化工原理試題3

1、3. 一、填空題某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為13.3x103Pa,則設(shè)備內(nèi)的絕對壓強為,表壓強為。已知該地區(qū)大氣壓強為98.7X103Pa。2.某設(shè)備的進(jìn)、出口壓強分別為1200mmF2O（真空度）和1.6kgf/cm2（表壓）。若當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmHg,設(shè)備進(jìn)、出口的壓強差為0（用SI制表?。┮惶坠軗Q熱器的內(nèi)管外徑為80mm,外管內(nèi)徑為150mm,其環(huán)隙的當(dāng)量直徑為。4. 有一內(nèi)徑為25mm的水管，如管中水的流速為1.0m/s,管中水的流動類型;管中水保持層流狀態(tài)的最大流速（水的密度p=1000kg/m3,粘度小=1cp）。5. 一定量的液體在圓形直管內(nèi)作滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑

2、減至原有的一半，因流動阻力產(chǎn)生的能量損失為原來的倍。6. 用108X4mm的鋼管從水塔將水引至車間，管路長度150m（包括管件的當(dāng)量長度）。若此管路的全部能量損失為118J/kg,此管路輸水量為m3/h。（管路摩擦系數(shù)可取為0.02，水的密度取為1000kg/m3）離心泵啟動前灌泵，是為了防止現(xiàn)象發(fā)生；離心泵的實際安裝高度小丁允許安裝高度，就可防止現(xiàn)象發(fā)生。7. 離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是;往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)是采用離心泵停車時要。離心泵裝置中吸入管路的的作用是防止啟動前灌入的液體從泵內(nèi)流出。一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20C升至50C,則其沉降速度將。8. 降塵室的生產(chǎn)

3、能力與降塵室的和有關(guān)。9. 板框壓濾機中，最終的過濾速率是洗滌速率的倍在一套板框過濾機中，板有種構(gòu)造，框有種構(gòu)造熱傳遞的基本方式為、和。10. 灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比，稱為物體的。11. 在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則傳熱管的壁溫接近的溫度。12. 在一間壁式換熱器中，用裂化渣油來加熱原油。裂化渣油的初溫為300C,終溫為200C,原油的初溫為25C,終溫為150C,則并流時平均溫度差,逆流時半均溫度差o若一表面溫度為20C的物體的輻射能力為398W/m2,則該物體的黑度為0為減少圓形管導(dǎo)熱損失，采用包覆2種保溫材料a、b,若它們厚度相同，導(dǎo)熱系數(shù)la>lb

4、，則包覆的順序從內(nèi)到外依次為溶液被加熱到鼓起第一個氣泡時的溫度稱為溫度；氣相混合物被冷卻到有第一滴液滴析出時的溫度稱為溫度。13. 當(dāng)泡點進(jìn)料時，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=;當(dāng)飽和蒸氣進(jìn)料時，q=0在兩組分蒸8留分離中，若組分相對揮發(fā)度越大，則表明分離（越易，越難，不確定）；若相對揮發(fā)度a=,則不能用普通精僻方法分離該混合液。14. 完成一個精僻操作的兩個必要條件是和塔底上升蒸氣。25.對于正在操作中的精僻塔，若加大操作回流比，則塔頂產(chǎn)品濃度會。二、計算題1.用168X9mm的鋼管輸送原油。管線總長100km,油量為60000kg/h,油管最大抗壓能力為1.57X107Pa。已知50C時油的密度為89

5、0kg/m3,粘度為181cp。假定輸油管水平放置，其局部阻力忽略不計。問：為完成上述輸油任務(wù)，中途需設(shè)幾個加壓站？在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計，以測量兩截面之間的壓強差。當(dāng)水的流量為10800kg/h時，U管壓差計讀數(shù)R為100mm。粗、細(xì)管的直徑分別為60X3.5mm與42X3mm。計算：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失；（2）與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭娊禐槎嗌貾a?（水的密度取為1000kg/m3）在圖示裝置中，水管直徑為57X3.5mm。當(dāng)閥門全閉時，壓力表讀數(shù)為0.3大氣壓，而在閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至0.2大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭

6、損失為0.5mH2O，求水的流量為若干m3/h?用泵將水從水池送至高位槽。高位槽液面高丁水池液面50m,管路全部能量損失為20J/kg，流量為36m3/h,高位槽與水池均為敞口。若泵的效率為60%，求泵的軸功率。（水的密度取為1000kg/m3）某臺板框式壓濾機的過濾面積為0.2m2，在壓差為1.5at下，以包壓操作方式過濾一種懸浮液，2小時后得濾液40m2,過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計，試求：（1）若過濾面積加倍，其它情況不變，可得濾液多少m3?（2）若將操作時間縮短一半，其它情況不變，可得濾液多少m3?（3）若在原壓差下過濾2小時后，用5m3的水洗滌濾渣，需要多長洗滌時間？在試驗裝置中過濾鈦白

7、的水懸浮液，過濾壓力為3at（表壓），求得過濾常數(shù)如下：K=5X10-5m2/s,qe=0.01m3/m2。乂測出濾渣體積與濾液體積之比c=0.08m3/m3?，F(xiàn)要用工業(yè)壓濾機過濾同樣的料液，過濾壓力及所用濾布亦與實驗時相同。壓濾機型號為BMY33/810-45。這一型號設(shè)備濾框空處長與寬均為810mm,厚度為45mm，共有26個框，過濾面積為33m2,框內(nèi)總?cè)萘繛?.760m3。試計算：(1)過濾進(jìn)行到框內(nèi)全部充滿濾渣所需要過濾時間；(2)過濾后用相當(dāng)丁濾液量1/10的活水進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時間;(3)洗滌后卸渣、活理、裝合等共需要40分鐘，求每臺壓濾機的生產(chǎn)能力，分別以每小時平均可得多少

8、濾渣計。在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15C和40C,油的進(jìn)、出口溫度分別為150C和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80C,設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為1m,求將此換熱器的管長增加多少米才能滿足要求。換熱器的熱損失可忽略。一單程列管式換熱器，由直徑為25X2.5mm的鋼管束組成。苯在換熱器的管內(nèi)流動，流量為1.25kg/s，由80C冷卻到30C,冷卻水在管問和苯呈逆流流動，進(jìn)口水溫為20C,出口不超過50C。已知水側(cè)和苯側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為1.70和0.85kW/(m2-C),污垢熱阻和換熱器的熱損失可忽略，求換熱器的傳熱面積。苯的

9、平均比熱為1.9kJ/(kgC)，管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m-C)。1. 氯仿(CHCl3)和四氯化碳(CCl4)的混合物在一連續(xù)精僻塔中分離。僻出液中氯仿的濃度為0.95(摩爾分率)，僻出液流量為50kmol/h,平均相對揮發(fā)度以=1.6，回流比R=2。求：(1)塔頂?shù)诙K塔板上升的氣相組成；(2)精僻段各板上升蒸氣量V及下降液體量L(以kmol/h表示)。2. 今有含苯40%和甲苯60%(摩爾白分?jǐn)?shù)，下同)的混合液，欲用精僻塔分離出含苯95%的塔頂產(chǎn)品。進(jìn)料為飽和液體，塔內(nèi)平均相對揮發(fā)度為2.5若操作回流比取為最小回流比的1.5倍，寫出精僻段操作線方程。答案一、填空題1.85.4X1

10、03Pa;-13.3X103Pa2.-1.687X105Pa70mm4.湍流；0.08m/s5.166.79.13m3/h7氣縛；氣蝕8.改變閥門開度；旁路調(diào)節(jié)9.先關(guān)出口閥后斷電10.底閥11.下降12.長；寬13.414.2;115.導(dǎo)熱；對流；輻射。16.黑度17.飽和蒸氣18.131.98C;162.8C19.0.9520.b、a21.泡點；露點22.1;023.越易；124.塔頂液相回流25.提高二、計算題1.解：u1=u2,Z1=Z2,P由2u=V/A=(60000/890)/(3600X0.785X0.152)=1.06m/sRe=dup/p=0.15X1.06X890/(181

11、X10-3)=782層流入=64/Re=64/782=0.0818P=入(l/d)(u2/2)p=0.0818X(105/0.15)X(1.062/2)2.72X107PaX890=n=2.72X107/(1.57X107)=1.73中途應(yīng)設(shè)一個加壓站2.解：(1)1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失設(shè)導(dǎo)管在上游的連接處為截面1-1'，下游的連接處為截面2-2'通過管軸作基準(zhǔn)水平面。在兩截面問列柏努利方程式中Z1=Z2=010800U=2.953600x-x0.0361xlQOO4m/s10SOC.=L.3o3迥x-xOWS2xlOQO4m/sP1=9.glxO.l=CJ81i-J/

12、kg將以上各數(shù)值代入柏努利方程式，解得皿=。朝，些些-J/kg(2)與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭娊?'一i"'一一"N/m23.解：閥門全閉時，由P2=pgH,H=0.3X1.013X105/(1000X9.81)=3.1m即水槽液面距閥門中心線的高度為3.1m。閥門開啟時，以水槽液面為上游截面1-1',壓力表處為下游截面2-2',管路中心線為基準(zhǔn)水平面。在兩截面問列柏努利方程式ZL+旦=%+里+-ZhF2gPS2gpgg3. Z1=H=3m,Z2=0,P1=0,P2=0.2X1.013X105Pa,u1q0,2hf/g=0.5mH2O代入上式3.

13、1=0.2X1.013X105/(1000X9.81)+口/(2X9.81)+0.5解得u2=3.24m/sVh=(兀/4)d2uX3600=22.9m3/h,以水池液面為基準(zhǔn)水解：設(shè)水池液面為1-1'截面，高位槽液面為2-2'平面，在兩截面問歹0柏努利方程式。=gZ3+2p2pZ1=0,Z2=50m,u1q0,u2q0,P1:=P2=0(表壓),Zhf=20J/kgwe=9.81X50+20=510.5J/kg水的質(zhì)量流率ws=36X1000/3600=:10kg/s有效功率Ne=we-ws=510.5x10=5105W軸功率N=5105/0.6=8508.3W解：(1)因為

14、包壓過濾，且不考慮過濾介質(zhì)阻力所以V2=KA2q2/V1=A2/A12=V1A2/A1=2'40=80m2(2)V22/V12=q2/q1V2=V1(q2/q1)1/2=40'(1/2)0.5=28.3m2(3)由V2=KA2q微分后：2VdV=KA2dqdV/dq=KA2/2V(dV/dq)W=(dV/dq)E/4=KA2/8V=V/8q=40/(8'2)=2.5m2/hqW=5/2.5=2h解(1)一個操作周期可得濾液體積uSE悟體積框內(nèi)總?cè)菪?.76m3K=Q5nr廣+2/匕二曲勺目=9.5，心9.5過.335x10x332=71=0.01x33=0.33m3=1

15、772.65(2)最終過濾速率由過濾基本方程微分求得:dVd&=上=件喧=27偵。喝卵2(K+P；)2(9.5+0.33)洗滌速率為最終過濾速率的1/4。洗滌水量為:Vw=。*=095m牛=_=1372s伽以應(yīng)2-77xW3(3)操作周期為:如=外+跖+佐=1773+40x60+1372=5545s生產(chǎn)能力:Q=3(F1蚤=隊必4E液小時Q=Qgfi.2x0.DB=0.496m3ig餅/小時解：原平均溫度差A(yù)t1=150-15=135C,t2=100-40=60Ctm=(135-60)/ln(135/60)=92.5C由熱量衡算Q=WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)Wh

16、Cph/WcCpc=(t2-t1)/(T1-T2)=(40-15)/(150-100)=0.5當(dāng)油的溫度降至80C時，由熱量衡算得Q=WhCph(150-80)=WcCpc(t2'-15)0.5或WhCph/WcCpc=解得t2'=50(t2'-15C/(150-80)新的平均溫度差，t1=150-15=135C,t2=80-50=30C,tm'=(135-30)/ln(135/30)=69.8C由傳熱速率方程可分別得原換熱器WhCph(150-100)=KSqm=Kn兀dL(92.5新?lián)Q熱器WhCph(150-80)=KS'Atm=KwdL'(69.8)L'=(70/50)X4. (92.5/69.8)X1=1.855mL=1.855-1=0.855m解：由總傳熱速率方程式(T1-T2)=1.25X1.9X103X(80式中Q=WhCph-30)=118.8kW0JD2500025xO.OQJ,1055xO.D2+0.045L7伽一如)倒20)AtjIn30-5030-20118.80472xl8.20L472解：(1)由題知，y1=xD=0.95,R