化工原理計(jì)算題

1、化工原理試題參考答案計(jì)算題化工原理計(jì)算題1二、 某離心泵在作性能試驗(yàn)時(shí)以恒定轉(zhuǎn)速打水，當(dāng)流量為75m3/h時(shí)，泵吸入口真空表讀數(shù)為0.030MPa，泵壓出口處壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)為0.30MPa。兩測(cè)壓點(diǎn)的位差不計(jì)，泵進(jìn)出口的管徑相同，測(cè)得此時(shí)泵的軸功率為10.6kW,試求：（1）該泵的揚(yáng)程He；（10分） （2）該泵的效率。（6分）解：（1）選取泵吸入口處的截面為截面1-1，泵壓出口處截面為截面2-2；列機(jī)械能衡算式：根據(jù)題意，已知：P1= -0.03MPa=-3×104Pa（表），P2=0.30MPa=-3×105Pa（表），u1=u2，Z1=Z2，代入上式： =33.65m（2

2、）Pe=gHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600 =6875W=6.875kW =Pe/P×100%=(6.875/10.6)×100%=64.9%答：該泵的揚(yáng)程為33.65m；泵的效率為64.9%。二、 某壓濾機(jī)作恒壓過濾，過濾10min得濾液5L，再過濾10min又得濾液3L，試問：如果繼續(xù)過濾10min，又可得濾液多少L？（13分）解：對(duì)恒壓過濾，有：V22VeVKA2據(jù)題意，知：110min時(shí), V15L；220min時(shí), V28L；代入上式：5210Ve10KA2 （1）8216Ve20KA2 （2） 聯(lián)立上式，

3、解得：Ve=3.5,KA26即：V2+7V6310+10+1030min時(shí)，代人，得V310.37L V10.37-5-32.37L答：再過濾10min.后又得濾液2.37L。四、某列管式加熱器由多根25×2.5mm的鋼管所組成，將苯由20加熱到60，苯在管中流動(dòng)，其流量為16000kg/h，流速為0.6m/s。加熱劑為130的飽和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比熱容Cp1.78kJ/(kg·)，密度為860kg/m3。已知加熱器的傳熱系數(shù)為720W/(m2·)。試求：（1）此加熱器所需的管數(shù)n（6分）；（2）單管的長(zhǎng)度L（10分）。解：由題意，知：Qv16000/(8

4、60×3600)5.168×10-3m3/s, QG苯·Cp·(t2-t1)(16000/3600)×1780×（6020）316444J/s t1130-20110，t2130-6070， tm（11070）/290 K720W/(m2·)（1）換熱器所需的管數(shù)n: Qvu·Au·n·d2/4 n4Qv/(u·d2)4×5.168×10-3/(0.6×3.1416×0.022)27.427根 （2）單管的長(zhǎng)度L: QKAtmK·（n&

5、#183;·d·L）tm LQ/ K·（n··d）tm 316444/720×(27×3.1416×0.02)×90 2.73m答：換熱器所需的管數(shù)n為27根，單管長(zhǎng)度為2.73米。五、流率為0.018kmol/(s.m2)的空氣混合氣中含氨體積分?jǐn)?shù)為3%，擬采用逆流吸收來回收其中的95%的氨，塔頂淋入摩爾分?jǐn)?shù)為0.00005的稀氨水溶液，設(shè)計(jì)采用的液氣比為最小液氣比的1.8倍，操作范圍內(nèi)物系服從亨利定律y=1.2x，所用填料的總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.055kmol/(s.m3)。試求：（1）液體在塔底的摩

6、爾分?jǐn)?shù)x1；（6分） （2）全塔的平均推動(dòng)力ym；（7分） （3）所需填料層高度m.（7分）解：據(jù)題意，知：G0.018kmol/(s·)， y1=3%=0.03， x2=0.00005，（L/G）=1.8（L/G）min， ye=1.2x， ky·a0.055kmol/(s·m3)y2= y1(1-)=0.03×(1-95%)=0.0015，x1e=y1/m=0.03/1.2=0.025（1） （L/G）min(y1-y2)/( x1e-x2)(0.03-0.0015)/(0.025-0.00005)=1.1423（L/G）=1.8（L/G）min1.

7、8×1.1423=2.05614（L/G）(y1-y2)/( x1-x2)x1=x2+(y1-y2)/（L/G）=0.00005+(0.03-0.0015)/2.05614=0.01391(2) y1=y1-m.x1=0.03-1.2×0.01391=0.013307y2=y2-m.x2=0.0015-1.2×0.00005=0.00144ym=(y1-y2)/ln(y1/y2)=(0.013307-0.00144)/ln(0.013307/0.00144)=0.011867/ln11.672807=0.011867/2.22365=0.005337(3) HOG

8、=G/ ky·a=0.018/0.055=0.3273m NOG=(y1-y2)/ym=(0.03-0.0015)/0.005337=0.0285/0.005337=5.34 H= HOG×NOG=0.3273×5.34=1.75m答：通過計(jì)算知：（1）液體在塔底的摩爾分?jǐn)?shù)x1為0.014；（2）全塔的平均推動(dòng)力ym為0.005337；（3）所需填料層高度為1.75m。六.某精餾塔在1atm下分離苯甲苯混合液，此時(shí)該塔的精餾段和提餾段操作線方程分別為：y=0.732x+0.263及y=1.25x-0.0188。已知每小時(shí)塔頂產(chǎn)品量為75kmol，蒸餾釜內(nèi)加熱蒸汽壓

9、強(qiáng)為3kgf/cm2(表壓)。試計(jì)算：（1）塔頂組成XD及回流比R，提餾段上升蒸氣流量V(12分)；（2）蒸餾釜內(nèi)加熱管的必要表面積和蒸汽消耗量。設(shè)釜內(nèi)液體的沸點(diǎn)為純甲苯的沸點(diǎn)110，汽化潛熱為336.5kJ/kg；加熱蒸汽溫度為143，汽化潛熱為2139.9kJ/kg;總傳熱系數(shù)為582W/m2.，熱損失忽略，泡點(diǎn)進(jìn)料。（12分）解：(1) 由精餾段操作線方程：y=0.732x+0.263, 知： R/(R+1) = 0.732, XD（R+1）= 0.263解得： R= 2.73 XD =0.98 V=(R+1)·D=(2.73+1)*75=279.75kmol/hQ=G.r=(

10、V.M.r)甲苯=（279.75/3600）.92.(336.5*1000). =2.4057*106J/s tm=t=143-110=33, A=Q/(Ktm)= 2.4057*106/(582*33)=125.3m2 G汽Q/r汽2.4057*106/(2139.9*1000)1.124kg/s.化工原理計(jì)算題2二、如下圖所示，粘度為32mPa.s、密度為850kg/m3的液體自容器A流經(jīng)內(nèi)徑為50mm的管路進(jìn)入容器B。兩容器均為敞口，液面視作不變。管路中有一閥門，閥前管長(zhǎng)100m,閥后管長(zhǎng)50m（均包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。當(dāng)閥全關(guān)時(shí)，閥前、后的壓強(qiáng)計(jì)讀數(shù)分別為0.09MPa和0.045

11、MPa。現(xiàn)將閥門打開至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為30m。試求：（1）容器A的液面比容器B的液面高多少米？（5分）（2）閥門開度1/4時(shí)管路的流量是多少m3/s?（12分）解：（1）當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，P1點(diǎn)與容器A液面間的液體以及P2點(diǎn)與容器B液面間的液體均處于靜止連通狀態(tài)，故它們適用靜力學(xué)基本方程： P1=PA+g(ZA-Zp1), P2=PB+g(ZB-Zp2), 已知： Zp1= Zp20(令作基準(zhǔn)面)，PA= PB=0（表壓） ZA- ZB=（P1- P2）/g=(0.09-0.045)×106/(850×9.807)=5.4米 （2）當(dāng)閥門開度為1/4時(shí)，流體將通

12、過閥門從容器A流向容器B。因?yàn)橐好嬉曌鞑蛔儯?，該流?dòng)可視作不可壓縮流體在重力場(chǎng)下的定態(tài)流動(dòng)，適用機(jī)械能衡算式。 取容器A內(nèi)液面為截面1-1；容器B內(nèi)液面為截面2-2；則： P1/u12/2Z1gP2/u22/2Z2ghf 據(jù)題意知，P1= P2=0（表），u1= u2=0，Z1- Z2=5.4m,hf= Z1g- Z2g=5.4×9.807=52.9578J/kg 又hf=×（l+le）×u2/(2d) 設(shè)為層流流動(dòng)（Re<2000），則=64/Re=64/(du)則：hf=×（l+le）×u2/(2d)=32（l+le）u/(d2)

13、u=hf×d2/(32（l+le）) 據(jù)題意：l+le =100+30+50=180m，d=50mm=0.05m, =850kg/m3, =32mPa.su =52.9578×0.052×850/(32×180×0.032)=0.61m/s校驗(yàn)：Re=du/=0.05×0.61×850/0.032=810<2000，假設(shè)正確，結(jié)果成立。Qv=d2u/4=3.1416×0.052×0.61/4=0.0012m3/s=4.31 m3/h答：（1）容器A的液面比容器B的液面高5.4m； （2）閥門打開1/

14、4開度時(shí)，管路的流量是0.0012 m3/s.三、某壓濾機(jī)先在恒速下過濾10min，得濾液6L。此后即維持此最高壓強(qiáng)不變，作恒壓過濾。設(shè)過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。試問：恒壓下連續(xù)過濾時(shí)間為60min時(shí)，又可得濾液多少L？（13分）解：恒速下過濾時(shí)，有：V2+VVe=(K/2)A2 據(jù)題意，知：Ve=0(介質(zhì)阻力忽略不計(jì))，=10min時(shí)，V=6L，代入恒速過濾式：62=(K/2)A210，KA2=7.2恒壓下過濾時(shí)，（V2-V12）+2Ve(V-V1)=KA2(-1)，即：（V2-V12）=7.2(-1)已知：1=10min時(shí)，V1= 6L；=70min，V2=7.2×60+62=46

15、8 V=21.63LV=V- V1=21.63-6=15.63L答：恒壓下繼續(xù)過濾60min，又可得濾液15.63L。四、68×4的無縫鋼管（鋼=45.4W/(m.K)），內(nèi)通過135的飽和蒸汽。管外包20mm厚的保溫層(保=0.062W/(m.K)），該管設(shè)置于溫度為20的大氣中，已知管內(nèi)壁與蒸汽的給熱系數(shù)1=4500W/(m2.K),保溫層外表面與大氣的給熱系數(shù)2 =15W/(m2.K)。該蒸汽的相變熱為2166kJ/kg.試求：（1）蒸汽流經(jīng)每米管長(zhǎng)的冷凝量kg/s；（12分）（2）保溫層外表面的溫度（8分）解：依據(jù)題意，傳熱過程為：Q(135汽)管內(nèi)壁表面（60mmd1=60

16、mm）壁內(nèi)傳熱（1=4mmdm1=64mm）外壁表面（d2=68mm）保溫層內(nèi)傳熱（保溫層2=20mmdm2=88mm）保溫層外表面（d2=108mm）大氣（20）（1）每米長(zhǎng)管路每秒鐘損失的熱量QJ/s·m及蒸汽冷凝量GQKAtm 1/KA1/1A11/1Am12/2Am21/2A21/(1d1L)1/(2dm1L ) 2/(2dm2L ) 1/(2d2L)1/(4500×3.1416×0.060×1)0.004/(45.4×3.1416×0.064×1)+0.02/(0.062×3.1416×0.08

17、8×1)1/(15×3.1416×0.108×1)0.0011789230.000438201+1.1668223670.19648712461.3649266156 KA0.73264W/K 管內(nèi)為蒸汽，管外為大氣，tmt汽t氣13520115 QKAtm0.73264×11584.2536W G=Q/r=84.2536/(2166×1000)=3.89×10-5kg蒸汽/s.m （2）保溫層外表面的溫度t外（） QKAtm2A2(t外20)15×3.1416×0.108×1×(t外

18、20)84.2536W t外84.2536×0.19648712462036.55答：每米長(zhǎng)管路每秒鐘冷凝的蒸汽量為3.89×10-5kg ；保溫層外表面的溫度為36.55。五、流率為0.020kmol/(s.m2)的空氣混合氣中含氨體積分?jǐn)?shù)為3%，擬采用逆流吸收來回收其中的96%的氨，塔頂淋入摩爾分?jǐn)?shù)為0.00005的稀氨水濾液，設(shè)計(jì)采用的液氣比為最小液氣比的1.8倍，操作范圍內(nèi)物系服從亨利定律y=1.2x，所用填料的總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.055kmol/(s.m3)。試求：（1）液體在塔底的摩爾分?jǐn)?shù)x1；（6分） （2）全塔的平均推動(dòng)力ym；（7分） （3）所需填料層高

19、度m.（7分）解：據(jù)題意，知：G0.020kmol/(s·)， y1=3%=0.03， x2=0.00005，（L/G）=1.8（L/G）min， ye=1.2x， ky·a0.055kmol/(s·m3)y2= y1(1-)=0.03×(1-96%)=0.0012，x1e=y1/m=0.03/1.2=0.025（1） （L/G）min(y1-y2)/( x1e-x2)(0.03-0.0012)/(0.025-0.00005)=1.1543（L/G）=1.8（L/G）min1.8×1.1543=2.07774（L/G）(y1-y2)/( x1-

20、x2)x1=x2+(y1-y2)/（L/G）=0.00005+(0.03-0.0012)/2.07774=0.01391(2) y1=y1-m.x1=0.03-1.2×0.01391=0.013307y2=y2-m.x2=0.0012-1.2×0.00005=0.00114ym=(y1-y2)/ln(y1/y2)=(0.013307-0.00114)/ln(0.013307/0.00114)=0.012167/ln11.672807=0.012167/2.45726=0.004951(3) HOG=G/ ky·a=0.020/0.055=0.3636m NOG=(

21、y1-y2)/ym=(0.03-0.0012)/0.004951=0.0288/0.004951=5.817 H= HOG×NOG=0.3636×5.817=2.12m答：通過計(jì)算知：（1）液體在塔底的摩爾分?jǐn)?shù)x1為0.014；（2）全塔的平均推動(dòng)力ym為0.0050；（3）所需填料層高度為2.12m。六、在一連續(xù)精餾塔中分離某理想溶液，原料液濃度XF=0.45，塔頂餾出液濃度XD=0.98,回流比為最小回流比的1.5倍，進(jìn)料狀態(tài)q=1.2，操作條件下溶液的相對(duì)揮發(fā)度=2.0，塔頂采用全凝器，試問：（1）精餾段的操作線方程；（8分）（2）第二塊理論板上的氣相組成及液相組成。

22、（4分）解：（1）先求出最小回流比條件下，兩操作線的交點(diǎn)在相平衡線上的坐標(biāo)位置(xe,ye)：即解下列方程組：y=x/1+(-1)x=2x/(1+x)(1)y=qx/(q-1)-xf/(q-1)=1.2x/0.2-0.45/0.2=6x-2.25(2)x=xe=0.484, y=ye=0.652由Rmin/(Rmin+1)=(Xd-ye)/(Xd-xe)=(0.98-0.652)/(0.98-0.484)=0.6613Rmin=1.9525，R=1.5Rmin=2.9287精餾段的操作線方程：y=Rx/(R+1)+xd/(R+1)=2.9287x/(2.9287+1)+0.98/(2.9287

23、+1)=0.7455x+0.2494(1) N=1: y1=xd=0.98，由y1=x1/1+(-1)x1=2x1/(1+x1)=0.98, 解得：x1=0.96;N=2:y2=0.7455x1+0.2494=0.7455×0.96+0.2494=0.965由y2=x2/1+(-1)x2=2x2/(1+x2)=0.965, 解得：x2=0.932;所以，第二塊理論板上的氣相組成y2=0.965及液相組成x2=0.932;化工原理計(jì)算題3二、 用泵將儲(chǔ)槽中的石油以40噸/h的流率經(jīng)過108×4mm的管子輸送到高位槽。兩槽上方均通大氣，兩槽的液面差為20m,管子總長(zhǎng)為45m(所

24、有局部的當(dāng)量長(zhǎng)度均計(jì)算在內(nèi)),試計(jì)算:(1) 泵輸送25的石油所需要的揚(yáng)程He；(8分)(2) 若泵的效率為60%，計(jì)算軸功率P為多少KW？(4分)已知25的石油密度為860kg/m3,粘度為2.43Pa.s。解：取儲(chǔ)油槽內(nèi)油面為截面11，高位槽內(nèi)油面為截面22，則有：P1/u12/2Z1gheP2/u22/2Z2ghf已知u10，Z10，u20，Z220m，P1P20（表壓），860 kg/m3=2.43Pa.s, qv=40T/h=40000/860=46.51m3/h=0.01292m3/s管內(nèi)流速u=qv/A=0.01292/(3.1416×0.12/4)=1.645m/sR

25、e=du/=0.1×1.645×860/2.43=58.22<2000，層流=64/Re=64/58.22=1.10hf=×(l+le)/d×u2/2=1.10×45/0.1×1.6452/2=669.74J/kg代入機(jī)械能衡算式：000he0020×9.807669.74he865.88J/kgHe88.29J/NPegHeqvgHeqm9.807×88.29×(40000/3600)9620W9.62kWPaPe/9.62/0.616.0kW答：泵輸送石油所需要的揚(yáng)程He為88.29米，泵的軸功

26、率為16.0kW 三、在恒壓下對(duì)某種懸浮液進(jìn)行過濾，過濾10min得濾液10L，再過濾10min又得濾液6L。如果繼續(xù)過濾20min，又可得濾液多少L？（10分）解：對(duì)恒壓過濾，有：V22VeVKA2據(jù)題意，知：110min時(shí), V110L；220min時(shí), V216L；代入上式：10220Ve10KA2 （1）16232Ve20KA2 （2） 聯(lián)立上式，解得：Ve=7,KA224即：V2+14V24310+10+2040min時(shí)，代人，得V324.76L V24.76-10-68.76L答：再過濾20min.后又得濾液8.76L。四、 用一傳熱面積為3m2的單程列管式換熱器，用初溫為10的水

27、將機(jī)油由200冷卻至100，水走管內(nèi)，油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1000kg/h和1200kg/h, 其比熱分別為4.18kJ/kg.K和2.0kJ/kg.K; 水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為2000W/m2.K和250W/m2.K, 兩流體呈逆流流動(dòng)，忽略管壁和污垢熱阻。(1) 計(jì)算說明該換熱器是否合用？（7分）(2) 夏天當(dāng)水的初溫達(dá)到30時(shí)，該換熱器是否合用？（4分）如何解決？請(qǐng)定量計(jì)算(假設(shè)傳熱系數(shù)不變)（6分）解：已知：A=3m2; t1=10, T1=200,T2=100; qm1=1000kg/h=0.2777778kg/s, qm2=1200kg/h=0.33333

28、3kg/s; Cp1=4.18J/kg.K=4180J/kg.K, Cp2=2.0kJ/kg.K=2000J/kg.K; 1=2000W/m2.K, 2=250W/m2.K;(1) 由熱量衡算式：qm1×Cp1×(t2-t1)=qm2×Cp2×(T1-T2),即：1000×4.18×(t2-10)=1200×2.0×(200-100)，得t2=67.4，Q= qm2×Cp2×(T1-T2) =0.333333×2000×(200-100)=66666.67J/s因?yàn)?，壁阻忽?/p>

29、，所以：1/K1/11/2=1/2000+1/250=0.0005+0.004=0.0045, K=222.22 W/m2.K因?yàn)槭悄媪鳎裕簍1=T2-t1=100-10=90，t2=T1-t2=200-67.4=132.6,t2/t12，tm=(t1+t2)/2=(90+132.6)/2=111.3,要求的換熱面積A=Q/(Ktm)=66666.67/(222.22×111.3)=2.7m2<實(shí)際換熱器面積3m3所以，該換熱器可用；（2）夏天時(shí)，t1=30, 則t2=67.4+(30-10)=87.4, t1=T2-t1=100-30=70，t2=T1-t2=200-87

30、.4=112.6,t2/t12，tm=(t1+t2)/2=(70+112.6)/2=91.3, K值不變，要求的換熱面積A=Q/(Ktm)=66666.67/(222.22×91.3)=3.29m2>實(shí)際換熱器面積3m3所以，原操作條件下，該換熱器不可用。（3）解決辦法：增加冷卻水流量，讓出口溫度下降，tm增加，使需要的換熱面積至少減少到3 m2，具體計(jì)算如下：tmQ/KA=66666.67/(222.22×3)=100.t1=T2-t1=100-30=70，t2=T1-t2=200-t2, 設(shè)t2/t1<2, 則：tm=(70+200-t2)/2=135-t2

31、/2=100, 解得t2=70檢驗(yàn)：t2=T1-t2=200-t2=200-70=130，t2/t1<2 假設(shè)成立。qm1×4.18×(70-30)=1200×2.0×(200-100)qm1=1435.4kg/h.所以，當(dāng)冷卻水的流量增加到1450kg/h時(shí)，原換熱器仍可以使用。五、在逆流吸收塔中，用清水逆流吸收混合氣中溶質(zhì)組分A?；旌蠚怏w處理量為0.02kmol/(s.m2),進(jìn)塔氣體中含A5%（體積%），吸收率為95%，操作條件下相平衡關(guān)系為Y=2.67X(式中X、Y為摩爾分率)，如用水量L為最小用水量的1.3倍，填料的總傳質(zhì)系數(shù)Ky.a=0

32、.05kmol/(s.m3),則：（1） 用水量為多少kmol/(s.m2)；（6分）；（2） 吸收液出口濃度為多少？（4分）；（3） 填料層高度為多少？（4分）；解：(1) 據(jù)題意，知：G0.02kmol/(s.m2)， y1=5%=0.05， x2=0，（L/G）=1.3（L/G）min， m=2.67， ky·a0.055kmol/(s·m3)y2= y1(1-)=0.05×(1-95%)=0.0025，x1e=y1/m=0.05/2.67=0.01873（1） （L/G）min(y1-y2)/( x1e-x2)(0.05-0.0025)/(0.01873-

33、0)=2.536（L/G）=1.3（L/G）min1.3×2.536=3.297L=3.297G=3.297×0.02=0.066 kmol/(s.m2)所以，吸收塔用水量為0.066 kmol/(s.m2)(2)（L/G）(y1-y2)/( x1-x2)x1=x2+(y1-y2)/ （L/G）=0+(0.05-0.0025)/3.297=0.0144吸收液出口濃度為0.0144；(2)HOGG/ Ky·a0.02/0.050.4my1=y1mx10.052.67×0.01440.01155y2=y2mx20.0025-00.0025ym（y1-y2）/

34、ln(y1/y2)（0.01155-0.0025）/ln（0.01155/0.0025）0.0059135NOG（y1-y2）/ym（0.05-0.0025）/0.00591358.032H= HOG×NOG=0.4×8.032=3.21m填料層高度需要3.21m.六、在一常壓連續(xù)精餾塔中分離某理想溶液，原料液濃度XF=0.45，塔頂餾出液濃度XD=0.98,回流比為最小回流比的1.5倍，進(jìn)料狀態(tài)q=1.2，操作條件下溶液的相對(duì)揮發(fā)度=2.0，塔頂采用全凝器，試問：（1）精餾段的操作線方程；（8分）（2）第二塊理論板上的氣相組成及液相組成。（4分）解：（1）先求出最小回流比

35、條件下，兩操作線的交點(diǎn)在相平衡線上的坐標(biāo)位置(xe,ye)：即解下列方程組：y=x/1+(-1)x=2x/(1+x)(1)y=qx/(q-1)-xf/(q-1)=1.2x/0.2-0.45/0.2=6x-2.25(2)x=xe=0.484, y=ye=0.652由Rmin/(Rmin+1)=(Xd-ye)/(Xd-xe)=(0.98-0.652)/(0.98-0.484)=0.6613Rmin=1.9525，R=1.5Rmin=2.9287精餾段的操作線方程：y=Rx/(R+1)+xd/(R+1)=2.9287x/(2.9287+1)+0.98/(2.9287+1)=0.7455x+0.249

36、4（2） N=1: y1=xd=0.98，由y1=x1/1+(-1)x1=2x1/(1+x1)=0.98, 解得：x1=0.96;N=2:y2=0.7455x1+0.2494=0.7455×0.96+0.2494=0.965由y2=x2/1+(-1)x2=2x2/(1+x2)=0.965, 解得：x2=0.932;所以，第二塊理論板上的氣相組成y2=0.965及液相組成x2=0.932;化工原理計(jì)算題42、 用泵從儲(chǔ)油池向高位槽輸送礦物油，礦物油的密度為960kg/m3,流量為38400(kg/h)，高位槽進(jìn)液管管口比儲(chǔ)油池中的油面高20米，且均為常壓。輸油管為108×4m

37、m，礦物油流經(jīng)全部管道的能量損失(壓頭損失)為10(米)。若泵的效率為60%，試計(jì)算泵的軸功率(千瓦)。（12分）解：取儲(chǔ)油槽內(nèi)油面為截面11，高位槽內(nèi)進(jìn)液管管口處外截面為截面22，則有：P1/u12/2Z1gHeP2/u22/2Z2ghf已知u10，Z10，u20，Z220m，P20（表壓），hf10m油柱, 960 kg/m3代入機(jī)械能衡算式：000He0020×9.80710×9.807he30×9.807294.21J/kgHe30J/NPegHeQvgHeQm9.807×30×(38400/3600)3138.24W3.138kWPa

38、Pe/3.138/0.65.23kW答：泵的軸功率為5.23kW 三、某板框壓濾機(jī)恒壓下進(jìn)行過濾，過濾30min.得到濾液3m3。試計(jì)算再過濾30min.后又得濾液若干m3？過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。解：對(duì)恒壓過濾，有：V22VeVKA2已知：Ve0，130min, V13m3；代入上式： 32KA2×30，KA20.3即：V20.3230+3060min, V2（0.3×60）1/24.245m3 V4.24531.245m3答：再過濾60min.后又得濾液1.245m3。四.68×4的無縫鋼管內(nèi)通過133的飽和蒸汽，管外包35mm厚的保溫層（0.08W/m

39、83;K），該管露置于溫度為20的大氣中。已知管內(nèi)壁與蒸汽的給熱系數(shù)15000W/·K，保溫層外表面與大氣的給熱系數(shù)210W/·K。（忽略管壁熱阻）。試求：（1） 每米長(zhǎng)管路每秒鐘損失的熱量J/s·m。（2） 保溫層外表面的溫度。解：依據(jù)題意，傳熱過程為：Q(133汽)壁內(nèi)表面（60mmD1=60mm）（1=4mmDm1=64mm）壁外表面（D2=68mm）（保溫層2=35mmDm2=（138-68）/ln(138/68)=98.9mm）保溫層外表面（D3=138mm）大氣（20）（1）每米長(zhǎng)管路每秒鐘損失的熱量J/s·mQKAtm 1/KA1/1A11

40、/1Am12/2Am21/2A21/(1D1L)2/(2Dm2L ) 1/(2D3L)1/(5000×3.1416×0.060×1)0.035/(0.08×3.1416×0.0989×1)1/(10×3.1416×0.138×1)0.001061031.4080915020.2306587981.63981133 KA0.6098W/K 管內(nèi)為蒸汽，管外為大氣，tmt汽t氣13320113 QKAtm0.6098×11368.91W （2）保溫層外表面的溫度t外（） QKAtm2A3(t外20)

41、10×3.1416×0.138×1×(t外20)68.91 t外68.91×0.2306587982035.89答：每米長(zhǎng)管路每秒鐘損失的熱量為68.91J/s；保溫層外表面的溫度為35.89。五某廠有一填料吸收塔，直徑為880mm，填料層高為6m，所用填料為56mm的拉西環(huán)。在25及1atm.時(shí)，每小時(shí)處理2000m3含6（體積）丙酮的空氣丙酮混合氣，處理時(shí)用水作溶劑，塔頂送出的尾氣中含丙酮0.285%(體積)，塔底送出的溶液中每1kg含丙酮61.2g，操作條件下平衡關(guān)系為y=2x。根據(jù)上述所測(cè)出的數(shù)據(jù)，試計(jì)算：（1）氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa

42、，？（5分）（2）在目前情況下，每小時(shí)可回收多少丙酮？（5分）（3）若把填料層加高3m，又可回收多少丙酮？（丙酮的分子量為58）（6分）解：P101.3kPa，y10.06，V2000m3/h, T273.1525298.15，y20.00285,x1(61.2/58)/(61.2/58)+(938.8/18)0.01983 x20(1) GN/A(PV/RT)/(×D2/4)4PV/(RTD2) 4×101.3×(2000/3600)/(3.1416×8.314×298.15×0.882) 0.03733kmol/(s·)y1=y1