 .試分別計算含苯 0.4 （摩爾分數(shù)）的苯一甲苯混合液在總壓100 kPa和10 kPa的相對揮發(fā)度和平衡的氣相組成。苯（A ）和甲苯（B）的飽和蒸氣壓和溫度的關系為誕 3.203 y3.203 0-45.3131 2.203 0.4ig pA6.0321206.35t 220.24ig pB6.0781343.94t_219.58式中p

41、 *的單位為kPa , t的單位為C。苯一甲苯混合液可視為理想溶液。（作為試差起點，100 kPa和10 kPa對應的泡點分別取94.6 C和 31.5C)同理解:(1 )本題需試差計算總壓p總=100 kPa初設泡點為94.6C,則Ig PA6.0321206.3594.6 220.242.191得 pA 155.37 kPaig PB6.0781343.9494.6 219.581.80 PB63.15kPa xA100 63.15155.37 63.150.3996 0.40.4 155.370.6 63.15 kPa100.04kPa 則PAPB邏衛(wèi)2.4663.152.46 0.41

42、(1)x1.46 0.40.6212(2)總壓為p總=10 kPa通過試差，泡點為 31.5 C,PA =17.02kPa,pB = 5.313kPa0.681隨壓力降低,a增大，氣相組成提高。實用標準文案大全8在連續(xù)精餾塔中分離苯一甲苯混合液，其組成為0.48 （苯的摩爾分數(shù)，下同），泡點進料。要求餾出液組成為0.95，釜殘液組成為0.05。操作回流比為 2.5，平均相對揮發(fā)度為 2.46，試用圖解法確定所需 理論板層數(shù)及適宜加料板位置。解：由氣液平衡方程計算氣液相平衡組成如本題附表所示。習題8 附表x00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.02.46x0.110

43、.210.380.510.620.710.780.850.900.95y01.011.46x5413117287在X-圖上作出平衡線，如本題附圖所示。由已知的XD , XF, xw在附圖上定出點 a、e、c。精餾段操作線的截距為 雖 -0950.271,在y軸R 12.5 1上定出點b，連接點a及點b，即為精餾段操作線。過點e作q線（垂直線）交精餾段操作線于點d。連接cd即得提餾段操作線。從點a開始，在平衡線與操作線之間繪階梯，達到指定分離程度需11層理論板，第5層理論板進料。10 在常壓連續(xù)精餾塔內分離苯一氯苯混合物。已知進料量為85 kmol/h ，組成為0.45 （易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)，

44、下同），泡點進料。塔頂餾出液的組成為0.99，塔底釜殘液組成為0.02。操作回流比為 3.5。塔頂采用全凝器，泡點回流。苯、氯苯的汽化熱分別為 30.65 kJ/mol和36.52 kJ/mol 。水的比熱容為4.187 kJ/ （kg ? Q。若冷卻水通過全凝器溫度升高15 C，加熱蒸汽絕對壓力為500 kPa （飽和溫度為151.7 C，汽化熱為2 113 kJ/kg ）。試求冷卻水和加熱蒸汽的流量。忽略組分汽化熱隨溫度的變化。習題8附圖實用標準文案大全解：由題給條件，可求得塔內的氣相負荷，即實用標準文案大全XF XWou 0.45 0.02. C/I “qn D qnF- 85 -kmo

45、l/h 37.94kmol/h，xD XW0.99 0.02對于泡點進料，精餾段和提餾段氣相負荷相同，則q n,Vqn,Vqn,D R 14.5 37.94kmol/h 170.7 kmol/h(1)冷卻水流量由于塔頂苯的含量很高，可按純苯計算，即Qc qn,V A 170.7 30.65 103kJ/h5.232kJ/h(2)加熱蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按純氯苯計算，即QBqn ,VB170.7 36.52 103kJ/h 6.234kJ/hQ Bqm,hB66.234 10 ,kg/h = 2.95kg/h2113作業(yè)4 .在一連續(xù)精餾塔中分離苯含量為0.5(苯的摩爾分數(shù)，下同)苯

46、一甲苯混合液，其流量為100 kmol/h已知餾出液組成為 0.95 ,釜液組成為0.05，試求(1)餾出液的流量和苯的收率；(2)保持餾出液組成0.95 不變，餾出液最大可能的流量。解：(1)由題得 XF=0.5X W=0.05XD=0.95F=100Kmol/h5 在連續(xù)精餾塔中分離 A、B兩組分溶液。原料液的處理量為組分A的摩爾分數(shù)，下同)，飽和液體進料，要求餾出液中易揮發(fā)組分的回收率為96 %，釜液的組成為0.033。試求(1)餾出液的流量和組成；(2)若操作回流比為 2.65，寫出精餾段的操作線方程；(3)提餾段的液相負荷。解：(1)餾出液的流量和組成由全塔物料衡算，可得qn,DXD

47、0.96qn,FXF0.96 100 0.45kmol/h 43.2 kmol/hq m,cQcCp,c(t21)65.232 104.187 15kg/h48.33 10 kg/hqn,DXFXWqn ,FXDXW1000.5 0.050.95 0.05kmol h50 kmol h Aqn,DXD100%qn,FXF50 0.95100 0.5100%95%(2 )當nA=100%時，獲得最大可能流量，即q n,Dmaxqn,F XFXD100 0.5 kmol/h 52.63kmol/h0.95餾出液的流量和苯的收率100 kmol/h，其組成為0.45 (易揮發(fā)實用標準文案大全7.在連

48、續(xù)操作的精餾塔中分離兩組分理想溶液。原料液流量為50 kmol/h ,要求餾出液中易揮發(fā)組分的收率為94 %。精餾段操作線方程為y = 0.75 x+0.238 ; q線方程為y = 2-3 X。試求(1)操作回流比及餾出液組成；(2)進料熱狀況參數(shù)及原料的總組成；(3 )兩操作線交點的坐標值Xq 及 yq；(4)提餾段操作線方程。解：(1 )操作回流比及餾出液組成由題給條件，得R對 XD0.75 及一R 1R 10.238解得R = 3 , XD =0.9522 )進料熱狀況參數(shù)及原料液組成由于qq 13及XF2解得q1 q=0.75 (氣液混合進料)，XF=0.51 8q n,W XW1

49、0.96 100 0.45kmol/h 1.8kmol/h qn,W 0.033 kmol/h=54.55 kmol/hqn,D qn,Fqn,W100 54.55 kmol/h=45.45 kmol/hXD0.950543.245.45(2)精餾段操作線方程-AxXD2.650.9505x3.653.650.726x 0.2604(3)提餾段的液相負荷qnqn,L qqn,FRqn,Dqn,F2.65 45.45 100 kmol/h 220.4 kmol/h(3 )兩操作線交點的坐標值xq及yq聯(lián)立操作線及q線兩方程，即y 0.75x 0.238 y 2 3x 解得xq = 0.4699

50、及 yq = 0.5903A q n,F XF0.94 50 0.5qn, Dkmol/h24.68kmol/hXD0.952kmol/h1A qn ,FXF1 0.9450 0.5XW0.0592 qn,Lqn,W25.32qn,Lxqn,Vqn ,WXWqn,V式中有關參數(shù)計算如下：qn,Wqn,Fqn,D50 24.68 kmol/h=25.32Rqn,Dqqn,F324.68 0.75 50=111.54 kmol/h則y111.5425 320.0592 1.294x86.220.01739x86.229 在板式精餾塔中分離相對揮發(fā)度為2的兩組分溶液，泡點進料。餾出液組成為0.95

51、(易揮發(fā)組分W 111.54 25.32= 86.22 kmol/h(4)提餾段操作線方程其一般表達式為y實用標準文案大全的摩爾分數(shù)，下同)，釜殘液組成為 0.05，原料液組成為0.6。已測得從塔釜上升的蒸氣量為93 kmol/h實用標準文案大全從塔頂回流的液體量為58.5 kmol/h，泡點回流。試求（1）比的倍數(shù)。0.9737m 3濕空氣/kg絕干氣1 H 1冷kgm3濕空氣1.06kg m3濕空氣常壓連續(xù)干燥器內用熱空氣干燥某濕物料，出干燥器的廢氣的溫度為原料液的處理量；（2 ）操作回流比為最小回流解：（1 ）原料液的處理量由全塔的物料衡算求解。q n,V q n,VR 1 qn,D對于

52、泡點進料，q = 11XD(193kmol/h qn,Dqn,Vqn,L93 58.5 kmol/h=34.5 kmol/hqn, W q n,F q n,D0.6qn,F 0.95 34.5qn,F（2）R為Rmin的倍數(shù)931 XF34.50.05解得qn,F56.45 kmol/h34.5 R=1.70對于泡點進料,Rmin的計算式為0.952 (10.95)1.333于是R1.70.610.6Rmin1.333干燥273-274作業(yè)3，4,5,12 練習 1，2思考題1.已知濕空氣的總壓力為100kPa，溫度為50 C,相對濕度為 40% ,試求（1）濕空氣中的水汽分壓;（2 ）濕度；

53、（3 ）濕空氣的密度。解：（1 ）濕空氣的水汽分壓 p Ps由附錄查得50 C時水的飽和蒸氣壓 ps 12.34kPa ,故 p 0.4 12.34kPa4.936kPa（2）濕度H罟喘鴿6kgkg絕干氣0.03230 kg kg 絕干氣（3）密度5273 t 1.013 10 H 0.772 1.244H273P0.7721.244 0.0323 込50 133 1052733100 10m3濕空氣kg絕干氣密度H40 C,相對濕度為 43%，試XD)1.275R 1實用標準文案大全求廢氣的露點。解：由附錄查得 40 C時水的飽和蒸氣壓 ps 7.3766kPa，故濕空氣中水汽分壓為查出ps 3.172kPa時的飽和溫度為25.02 C,此溫度即為廢氣露點。作業(yè)4.將t0 25C、Ho 0.005kg水/ kg絕干氣的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的t? 40 C、H2 0.034kg水/ kg絕干氣的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質量比為1 : 3。試求（1）混合氣體的溫度、濕度、焓和相對濕度；（2 ）若后面的干燥器需要相對濕度