華南理工大學851化工原理計算題匯總

1、gH2gH22其中，四、計算題(共45分，每小題15分)1、如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83X3.5mm,泵的進出口管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度H為4.8m，壓力表安裝位置離貯槽的水面高度H為5m。當輸水量為236m3/h時，進水管道全部阻力損失為1.96J/kg，出水管道全部阻力損失為4.9J/kg，壓力表讀數(shù)為2.452X105Pa,泵的效率為70%,水的密度p為1000kg/m3,試求：兩槽液面的高度差H為多少？泵所需的實際功率為多少kW?真空表的讀數(shù)為多少kgf/cm2?1、解：(1)兩槽液面的高度差H在壓

2、力表所在截面2-2與高位槽液面3-3間列柏努利方程，以貯槽液面為基準水平面，得:+UL+生=gH+U3+邑+工hTOC o 1-5 h z2p2pf，2-3工h=4.9J/kg,u=0,p=0, HYPERLINK l bookmark2 o Current Document f,2-333=p2.452X105Pa,H=5m,u=Vs/A=2.205m/s222代入上式得：=29.74m=5+込+2452%105-竺代入上式得：=29.74m HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2x9.811000 x9.819.81(2)泵所需的實際功率在貯槽

3、液面0-0與高位槽液面3-3間列柏努利方程，以貯槽液面為基準水平面，有:u2gH+亠+o2其中，工hf,0-3厶+W=gH+U2+電+丫hpe2pf,0-3=6.864.9J/kg,u=u=0,p=p=0,2323H=0，0H=29.4mNNn=70%，N=,代入方程求得：W=298.64J/kge故N=WxW=2986.4w，ese(3)真空表的讀數(shù)在貯槽液面0-0與真空表截面1-1間列柏努利方程，有p+工pgH0u2pu2+亠+4+=gH+亠+2p12hf,0-1其中代工h=1.96J/kgf,0-1,入H=0，0上u=0,0p=0,H=4.8m,01u=2.205m/s1得p=1000(

4、9.81x4.8+2.2052+1.96)=-5.15x104Pa=-0.525kgf/cm212在由118根025x2.5，長為3m的鋼管組成的列管式換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣，空氣走管程。已知加熱蒸汽的溫度為132.9C，空氣的質(zhì)量流量為7200kg/h，空氣的進、出口溫度分別20C和60C，操作條件下的空氣比熱為1.005kJ/(kgC),空氣的對流給熱系數(shù)為50W/(m2C),蒸汽冷凝給熱系數(shù)為8000W/(m2C),假定管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失可忽略不計。試求：加熱空氣需要的熱量Q為多少？以管子外表面為基準的總傳熱系數(shù)K為多少？(3)此換熱器能否完成生產(chǎn)任務(wù)？2、解：(1)Q二

5、wcC-1)=7200/3600 x1.005x(60-20)=80.4kJ/s2p221(2)11(2)K2=1d=10.02=39.8W/m2C)+2+hdh80000.02x50(3)211A2=118x3.14159x0.025x3=27.8m2(3)AtmTOC o 1-5 h zAt-At-40AtmC=ii=91.45CiAti72.9 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document ln4ln HYPERLINK l bookmark124 o Current Document At112.92Q=KAAt=39.8x27.8x91.45=1

6、01184J/s=101.184kJ/s，能夠完成生產(chǎn)任22m務(wù)。3、以某板框式壓濾機在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機的濾框尺寸為810X810X25(mm),共有37個框。已測出過濾常數(shù)K=10-4m2/s,qe=0.01m3/m2,9e=1so若已知單位面積上通過的濾液量為0.15m3/m2,所用洗水量為濾液量的1/5。求:過濾面積和濾框內(nèi)的總?cè)萘浚贿^濾所需的時間；洗滌時間；3、1)過濾面積A=2LBZ=2X0.81X0.81X37=48.6m2濾框總?cè)莘eVz=LB5Z=0.81X0.81X0.025X37=0.607m3過濾時間(q+qe)2=K(0+0e)(0.15+0.01)

7、2=10-4(8+1)0=255s洗滌時間0w=8(q+qe)qw/5K=8X(0.15+0.01)X0.15/(5X10-4)=348s四、計算題(共45分，每小題15分)1、用離心泵由真空度為48kPa的容器中輸送液體，所選用泵的需要氣蝕余量為49kPa。該液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓為26.66kPa,密度為900kg/m3,吸入管道因阻力損失的壓頭為0.20米液柱,試決定泵的安裝位置。若泵入口端容器改為敞口,該泵又應(yīng)如何安裝？2、在一內(nèi)鋼管為180 x10mm的套管換熱器中，將流量為3500kg/h的某液態(tài)烴從100弋冷卻到60oC,其平均比熱為2380J/(kgK)。環(huán)隙逆流走冷卻水

8、，其進出口溫度分別為40oC和50弋，平均比熱為4174J/(kgK)。內(nèi)管內(nèi)外側(cè)對流傳熱系數(shù)分別為2000W/(m2K)和3000W/(m2K)，鋼的導熱系數(shù)可取為45W/(mK)。假定熱損失和污垢熱阻可以忽略。試求：冷卻水用量；基于內(nèi)管外側(cè)面積的總傳熱系數(shù)；對數(shù)平均溫差；內(nèi)管外側(cè)傳熱面積。3、某板框壓濾機共有10個框,框空長、寬各為500mm,在一定壓力下恒壓過濾30min后，獲得濾液5m3,假設(shè)濾布阻力可以忽略不計，試求：(1)過濾常數(shù)K;(2)如果再過濾30min,還能獲得多少m3濾液？四、計算題(共45分)解：(1)由題意知P=900kg/m3,P=26.66kPa,丫H=0.2m,

9、vPgAh=49kPa,P=10130048000=53300Pa1叮90071叮90079.807心00-26660-49000)一2刀九由于求出的允許安裝高度是負值,故要求泵的進口安裝在水槽液面的下方2.72m,所以,實際安裝高度可取,-2.73-1=-3.73m,(2)由于容器敞口,P=101300Pa,aH=H=-(101300-26660-49000)-0.2=2.705m,g900 x9.807為安全起見,實際安裝高度可取,2.705-1=1.705m。答：(1)泵的進口安裝在液面下3.73m。(2)泵的進口安裝在液面上方1.705m解：(1)由Wc(T-T)=Wc(t-1)hph

10、12cpc21(T解：(1)由Wc(T-T)=Wc(t-1)hph12cpc21(T-T)3500 x2380 x(100-60)丄2=7982kg/h1丿4174x(50-40)1Wc=十(_pc2(2)d-doildlnodi180-160.180ln160169.80mm2000bd+o九dm1800.01+ao180+16045169.8+3000=1.1314X10_3所以(3)由得K=883.8571W/(m2K)oA1m逆A1A12丄lnA12A1150；2=32.75C150ln-20Q=KSA1=Wc(T-T)om逆hph12Wc(T-T)S=hph1=KA1om逆350 x

11、泅x(!0-6)=3.1975m33600 x883.857x32.75五、計算題（共45分，每小題15分）1、某車間需要安裝一臺換熱器，將流量為30ms/h、濃度為10%的NaOH水溶液由20C預熱到60C。加熱劑為127C的飽和蒸汽（在飽和溫度下排除冷凝水）。該車間現(xiàn)庫存一臺列管式換熱器，其規(guī)格為25X2mm；長度為3m；總管數(shù)72根。試問庫存的換熱器能否滿足傳熱任務(wù)？蒸汽冷凝走殼程，NaOH水溶液走管程。管內(nèi)NaOH水溶液一側(cè)的a=2560W/m2C。蒸汽冷凝一側(cè)的a=10000W/m2C,12鋼的導熱系數(shù)九二46.5w/m-C,污垢熱阻總和工R=0.0003m2-C/w,NaOH水溶液

12、的Cp=3.77kJ/kg.C。2、每小時將2X104kg、45C氯苯用泵從反應(yīng)器A輸送到高位槽B（如下所示）,出口處距反應(yīng)器液面的垂直高度為15m，反應(yīng)器液面上方維持26.7kPa的絕壓，高位槽液面上方為大氣壓，管子為076mmX4mm、長26.6m的不銹鋼管。管線上有兩個全開的閘閥、5個90標準彎頭。45C氯苯的密度為1075kg-m-3,粘度為6.5x10-4Pas。泵的效率為70%，求泵的軸功率。附：入=0.0293，各局部阻3、板框過濾機加壓過濾某懸浮液.一個操作周期內(nèi)過濾20分鐘以后共得濾液4m3（濾餅不可壓縮,介質(zhì)阻力忽略不計）。在一個操作周期內(nèi)共用去輔助時間為30分鐘。求:（1

13、）該機的生產(chǎn)能力為多少？（2）若過濾壓強差加倍,其他條件不變（物性、過濾面積、過濾與輔助時間不變）,該機的生產(chǎn)能力提高了多少?A、計算題（共45分）1、解：對庫存換熱器進行傳熱能力核算Q=KSAt其中oom其中S=加d(L-0.1)=72x3.14x0.025x(3-0.1)=16.4m2ooAtmT】TAtmT】TtIniTt2bd+丁+oaadkdo1ii0.0252tt21】TtIniTt260-20二854C112720In12760丄+00匚+.2X0.25+0.0003=丄100002560 x0.02146.5x0.0231097K二1097w/m2Co換熱器的傳熱速率Q=KSA

14、t=1097x16.4x85.4=1536kwoom該換熱器的熱負荷Q=WC(tt)=30X1100X3.77X(6020)=1382kwLcpc213600因為qql所以庫存的換熱器能夠完成傳熱任務(wù)。S=1382000/1097X85.4=14.8m2O2解：如圖，取1-1、2-2界面,PPgp1=26.7kPa(絕壓),p2=101.3kPaPg22gf,12Z=0,u10絕2解：如圖，取1-1、2-2界面,PPgp1=26.7kPa(絕壓),p2=101.3kPaPg22gf,12Z=0,u10絕壓)Z2以1-1截面為基準面e(+也+丫h15m2X104qv1075x3600=5.168

15、x10-3m3-s-15.168x10-31“=1.42m-s1兀x0.06824=h+2h+5hf,進f,閘f,彎u2Pg+z+十+2gf,12h=h+hf,12f,直f,直hf,局=kLUL=0.0293X26.6d2g1.4220.068X2x9.81=1.178m=(0.5+2x0.17+5x0.75)x1.422=0.4717m2x9.81(101.326.7)x103_1075x9.81_+15+島+1J78+0.4717=2383mNe=HeqVPg=23.83x5.168x10-3x1075x9.81=1.30 x103WN=N=1.30%103二1.86x103W二1.86k

16、Wa耳0.73、(1)生產(chǎn)能力:Q=V/(e+eD)=4/(20+30X60)=4.8(m3/h)(2)V22=2kAPA2e知(V1/V2)2=(2kAPA29)/(2k2APA29).W2=V2V1=6.79(m3/hr)提高(6.7948)/4.8)X100%=41.4%五、計算題(共45分，每小題15分)1在由118根25x2.5，長為3m的鋼管組成的列管式換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣，空氣走管程。已知加熱蒸汽的溫度為132.9C，空氣的質(zhì)量流量為7200kg/h，空氣的進、出口溫度分別20C和60C，操作條件下的空氣比熱為1.005kJ/(kgC),空氣的對流給熱系數(shù)為50W/(m

17、2C),蒸汽冷凝給熱系數(shù)為8000W/(m2C),假定管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失可忽略不計。試求：加熱空氣需要的熱量Q為多少？以管子外表面為基準的總傳熱系數(shù)K為多少？此換熱器能否完成生產(chǎn)任務(wù)？2、現(xiàn)用一虹吸管來輸送相對密度為1.2的某酸液，如附圖示。設(shè)酸液流經(jīng)虹吸管的阻力忽略不計，問：圖A處(管內(nèi))和B處(管內(nèi))的壓強各為多少kN.m-2?若要增大輸送量，你認為對此裝置采用何種改進最為簡單？為什么？B0.6mB0.6m0.2mFA0.In?3、某降塵室長4m、寬2m、高2m,內(nèi)用隔板分成25層，用以除去爐氣中的礦塵。已知礦塵的密度為3000kg.m，爐氣送入降塵室的密度為1.29kg.m，粘度

18、為3.5X105Pa.s，溫度為150C，塵粒直徑在10口m以上，問該降塵室每小時可處理爐氣多少標準m3./h?(爐氣壓力近似為101.3kN.m)四、計算題（共45分）1.、-1)四、計算題（共45分）1.、-1)=7200/3600 x1.005x(60-1亠1K2二1廠而h二39.8W/(m2-C)+2+hdh80000.02x50211A二118x3.14159x0.025x3二27.82At-At40二11二二91.45iAti72.9In4lnAt112.92Q二KAAt二39.8x27.8x91.45二101184J/s二101.18422m務(wù)。解：(1)Q=wct2p221d2

19、二80.4kJ/sm2AtmCkJ/s,能夠完成生產(chǎn)任2、解：在儲槽液面1-1及管內(nèi)A處截面A-A列柏式:Z1g+P1/p+uJ/2=ZAg+PA/p+uA/2+hf1-A(1)在儲槽液面1-1及虹吸管出口內(nèi)側(cè)2-2列柏式：Z1g+P1/P+uj2/2=Z2g+P2/P+u2/2+hf1-2.聯(lián)解（1）（2）得：u2=2.8m.s-1,PA=-4.7kN.m-2（表壓）同時，當液體從1-1連續(xù)流到管內(nèi)B處B-B*時Z1g+P1/P+u21/2=ZBg+pB/p+uB2/2+h1-B0=0.2X9.807+PB/1200+2.82/2PB=-7.06kN.m-2（表壓）（2）VV=nd2u/4當

20、h1-2=0時，u=（2gAZ）1/2欲使Vf,簡單方法是：使df,即換一條直徑較大的虹吸管使uf,則應(yīng)使Zf,即可適當加長虹吸管，使其出口處降低。設(shè)為層流沉降：U=(10X10)(3000-1.29)X9.807/(18X0.035X10)=4.67X10m/.s驗算：Rep=(10X10X4.67X10X1.29)/(0.035X10)=1.72X10aiKi=g=124.5W/(m2C)Q=WcCPc=X1.05X60=201kJ/S100-40。廠=100=655CIn40Q=KA.At即201X13=124.5A.X65.5iimiAi=24.6m2i又，A.=n兀d.L即24.6=

21、300兀X0.020LL=1.31mV3m滿足要求五、計算題（總分45分，每題15分）1、用落球法測定某液體的粘度，將待測液體置于玻璃容器中測得直徑為6.35mm的鋼球在此液體中沉降200mm所需時間為7.32s,已知鋼球的密度7900kg/m3，液體密度為1300kg/m3，計算液體的粘度。2、水從水池的噴嘴口1-1截面垂直向上噴射至大氣，如下圖，設(shè)在大氣中流束截面保持圓形，已知噴嘴內(nèi)直徑d1=20mm，出噴嘴口水流速u1=15m/s。問：在高于噴嘴出口5m處水流的直徑是多大？忽略摩擦阻力。3、在列管式換熱器中，用熱水加熱冷水，熱水流量為4.5x103kg/h，溫度從95C冷卻到55C，冷水

22、溫度從20C升到50C，總傳熱系數(shù)為2.8x103Wm2C試求（1）冷水的流量；（2）兩種流體作逆流流動時所需的傳熱面積；五、計算題(總分45分，每題15分)1、解：假設(shè)沉降發(fā)生在層流區(qū)_d2(p-p)gust18卩故u故uHt60.27320.02732將已知數(shù)值代入上式，得:(0.00635)2(7900-1300)x9.81U=5.309p.s18xo.o2732a核算流型dupRt0.04248eU小于1，假設(shè)成立。2、解：gz+u2/2+p/p=gz+u2/2+p/p111222z=0，z=5m，p=p1212u2/2=gz+u2/2122.152/2=9.81X5+U2/22.u=

23、11.26m/s2又，ud2=ud21122.d=(u/u)i/2d=壬15/1126x0.020=0.0231m21213、解1)a二ScC=4.181V/teC=%=6010咗皿由空斗侶翻=4.5x105x40 x4.181x105/(；3600 x2.3j105x39.S)=1.892五、計算題（總分45分，每題15分）1、某板框壓濾機共有10個框，框空長、寬各為500mm,在一定壓力下恒壓過濾30min后，獲得濾液5m3,假設(shè)濾布阻力可以忽略不計，試求：過濾常數(shù)K;（2）如果再過濾30min,還能獲得多少m3濾液？2、100C的水蒸汽在管殼式換熱器的管外冷凝，冷凝潛熱為258.4kJ/

24、kg，總傳熱系數(shù)為2039w/（m2.K）,傳熱面積為12.75m2,15C的冷卻水以2.25X105kg/h的流量在管內(nèi)流過，設(shè)總傳熱溫差可以用算術(shù)平均值計算，求水蒸汽冷凝量kg/h?3、用泵自敞口貯油池向敞口高位槽輸送礦物油，流量為38.4T/h，高位槽中液面比油池中液面高20m，管路總長（包括閥門及管件的當量長度）430m，進出口阻力不計。管徑為108X4mm,若油在輸送溫度下的密度為960kg/m3,粘度為3430cp,求泵所需的實際功率，設(shè)泵的效率n=50%。五、計算題（總分45分，每題15分）1、解：（1）過濾面積月=叮皿異1咔2=河2d1d130 x60=工曲10m2/s(2)J

25、劃0=護上目漢10州衣$衛(wèi)次卩0+30)乂目0=7.07m3過濾獲得的濾液量A/=7.07-5=2.07m3即，再過濾30min,還能獲得2.02m3濾液。2、Q=GcCpc(t2-11)=/tm,tm=(100-15)+(100-12)/2=(185-12)/2Q=2.25x105x4.18x103x(t2-15)/3600=2039x12.75x(185-t2)/212=23.1CQ=2039x12.75x(185-23)/2=2105kwD=2105X3600/2258.4=3355kg/h3、對貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He二AZ+入(l+le)/d(w/2g)Z=20ml+

26、2e=430md=108-2x4=100mm=0.1mu二Vs/0.785d2=38400/3600X0.785X0.12X960=1.415m/sRe二dup/u=0.1X1.415X960/3430X10-3=39.6100003)L及n0.52x10-3cu1.76x103x0.52x10-3p_6.18r九148流體被加熱，n_4.a_0.023-Re0.8Pr0.4_0.023x165000.8x6.180.4d=834.3w/m2C基于外表面積：0.1480.0211d+1aad022-+25=663+x-1000083420w/m2C(7分)由傳熱基本方程：Q二KAAtm，At_

27、(130-20)-(130-55)mA二旦KAtm130-20ln130-55=91.4C.a=9.24x105x10004.24663x91.4x3600q=d2nuv4m215x103x858=31兀兀d2ux0.022x0.5x360044(根)xx4.24A=d0LnL=1.82m兀x0.025x31（6分）五、計算題（共45分，每小題15分）1、設(shè)計精餾塔分離含苯0.639的苯與甲苯的混合液，混合液的處理量每小時24Kmol/h，要求分離成xD為0.974和x為0.047（均為摩爾分率，下同），混合Dw液在泡點下進料。試求：（1）所得餾出液和殘液的量；Kmol/h（2）最小回流比；（

28、3）求當回流比為最小回流比的2倍時的理論塔板數(shù)和加料位置。2、在常壓填料吸收塔中，以清水吸收焦爐氣中的氨氣。在操作條件下，焦爐氣中氨的濃度Y為0.0134（摩爾比），惰性氣體流量為220Kmol/h，要求回收率不低于99。若吸收劑用量為最小用量的1.5倍，操作條件下平衡關(guān)系為Y=1.2X，塔的橫截面積為1.4m2，氣相體積吸收總系數(shù)KYa=200kmol/（m3h）。求填料層高度。3、有一盤式干燥器，器內(nèi)有50只盤，每盤深度為0.02m，面積為0.7m2，盤內(nèi)裝有濕的無機顏料，物料含水率由1kg（水）/kg（干物料）干燥至0.01kg（水）/kg（干物料）。物料的臨界含水量為0.3kg（水）/

29、kg（干物料），假設(shè)平衡含水量為零。臨界干燥速率為2.091kg/m2h，干燥后物料密度為600kg/m3。試確定所需干燥時間。五、計算題45五、計算題45分）1、解：對全塔進行物料衡算：Fx=Dx+1、解：對全塔進行物料衡算：FDF=D+W即：24=D+W24x0.639=0.974D+0.047W解得：D=15.35kmol/hW=8.65kmol/h即餾出液和殘液的量分別為15.35kmol/h和由氣液相平衡關(guān)系內(nèi)插得：xf=0.639時，yF*=0.813二0.920.974-0.813所以R=二0.92min0.813-0.639R二2R二2x0.92二1.84min計算結(jié)果得：全塔

30、所需理論塔板數(shù)為Nt=10(扣除塔釜)。精餾段所需理論塔板數(shù)為5,即加料位置在第5、6理論塔板之間(從上而下)。2、解：(1)根據(jù)已知條件：X二0；2Y=Y(1E)=0.0134x(199%)=0.00013421ALVLV丿.minY-Y12-Jxm20.01340.000134=1.1881.2TOC o 1-5 h zL(L二1.5二1.5x1.188二1.782VV丿min于是X=V(YY)=x(0.01340.000134)=0.00741L121.782因為平衡線為直線，可用對數(shù)平均推動力法求傳質(zhì)單元數(shù)：AYmYAYmYY*(YY*)1122 HYPERLINK l bookmar

31、k465 o Current Document Y* HYPERLINK l bookmark157 o Current Document ln1-Y*220.01341.2x0.00740.00013410.01341.2x0.0074ln0.000134=0.00124YY0.01340.000134N=亠二二10.6ogAY0.00124m下面求填料層高度H：V220H二二二0.7857mOGKaA200 x1.4YTH=HN=0.7857x10.6二8.3mOGOG答：總傳質(zhì)單元數(shù)為10.7，填料層高度為8.3m。3、解恒速干燥階段所需的時間干燥后產(chǎn)品量G2=50X0.02X0.7X6

32、00絕干物料g=g2/(1+x2)G(X-X)(XG(X-X)(X-X)pVt=c1c=1cx11SUc1SUc(1+X2)1-0.3(50 x0.7)x2.091600 x0.7x0.02x50 x=3.98h1+0.01速降干燥階段所需的時間G,Xt=lXInG,Xt=lXIn-2SUcXc2600 x0.7x0.02x50/1.010.7x50 x2.091x0.3山空=5.80h0.01t=t+1=9.8h12五、計算題（共45分，每小題15分）1、在一連續(xù)精餾塔內(nèi)分離某理想二元混合物。已知進料量為100kmol/h，進料組成為o.5（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同），泡點進料；釜殘液組成

33、為0.05；塔頂采用全凝器；精餾段操作線方程為。試計算：（1）塔頂輕組分的收率；（2）所需的理論板層數(shù)。2、在常壓逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)組分A。進塔氣體組成為0.03（摩爾比，下同），吸收率為99%；出塔液相組成為0.013。操作壓力為101.3kPa，溫度為27C，操作條件下的平衡關(guān)系為（Y、X均為摩爾比）。已知單位塔截面上惰氣流量為54kmol/（m2h），氣相總體積吸收系數(shù)為1.12kmol/（m3hkPa），試求所需填料層高度。3、已知某物料在恒定干燥條件下從初始含水量0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料，共需6小時，物料的臨界含水量X=0.15kg水/k

34、g干料，平衡含水量X*=0.04kg水/kg干料，降速階段的干燥速率曲線可作為直線處理。試求：恒速干燥階段所需時間t及降速階段所需時間t分別為多少？若在同樣條件12下繼續(xù)將物料干燥至0.05kg水/kg干料，還需多少時間？四、計算題（共45分）1、解：塔頂輕組分的收率氏其中可由精餾段操作線方程求出，即kmol/h2、解：氣相進塔組成坯=03氣相出塔組成咕朮V00(173)003液相出塔組成疋廣皿液相進塔組成無=0二眄二20.013=0.026爲*=0蜩=?L-*=0.03-0.026=0.004_AI-Ar2_g.004-0.0003000143In00040.00030.03-0.0003=

35、20.0.03-0.0003=20.7?-0.00143込=貝心沁G=0-476%加.77=9.S6m3、解：X由0.4kg水3、解：X由0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料經(jīng)歷兩個階段:又因ri+r2二湍繼續(xù)干燥時間10.15-0.04蠱3墨”0.05-0.04設(shè)從臨界含水量X0=O.15kg水/kg干料降至X3=O.O5kg10.15-0.04蠱3墨”0.05-0.04J1X.-X*10.15-0.04-231山兀昭0.0S-0.04繼續(xù)干燥所需時間為口一心二1.37r2=1.37xl.E5=2.54繼續(xù)干燥所需時間為五、計算題（共45分，每小題15分）1、用一連續(xù)精餾塔分離

36、甲醇和水的混合物。已知原料中甲醇的摩爾分率為0.35（以下均為摩爾分率），進料量為100kmol/h，泡點進料。塔頂餾出液中甲醇含量為0.95，塔底產(chǎn)品中甲醇濃度為0.04。操作回流比為1.5，泡點回流，間接蒸汽加熱。用作圖法求完成分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)，并計算甲醇的回收率和塔釜蒸發(fā)量。2、欲將某種非多孔性的固體物料在恒定干燥條件下進行間歇干燥?？諝馄叫写颠^物料表面，空氣速度為1m/s。每個周期生產(chǎn)能力為1000kg（干物料），干燥面積共55m2。如果開始時干燥速度為3.06X10一kg（水）/（m2s），試估計：將此物料從0.15kg（水）/kg（干物料）干燥到0.005kg（水）/kg（

37、干物料）時需要多少時間？（已知：臨界水分為0.125kg（水）/kg（干物料），平衡水分近似等于零，并假設(shè)降速階段的干燥速度曲線是直線。）3、某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽?；旌蠚饬魉贋閂=16kol/（h-m2），操作壓力P=101.3kPa。已知容積傳質(zhì)系數(shù)ka=64.6kmol/（h-m3），yka=16.6kmol/（h-m3），相平衡關(guān)系為p=4.62c（式中氣相分壓p的單位是LAAAkPa，平衡濃度單位是!i-.iI）。求：（1）容積總傳質(zhì)系數(shù)Ka及傳質(zhì)單元高度yH；（2）液相阻力占總傳質(zhì)阻力的百分數(shù)。OG五、計算題（共45分）1五、計算題（共45分）1、解：甲醇回收率n=-XX

38、w-XX戶5-0呷竺92.46%(0.95-0.04)x0.35在xy圖上作出平衡曲線。X0.95精餾線截距為D=038R+11.5+1由（0.95，0.95）和（0，0.38）作出精餾線由q=1和（0.35,0.35）作出q線連接（xw，xw）和q線與精餾線的交點得提餾線，ww作圖得理論板數(shù)Nt=7塊，加料位置為第5塊理論板。X-Xfw=X-Xfw=100 xX-XDw0.35-0.040.95-0.04=34.07kmol/h*.*q=1一0=，故Vv=V=(R+1D=1.5+1)x34.07=85.175kmol/h2、解：恒速階段（X1TX）二（0.15T0.125）所需的時間為,55

39、x3.06x10-4降速階段TX）所需的時間為,2GXt2X100055x3.06x10-4降速階段TX）所需的時間為,2GXt2X1000 x0.1250.125cInlIn2.3907x104sSUX55x3.06x1040.0052總時間為t=t+1=2.54x104s=7.05h123、解：（1）由亨利定律PExHcHc-xymxM4.62:.mHc/Pc0.0456cM101.3MMkakac16.6ckmol/h-m3xLMMm0.0456cMka16.6cxM2.75x10-3h-m3/kmol1Ka1+kam=1ka64.6+2.75x10-30.0182h-m3/kmolG1

40、000(0.150.125)tL(XX)1.485x103s1SUc:.Ka54.9kmol/h-m3yV16H0.291（m）OGKa54.9y一、液相阻力占總阻力的百分數(shù)為m/ka2.75x10-30.15115.1%0.15115.1%1/Ka0.0182y五、計算題（共45分，每小題15分）二、一連續(xù)操作的常壓精餾塔用來分離苯-甲苯混合液，原料液流量為500kmol/h，泡點進料，進料濃度為0.5,欲使塔頂含苯0.95，塔底含苯0.05（以上均為摩爾分率）。操作條件下相對揮發(fā)度為2.5，R=1.5Rmin,塔頂蒸汽先進入分凝器，所得冷凝液全作回流，未冷凝的蒸汽進入全凝器，得最后產(chǎn)品。試

41、求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品量；（2）塔頂?shù)谝粚永碚摪迳仙恼羝M成。2、擬在直徑為1m的填料吸收塔中，用清水逆流吸收空氣混合物中的可溶組分，混合氣的處理量為30kmol/h,氣液相平衡關(guān)系為y=2x。已知該可溶組分的進口濃度為8%（摩爾分數(shù)，下同）。現(xiàn)要求其出口濃度不大于1%，取操作液氣比為L/G=2，此時氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.0186kmol/m3.s。試求：（1）操作液氣比為最小液氣比的多少倍？（2）所需的填料層高度。3、在常壓下用連續(xù)干燥器干燥含水1.5%（濕基）的物料。干燥器的處理能力為G1=2.56kg/s，物料進口溫度為25C，產(chǎn)品出口溫度為35C，其中含水0.2%（濕基），

42、絕干物料的比熱為1.842kJ/kg.K，原濕空氣的濕度為0.0165kg水/kg干空氣，在預熱器內(nèi)加熱至95C后再送入干燥器，干燥器中不再補充熱量。已知空氣離開干燥器時的干球溫度為65C，干燥器中熱損失為586kJ/kg汽化水，試求：（1）干燥產(chǎn)品流量；（2）空氣消耗速率（kg干空氣/s）。五、計算題（共45分）解：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品量根據(jù)總的物料衡算和苯的物料衡算得知：F=D+WFXF=DXD+Wxw500=D+W500 x0.5=0.95D+0.05W解出D=250kmol/h,W=250kmol/h（2）求塔頂?shù)谝粔K理論板上升氣相組成因分凝器也起到一塊理論板的作用，所以從分凝器出來的

43、汽相組成y1與回流液組成x0成平D衡關(guān)系，即：D1+1-5xx01+1-5xx00D1+(a-1)x0解得：x0=0.884因系泡點進料,q=1,所以q線與平衡線的交點坐標x=0.5,y可用平衡關(guān)系式求得，即:QQyq=2.5x0.5/(l+1.5x0.5)=0.714xy0.950.714D=1.1030.7140.5RminyxRminyxqqmin因y1與x0成操作關(guān)系，故根據(jù)精餾段操作線方程式可得塔頂?shù)谝粔K塔板上升的蒸汽組成,即y=x+-=1.655x0.8840i9l=0.9091R+10R+11.655+12.655解:(1)操作液氣比與最小液氣比之比據(jù)已知y1=0.08,y2=0

44、.01,x2=0,y=2x0.080.01所以yi/m*(2)填料層高度y】y2Gmm所以yi/m*(2)填料層高度y】y2GmmX0.08/20y】-y2x*X傳質(zhì)單元高度HOGKaQy型込=0.57m冗0.0186xx124由物料衡算式有x=G(y1-y2)/L據(jù)傳質(zhì)單元數(shù)的定義OGdy=fyOGdy=fy1y2yydy=fy1dy=fy1Gy2ymxy2mGy(yy2)L2因mG/L=2/2=1所以NOG=f所以NOG=fy1y2ydyy,y20.080.01712=/0.01y2填料層咼度h=NOQxHOG=7x0.57=3.99m解:(1)干燥產(chǎn)品流率G2=G1(1-w1)/(1-w

45、2)=2.56x(1-0.015)/(1-0.002)=2.527kg/s(2)空氣消耗速率蒸發(fā)水分量W=G1-G2=2.56-2.527=0.033kg/s對干燥器作熱量衡算濕物料帶入熱G2Cmtm1+WCltm12mm1lm1空氣帶入熱LI1濕物料帶出熱G2Cmtm22mm2空氣帶出熱LI2熱損失586W所以G2Cmtm1+WCltm1+LI1=LI2+G2Cmtm2+586W2mm1lm1122mm2又Cm=(1-w2)Cs+w2Cl=(1-0.002)x1.842+0.002x4.187=1.847kJ/kg.KI1=(1.01+1.88x0.0165)x95+2500 x0.0165

46、=140.1kJ/kgI2=(1.01+1.88H2)x65+2500H2=65.65+2622.2H22.527x1.847x25+0.033x4.187x25+140.1L=(65.65+2622.2H2)L+2.527x1.847x35+586x0.033L(74.45-2622.2H2)=62.56(1)又L=0.033/(H2-H1)=0.033/(H2-0.0165)(2)聯(lián)立(1)(2)解得L=4.782kg干空氣/sH2=0.234kg水/kg干空氣五、計算題（每題15分，共45分）1、設(shè)計精餾塔分離含苯0.639的苯與甲苯的混合液，混合液的處理量每小時24Kmol/h，要求分

47、離成xD為0.974和x為0.047（均為摩爾分率，下同），混合Dw液在泡點下進料。試求：（1）所得餾出液和殘液的量；Kmol/h（2）最小回流比；（3）求當回流比為最小回流比的2倍時的理論塔板數(shù)和加料位置。2、在常壓填料吸收塔中，以清水吸收焦爐氣中的氨氣。在操作條件下，焦爐氣中氨的濃度Y為0.0134（摩爾比），惰性氣體流量為220Kmol/h，要求回收率不低于99%。若吸收劑用量為最小用量的1.5倍，操作條件下平衡關(guān)系為Y=1.2X,塔的橫截面積為1.4m2，氣相體積吸收總系數(shù)KYa=200kmol/（m3h），求填料層高度。3、有一盤式干燥器，器內(nèi)有50只盤，每盤深度為0.02m，面積為

48、0.7m2，盤內(nèi)裝有濕的無機顏料，物料含水率由1kg（水）/kg（干物料）干燥至0.01kg（水）/kg（干物料）。物料的臨界含水量為0.3kg（水）/kg（干物料），假設(shè)平衡含水量為零。臨界干燥速率為2.091kg/m2h，干燥后物料密度為600kg/m3。試確定所需干燥時間。五、計算題（每題15分，共45分）1、解：對全塔進行物料衡算：1、解：對全塔進行物料衡算：Fx=Dx+WxFDwF=D+W即：24=D+W24x0.639=0.974D+0.047W解得：D=15.35kmol/hW=8.65kmol/h即餾出液和殘液的量分別為15.35kmol/h和8.65kmol/h。泡點進料，所

49、以q=1所以q線垂直于x軸。苯甲苯的平衡關(guān)系如右圖所示，平衡線上凸，無拐點。所以RminX-y*DRminy*-xFF由氣液相平衡關(guān)系內(nèi)插得：xf=0.639時，yF*=0.813所以r二0.974-0.813二0.92min0.8130.639R二2R二2x0.92二1.84min計算結(jié)果得：全塔所需理論塔板數(shù)為nt=10（扣除塔釜）。精餾段所需理論塔板數(shù)為5，即加料位置在第5、6理論塔板之間（從上而下）。2、解：(1)根據(jù)已知條件：X=0；2(LV丿.minY-Y12-Jxm20.0134-0.000134=1.1881.2L(L(LV丿.minY-Y12-Jxm20.0134-0.000

50、134=1.1881.2L(L二1.5二1.5x1.188二1.782VV丿min于是X=V(Y-Y)=x(0.0134-0.000134)=0.00741L121.782因為平衡線為直線，可用對數(shù)平均推動力法求傳質(zhì)單元數(shù)：AYmY-Y*-(Y-Y*)1122-Y*ln1-Y*220.0134-1.2x0.0074-0.00013410.01341.2x0.0074ln0.000134=0.00124Y-Y0.0134-0.000134N=亠二二10.6ogAY0.00124m面求填料層高度H：OGKaAYTH二HN二0.7857x10.6二8.3mOGOG答：總傳質(zhì)單元數(shù)為10.7，填料層高

51、度為8.3m。3、解：恒速干燥階段所需的時間干燥后產(chǎn)品量G2=50X0.02X0.7X600絕干物料g=g2/(i+x2)G(X-X)(X-X)pVTOC o 1-5 h zt=c1c=1cx1SUSU(1+X)cc21-0.3600 x0.7x0.02x50=39&h(50 x0.7)x2.091x1+0.01*速降干燥階段所需的時間Gt=cGt=c2SUcX600 x0.7x0.02x啤x0.3140.7x50 x2.0910.01=5.80ht=t+1=9.8h12五、計算題（總分45分，每題15分）1、在一填料層高度為5m的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵腥苜|(zhì)組分。當液氣比為1.0時，溶

52、質(zhì)回收率可達90%,在操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y=0.5X。試問此填料層的傳質(zhì)單元高度為多少？2、一連續(xù)精餾塔分離二元理想混合溶液，已知某塔板的氣、液相組成分別為0.83和0.70，相鄰上層塔板的液相組成為0.77，而相鄰下層塔板的氣相組成為0.78（以上均為輕組分A的摩爾分數(shù)，下同）,試求精餾段操作線方程。3、在一連續(xù)干燥器中鹽類結(jié)晶，每小時處理濕物料為1000kg,經(jīng)干燥后物料的含水量由40%減少至5%（均為濕基），以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度H1為0.009kg水/kg絕干氣，離開干燥器時濕度H2為0.039kg水/kg絕干氣，假定干燥過程中無物料損失，試求：（1）水分蒸發(fā)量W（kg水/

53、h）；（2）空氣消耗量L（kg絕干氣/h）,原濕空氣消耗量L（kg原空氣/h）;3）干燥產(chǎn)品量。五、計算題（總分45分，每題15分）1、解：-mX-mX2N=ln(1S)OG1S_其中S=mV=0.5L因X=0,則IX2-2N=ln(1S)OG1S_其中S=mV=0.5L因X=0,則IX2-2YmXY1=YOG10.5氣相總傳質(zhì)單元高度為TOC o 1-5 h zZ5H=1.466m0gKaQN3.412、解：依精餾段操作線方程n+1x+DR+1R將該板和上層板的氣液相組成代入0.83=2、解：依精餾段操作線方程n+1x+DR+1R將該板和上層板的氣液相組成代入0.83=R再將該板和下層板的氣

54、液相組成代入R0.78=R+1聯(lián)立（a）、（b）解得R=2.0,x=0.95D則精餾段操作線方程為y=x+0952+12+1即3y二2x+0.953、解：1）W=？島r忌gg絕干料Go=(1-1)=1000(1-0.40)=干料從=G0(-T2)=600 x(0.667-0.053)=36S.4g7K/才廠爲;爲廠啓嚨干氣皿Zr=+=122000+0.009)=12390.空氣口(3)G2-J7=1000-368.4=631.6g/四、計算題（總分45分，每題15分）1、在填料塔內(nèi)用清水吸收空氣中的丙酮蒸氣，丙酮初始含量為3%（體），若在該塔中將其吸收掉98%，混合氣入塔流率V二0.02kmo

55、l/（m2-s），操作壓力p二101.33kP，溫度T二293K，此時平衡關(guān)系可用：盂=表示，總體積吸收a系數(shù)K=1.58x10-4kmol：（m3-s-kp），若出塔水溶液的丙酮濃度為0.012（摩Gaa爾比），求所需水量和填料層高度。2、有一二元理想溶液，在連續(xù)精餾塔中精餾。原料液組成50%（摩爾），飽和蒸汽進料。原料處理量為每小時100kmol，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h，已知精餾段操作線方程為y=0.833x+0.15，塔釜用間接蒸汽加熱，塔頂采用全凝器，泡點回流。試求:（1）塔頂、塔底產(chǎn)品組成（用摩爾分率表示）；（2）全凝器中每小時冷凝蒸汽量；（3）蒸餾釜中每小時產(chǎn)生的蒸汽

56、量；3、已知某物料在恒定干燥條件下從初始含水量0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料，共需6小時，物料的臨界含水量X0=0.15kg水/kg干料，平衡含水量X*=0.04kg水/kg干料，降速階段的干燥速率曲線可作為直線處理。試求：恒速干燥階段所需時間t1及降速階段所需時間t2分別為多少？若在同樣條件下繼續(xù)將物料干燥至0.05kg水/kg干料，還需多少時間？五、計算題（總分45分，每題15分）1、解：所需水量可由全塔物料衡算求出0.031-y0.031-y10.97=0.031Y=(1申)Y=0.02x0.031二6.2x10-42A1X2=0X=0.0121V(Y-Y)=L(X-

57、X)12120.02x(0.03-6.2x10-4)二L(0.012-0)L=0.049kmol/(m2-s)AYAY-AAYAY-AY(0.03-1.75x0.012tayln1AY210.031.75x0.012ln6.2x10-42X10-4-)=3.13x10-3K=p-K=p-K=0.016kmol/(m3-s)yaGarVyy0.020.030.0006244Z=+亠=x=11.7mKAy0.0163.13x10-3yam2、R/(R+1)=0.833R=5xd/(R+1)=0.15xd=0.90Fxf=Dxd+Wxwxw=(100X0.5-50X0.90)/50=0.1(mol分

58、率)V=(R+1)D=300mol/hq=0V=V-F=300-100=200kmol/h3、解：X由0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料經(jīng)歷兩個階段:(0.15-0.4)1110.4-0.150.15-0.40.OS-0.4=2.247(0.15-0.4)1110.4-0.150.15-0.40.OS-0.4=2.247又因耳+D二弘解得：珂二4.皿，二1戲曲繼續(xù)干燥時間設(shè)從臨界含水量X0=O.15kg水/kg干料降至X3=0.05kg水/kg干料所需時間為t3,in呂嚴2=冬-X=QQ-Q.04=Q37,0.15-0.04貝U繼續(xù)干燥所需時間為=I二k37xlS5二汀朋五、計

59、算題（總分45分，每題15分）1、有一填料吸收塔，填料層高5m,塔徑lm,處理丙酮的空氣混合氣，其中空氣的流量為92kmol/h，入塔氣濃度Y1=0.05（摩爾比，下同），操作條件為101.33kPa,25C,用清水逆流吸收，出塔水濃度X1=0.0194，出塔氣濃度丫2=0.0026，平衡關(guān)系Y二2X,試求：丨I。2、一連續(xù)精餾塔分離二元理想混合溶液，已知某塔板的氣、液相組成分別為0.83和0.70，相鄰上層塔板的液相組成為0.77，而相鄰下層塔板的氣相組成為0.78（以上均為輕組分A的摩爾分數(shù)，下同）,試求精餾段操作線方程。3、在常壓下用連續(xù)干燥器干燥含水1.5%（濕基）的物料。干燥器的處理

60、能力為G1=2.56kg/s,物料進口溫度為25C,產(chǎn)品出口溫度為35C,其中含水0.2%（濕基），絕干物料的比熱為1.842kJ/kg.K，原濕空氣的濕度為0.0165kg水/kg干空氣，在預熱器內(nèi)加熱至95C后再送入干燥器，干燥器中不再補充熱量。已知空氣離開干燥器時的干球溫度為65C，干燥器中熱損失為586kJ/kg汽化水，試求：（1）干燥產(chǎn)品流量；（2）空氣消耗速率（kg干空氣/s）五、計算題（總分45分，每題15分）1、解：（l）Z二HN-NOGOGK0OGYaVK=-NYaZQOGrV(Y1-Y2)X1-X2V2x92s=m=L224-7892(0.05-0.0026)0.01949