化工原理计算题

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

998

4.01830

6.01+=m

ρ

=（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm =1372kg/m 3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3

根据式1-3a 气体的平均密度为：

3kg/m 916.0373

314.896.281081.9=???=m ρ

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。

p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。

（2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即

p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh

于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh

简化上式并将已知值代入，得

800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m

【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置

U 管压差计，压差计读数R =200mm 。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U 管，所以其指示液应为水。

设空气和水的密度分别为ρg 与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则

p a =p a '

又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1－ρgM

p a '=p 2－ρg （M －R ）－ρg gR 联立上三式，并整理得 p 1－p 2=（ρ－ρg ）gR 由于ρg 《ρ，上式可简化为 p 1－p 2≈ρgR

所以p 1－p 2≈1000×9.81×0.2=1962Pa

【例1-5】 如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U 形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z 0=2.1m ， z 2=0.9m ， z 4=2.0m ，z 6=0.7m ， z 7=2.5m 。

试求锅炉内水面上的蒸汽压强。

解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有

p 1=p 2，p 3=p 4，p 5=p 6

对水平面1-2而言，p 2=p 1，即 p 2=p a +ρi g （z 0－z 1） 对水平面3-4而言，

p 3=p 4= p 2－ρg （z 4－z 2） 对水平面5-6有

p 6=p 4+ρi g （z 4－z 5）

锅炉蒸汽压强 p =p 6－ρg （z 7－z 6）

p =p a +ρi g （z 0－z 1）+ρi g （z 4－z 5）－ρg （z 4－z 2）－ρg （z 7－z 6） 则蒸汽的表压为

p －p a =ρi g （z 0－z 1+ z 4－z 5）－ρg （z 4－z 2+z 7－z 6）

=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81× (2.0－0.9+2.5－0.7) =3.05×105Pa=305kPa

【例1-6】 某厂要求安装一根输水量为30m 3/h 的管路，试选择合适的管径。 解：根据式1-20计算管径

d =u

V s 4

式中 V s =3600

30m 3/s

参考表1-1选取水的流速u=1.8m/s

mm 77m 077.08

.1785.0360030==?=

d 查附录二十二中管子规格，确定选用φ89×4（外径89mm ，壁厚4mm ）的管子，其内径为：

d =89－（4×2）=81mm=0.081m 因此，水在输送管内的实际流速为：

()

m/s 621081078503600302

...u =?=

【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d 1=10cm ，细管内径d 2=5cm ，当流量为4×10－3m 3/s 时，求粗管内和细管内水的流速？

解：根据式1-20

()

m/s 51.01.04

1042

3

1

1

=??==-π

A V u S

根据不可压缩流体的连续性方程 u 1A 1=u 2A 2 由此

倍45102

2

2112=??

? ??=???? ??=d d u u u 2=4u 1=4×0.51=2.04m/s

【例1-8】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m （不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？

解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x ，同时在此液面处的u 1及p 1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：

f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++2

22

2

22211

1

式中p 1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很

大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u 1≈0，Z 1=x ，p 2=0（表压），u 2=0.5m/s ，Z 2=0，f h ∑/g =1.2m

将上述各项数值代入，则

9.81x =()2

5.02

+1.2×

9.81

x =1.2m

计算结果表明，动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。

【例1-9】20℃的空气在直径为80mm 的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U 管压差计，在直径为20mm 的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U 管压差计读数R =25mm 、h =0.5m 时，试求此时空气的流量为若干m 3/h 。当地大气压强为101.33×103Pa 。

解：文丘里管上游测压口处的压强为

p 1=ρHg gR =13600×9.81×0.025 =3335Pa(表压) 喉颈处的压强为

p 2=－ρgh =－1000×9.81×0.5=－4905Pa （表压） 空气流经截面1-1'与2-2'的压强变化为

()()

%20%9.7079.03335

10133049051013303335101330121<==+--+=-p p p 故可按不可压缩流体来处理。

两截面间的空气平均密度为

()300 1.20kg/m 101330

29349053335211013302734.22294.22=??

??

???-+?

===Tp p T M m m ρρ 在截面1-1'与2-2'之间列柏努利方程式，以管道中心线作基准水平面。两截面间无外功加入，即W e =0；能量损失可忽略，即f h ∑=0。据此，柏努利方程式可写为

ρ

ρ2222121122p

u gZ p u gZ ++=++

式中 Z 1=Z 2=0

所以 2

.14905

22.1333522

221-

=+u u 简化得

1

3

2122=-u u （a ）

据连续性方程 u 1A 1=u 2A 2

得 2

12

211211202.008.0??? ??=???

? ??==u d d u A A u u u 2=16u 1 （b ）

以式（b ）代入式（a ），即（16u 1）2－21u =13733 解得 u 1=7.34m/s 空气的流量为

/h m 8.13234.708.04

36004

360032121=???=?=ππu d Vs

【例1-10】水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，试计算管内截面2-2'、3-3'、4-4'和5-5'处的压强。大气压强为1.0133×105Pa 。图中所标注的尺寸均以mm 计。

解：为计算管内各截面的压强，应首先计算管内水的流速。先在贮槽水面1-1'及管子出口内侧截面6-6'间列柏努利方程式，并以截面6-6'为基准水平面。由

于管路的能量损失忽略不计， 即f h ∑=0，故柏努利方程式可写为

ρ

ρ22

22121122p u gZ p u gZ ++=++

式中 Z 1=1m Z 6=0 p 1=0（表压） p 6=0（表压） u 1

≈0

将上列数值代入上式，并简化得

2

181.926

u =?

解得 u 6=4.43m/s

由于管路直径无变化，则管路各截面积相等。根据连续性方程式知V s =Au =常数，故管内各截面的流速不变，即

u 2=u 3=u 4=u 5=u 6=4.43m/s

则 J/kg 81.92

2222262524

2322=====u u u u u

因流动系统的能量损失可忽略不计，故水可视为理想流体，则系统内各截面

上流体的总机械能E 相等，即

常数=++=ρ

p u gZ E 22 总机械能可以用系统内任何截面去计算，但根据本题条件，以贮槽水面1-1'处的总机械能计算较为简便。现取截面2-2'为基准水平面，则上式中Z =2m ，p =101330Pa ，u ≈0，所以总机械能为 J/kg 8.1301000

101330381.9=+?=E

计算各截面的压强时，亦应以截面2-2'为基准水平面，则Z 2=0，Z 3=3m ，Z 4=3.5m ，Z 5=3m 。

（1）截面2-2'的压强

()Pa 120990100081.98.1302

22

2

2=?-=???

? ?

?--=ρgZ u E p （2）截面3-3'的压强

()Pa 915601000381.981.98.130232

33=??--=???

? ??--=ρgZ u E p （3）截面4-4'的压强

()Pa 8666010005.381.981.98.1302

42

4

4=??--=???

? ?

?--=ρgZ u E p （4）截面5-5'的压强

()Pa

915601000381.981.98.1302

52

55=??--=???

? ?

?--=ρgZ u E p 从以上结果可以看出，压强不断变化，这是位能与静压强反复转换的结果。 【例1-11】 用泵将贮槽中密度为1200kg/m 3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa ，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa （真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m ，进料量为20m 3/h ，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg ，求泵的有效功率。管路直径为60mm 。 解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程。

f e h p

u gZ W p u gZ ∑+++=+++ρ

ρ22

22121122

式中 Z 1=0 Z 2=15m p 1=0（表压） p 2=－26670Pa （表压） u 1=0

()m/s 97.106

.0785.03600202

2=?=u f h ∑=120J/kg

将上述各项数值代入，则 ()J/kg 9.2461200

26670

1202

97.181.9152

=-

++

?=e

W

泵的有效功率N e 为： N e =W e ·w s 式中

kg/s 67.63600

120020=?=?=ρs s V w

N e =246.9×6.67=1647W =1.65kW

实际上泵所作的功并不是全部有效的，故要考虑泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称轴功率）N 为 η

e N N =

设本题泵的效率为0.65，则泵的轴功率为： kW 54.265

.065.1==N

【例1-12】 试推导下面两种形状截面的当量直径的计算式。

（1） 管道截面为长方形，长和宽分别为a 、b ；

（2） 套管换热器的环形截面，外管内径为d 1，内管外径为d 2。

解：（1）长方形截面的当量直径 ∏

A d e 4=

式中 A=ab ∏=2（a+b ） 故

()

()

b a ab b a ab d e +=+=224

（2）套管换热器的环隙形截面的当量直径

()222122214

4

4

d d d d A -=-=πππ

()2121d d d d +=+=πππ∏ 故

()()

212122

21

4

4d d d d d d d e -=+-?

=

ππ

【例1-13】 料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa

（表压），输送管道为φ36×2mm 无缝钢管，管长8m 。管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。为使料液以3m 3/h 的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？（即位差Z 应为多少米）。料液在操作温度下的物性：密度ρ=861kg/m 3；粘度μ=0.643×10－3Pa ·s 。

解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程

f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++2

22

2222111

式中 Z 1=Z Z 2=0 p 1=0（表压） u 1≈0 p 2=1.96×104Pa

()m/s 04.1032.0785.0360034

2

22===d V u s π 阻力损失

2

2

u d l h f ??? ??+=ζλ∑ 取管壁绝对粗糙度ε=0.3mm ，则： 00938.032

3.0==d

ε

()湍流43

1046410

64308610410320?=???==-....du Re μρ 由图1-23查得λ=0.039

局部阻力系数由表1-4查得为 进口突然缩小（入管口） ζ

=0.5

90°标准弯头 ζ=0.75 180°回弯头 ζ=1.5 球心阀(全开) ζ=6.4 故

()204.14.65.175.025.0032.08039.02

???

? ??++?++?

=f h ∑ =10.6J/kg

所求位差

()m 46.381

.96.1081.9204.181.98611096.12242

212=+?+??=++-=g h g u g p p Z f ∑ρ

截面2－2也可取在管出口外端，此时料液流入塔内，速度u 2为零。但局部

阻力应计入突然扩大（流入大容器的出口）损失ζ=1，故两种计算方法结果相同。

【例1-14】 通过一个不包含u 的数群来解决管路操作型的计算问题。

已知输出管径为Φ89×3.5mm ，管长为138m ，管子相对粗糙度ε/d =0.0001，管路总阻力损失为50J/kg ，求水的流量为若干。水的密度为1000kg/m 3，粘度为1×10－3Pa ·s 。

解：由式1-47可得

2

2lu

dh f =λ 又 2

2

???

? ??=μρdu Re 将上两式相乘得到与u 无关的无因次数群

22

322μ

ρλl h d Re f =

（1-53）

因λ是Re 及ε/d 的函数，故λRe 2也是ε/d 及Re 的函数。图1-29上的曲线即为不同相对粗糙度下Re 与λRe 2的关系曲线。计算u 时，可先将已知数据代入式1-53，算出λRe 2，再根据λRe 2、ε/d 从图1-29中确定相应的Re ，再反算出u 及V s 。

将题中数据代入式1-53，得

82

3232

232

104)

101(13850)1000()082.0(22?=?????==

-μρλl h d Re f

根据λRe 2及ε/d 值，由图1-29a 查得Re =1.5×105

m/s 83.11000

082.010105.13

5=???==-ρμd Re u

水的流量为：

/h 34.8m /s m 1066.983.1)082.0(785.04

33322=?=??==-u d V s π

【例1-15】 计算并联管路的流量

在图1-30所示的输水管路中，已知水的总流量为3m 3/s ，水温为20℃，各支管总长度分别为l 1=1200m ，l 2=1500m ，l 3=800m ；管径d 1=600mm ，d 2=500mm ，d 3=800mm ；求AB 间的阻力损失及各管的流量。已知输水管为铸铁管，ε=0.3mm 。

解：各支管的流量可由式1-58和式1-54联立求解得出。但因λ1、λ2、λ3

均未知，须用试差法求解。

设各支管的流动皆进入阻力平方区，由

0005.0600

3.01

1==d ε

0006.0500

3.02

2==d ε

000375.0800

3.03

3==d ε

从图1-23分别查得摩擦系数为：

λ1=0.017；λ2=0.0177；λ3=0.0156 由式1-58

()()()800

0156.08.0:

1500

0177.05.0:

1200

017.06.0::5

5

5

321???=

s s s V V V

=0.0617∶0.0343∶0.162 又

V s 1+ V s 2 +V s 3 =3m 3/s 故

()

/s m 72.0162.00343.00617.03

0617.031=++?=s V

()

/s m 40.0162.00343.00617.03

0343.032=++?=

s V

()

/s m 88.1162.00343.00617.03

162.033=++?=s V

校核λ值：

d

V d V d du Re s s πμρπμρμ

ρ44

2

=?==

已知 μ=1×10－3Pa ·s ρ=1000kg/m 3

d

V d V Re s

s 53

1027.11010004?=???=-π 故

6611052.16

.072.01027.1?=??=Re

6621002.15

.04.01027.1?=??=Re

6631098.28

.088.11027.1?=??=Re

由Re 1、Re 2、Re 3从图1-23可以看出，各支管进入或十分接近阻力平方区，故假设成立，以上计算正确。

A 、

B 间的阻力损失h f 可由式1-56求出

()()

J/kg 110

6.072.0120001

7.08852

2

51221

11=???==ππλd V l h s f 【例1-16】 用泵输送密度为710kg/m 3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A 塔顶部，最大流量为10800kg/h ，塔内表压强为98.07×104Pa 。另一路送到B 塔中部，最大流量为6400kg/h ，塔内表压强为118×104Pa 。贮槽C 内液面维持恒定，液面

上方的表压强为49×103

Pa 。

现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面1―1至2―2为201J/kg ；

由截面2―2至3－3为60J/kg ；由截面2－2至4―4为50J/kg 。油品在管内流动时的动能很小，可以忽略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。

已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。

解：在1―1与2―2截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面。

212

22221112

2-+++=+++f e h u p gZ W u p gZ ∑ρρ

式中 Z 1=5m p 1=49×103Pa u 1≈0

Z 2、p 2、u 2均未知，Σh f 1－2=20J/kg

设E 为任一截面上三项机械能之和，则截面2―2上的E 2=gZ 2+p 2/ρ+u 22/2代入柏努利方程得

06.98710

104981.952023

2-=?-?-+=E E W e

(a )

由上式可知，需找出分支2―2处的E 2，才能求出W e 。根据分支管路的流动规律E 2可由E 3或E 4算出。但每千克油品从截面2―2到截面3－3与自截面2－2到截面4－4所需的能量不一定相等。为了保证同时完成两支管的输送任务，泵所提供的能量应同时满足两支管所需的能量。因此，应分别计算出两支管所需能量，选取能量要求较大的支管来决定E 2的值。

仍以地面为基准水平面，各截面的压强均以表压计，且忽略动能，列截面2－2与3－3的柏努利方程，求E 2。

60710

1007.9881.9374

3

23

32+?+?=++

=-f h p gZ E ρ

=1804J/kg

列截面2－2与4－4之间的柏努利方程求E 2

50710

1011881.9304

4

24

42+?+?=++

=-f h p gZ E ρ

=2006J/kg

比较结果，当E 2=2006 J/kg 时才能保证输送任务。将E 2值代入式（a ），得 W e =2006－98.06=1908 J/kg 通过泵的质量流量为

kg/s 78.43600

640010800=+=s w

泵的有效功率为

N e =W e w s =1908×4.78=9120W=9.12kW 泵的轴功率为

kW 2.156

.012.9===ηe N N

最后须指出，由于泵的轴功率是按所需能量较大的支管来计算的，当油品从

截面2―2到4―4的流量正好达到6400kg/h 的要求时，油品从截面2―2到3―3的流量在管路阀全开时便大于10800kg/h 。所以操作时要把泵到3－3截面的支管的调节阀关小到某一程度，以提高这一支管的能量损失，使流量降到所要求的数值。

第二章 流体输送设备

【例2－1】 离心泵特性曲线的测定

附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：

泵进口处真空表读数p 1=2.67×104Pa(真空度) 泵出口处压强表读数p 2=2.55×105Pa(表压) 泵的流量Q =12.5×10－3m 3/s

功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW 吸入管直径d 1=80mm 压出管直径d 2=60mm

两测压点间垂直距离Z 2－Z 1=0.5m

泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动

机的效率为0.93

实验介质为20℃的清水

试计算在此流量下泵的压头H 、轴功率N 和效率η。

解：（1）泵的压头 在真空表及压强表所在截面1－1与2－2间列柏努利方程：

=+++H g

u g p Z 22

111ρf H g u g p Z +++22222ρ

式中 Z 2－Z 1=0.5m

p 1=－2.67×104Pa （表压）

p 2=2.55×105Pa （表压）

u 1=()m/s 49.208.0105.12442

3

21=???=-ππd Q u 2=()

m/s 42.406.0105.12442

3

22=???=-ππd Q 两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故

H =0.5+()()81

.9249.242.481.910001067.21055.22

2

45?-+

??+? =29.88mH 2O

（2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为： N =6.2×0.93=5.77kW

（3）泵的效率

=

==N

g QH N

N e ρη1000

77.581

.9100088.29105.123?????- =63.077

.566.3=

在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H 、N 和η值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。

【例2－2】 将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m 。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为φ140×4.5mm 的钢管，总长为200m （包括局部阻力的当量长度）。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min 时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数λ可按0.02计算。

解：求泵运转时的流量、轴功率及效率，实际上是求泵的工作点。即应先根据本题的管路特性在附图上标绘出管

路特性曲线。

（1）管路特性曲线方程

在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程

f e H g

p Z H +?+?=ρ

式中ΔZ =13m Δp =0

由于离心泵特性曲线中Q 的单位为L/s ，故输送流量Q e 的单位也为L/s ，输送管内流速为：

()

e e

e Q Q d Q u 0742.0131.04

10001000

4

2

2=??

=?=

π

π

()81.920742.0131.020002.022

2

???=??

? ??+=e e f Q g u d l l H λ =200857.0e Q

本题的管路特性方程为： H e =13+200857.0e Q （2）标绘管路特性曲线

根据管路特性方程，可计算不同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下：

Q e /L ·s －1

0 4

8 12 16

20 24 28 H e /m

13

13.14 13.55 14.23 15.2

16.4

3

17.94 19.72

由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线H e －Q e 。 （3）流量、轴功率及效率 附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M 读得：

泵的流量 Q =27L/s=97.2m 3/h 泵的轴功率 N =6.6kW 泵的效率 η=77%

【例2－3】 选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度H s =7.5m ，现将该泵安装在海拔高度为500m 处，已知吸入管的压头损失为1 mH 2O ，泵入口处动压头为0.2 mH 2O ，夏季平均水温为40℃，问该泵安装在离水面5m 高处是否合适？

解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正： 当水温为40℃时 p v =7377Pa

在海拔500m 处大气压强可查表2-1得 H a =9.74 mH 2O

H's =H s +（H a －10）－??

?

??-?24.01081.93

v p =7.5+（9.74－10）―（0.75―0.24）=6.73 mH 2O

泵的允许安装高度为：

102'2

1-∑--=f s g H g

u H H

（2-22b ）

=6.73―0.2―1 =5.53m ＞5m

故泵安装在离水面5m 处合用。

【例2-4】 试选一台能满足Q e =80m 3/h 、H e =180m 要求的输水泵，列出其主要性

能。并求该泵在实际运行时所需的轴功率和因采用阀门调节流量而多消耗的轴功率。

解：（1）泵的型号 由于输送的是水，故选用B 型水泵。按Q e =80m 3/h 、H e =180m 的要求在B 型水泵的系列特性曲线图2-15上标出相应的点，该点所在处泵的型号为4B20-2900，故采用4B20型水泵，转速为2900r/min 。

再从教材附录中查4B20型水泵最高效率点的性能数据： Q =90m 3/h H =20m

N =6.36kW η=78% H s =5m

（2）泵实际运行时所需的轴功率，即工作点所对应的轴功率。在图2-6的4B20型离心水泵的特性曲线上查得Q =80m 3/h 时所需的轴功率为

N =6kW

（3）用阀门调节流量多消耗的轴功率 当Q =80m 3

/h 时，由图2-6查得H =1.2m ，η=77%。为保证要求的输水量，可采用泵出口管线的阀门调节流量，即关小出口阀门，增大管路的阻力损失，使管路系统所需的压头H e 也等于21.2m 。所以用阀调节流量多消耗的压头为：

ΔH =21.2－18=3.2m 多消耗的轴功率为： kW 906.077

.0360081.91000802.3=????=?=?η

ρg HQ N

【例2－5】 已知空气的最大输送量为14500kg/h 。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa （以风机进口状态计）。风机的入口与温度为40℃，真空度为196Pa 的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3×103Pa 。

解：将系统所需的风压p'T 换算为实验条件下的风压p T ，即 '

.'p p T T ρ21=

操作条件下ρ'的计算：（40℃，p =（93300－196）Pa ） 从附录中查得1.0133×105Pa ，40℃时的ρ=1.128 kg/m 3 ()3kg/m 04.1101330

19693300128.1'=-?=ρ

所以

Pa 184604

.12.11600=?=T p

风量按风机进口状态计 /h m 1394004

.1145003==Q

根据风量Q =13940m 3/h 和风压p T =1846Pa 从附录中查得4－72－11NO.6C 型离心通风机可满足要求。该机性能如下：

风压 1941.8Pa=198mmH 2O 风量 14100 m 3/h 效率 91% 轴功率 10kW

第四章 传热

【例4-1】 某平壁厚度b =0.37m ，内表面温度t 1=1650℃，外表面温度t 2=300℃，平壁材料导热系数λ=0.815+0.00076t ，W/（m ·℃）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。

解：

（1）导热系数按常量计算

平壁的平均温度9752

300

1650221=+=+=t t t m ℃

平壁材料的平均导热系数

556.197500076.0815.0=?+=m λW/（m ·℃） 导热热通量为：

()()5677

300165037

.0556

.121=-=

-=

t t b

q λW/m 2

设壁厚x 处的温度为t ，则由式4-6可得

()

t t x

q -=

1λ

故 x x qx

t t 36491650556

.15677

16501-=-

=-

=λ

上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x 和等温表面的温度呈直线关系。

（2）导热系数按变量计算，由式4-5得

()()x

t

t ..x t t a x t q d d 007608150d d d d 0+-='+-=-=λλ

或 －q d x =（0.815+0.0076t ）d t

积分 ()??

+=-b

t t t t ..x q 0

21

d 0007608150d

得

()()2

122122

00076.0815.0t t t t qb -+

-=- （a ）

()()5677300165037

.0200076.0300165037.0815

.022=-?+-=

q W/m 2 当b =x 时，t 2=t ，代入式（a ），可得

()()22

16502

00076.01650815.05677-+-=-t t x

整理上式得

01650200076.01650815.0567700076.0200076

.0815.0222=?????

???? ???+?-+

?+x t t 解得 x t 761049.11041.71072?-++-=

上式即为当λ随t 呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。

计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的，

而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。

【例4-2】 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其导热系数分别为0.9W/（m ·℃）及0.7W/（m ·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、导热系数为0.06W/（m ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？

解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为1

S Q ?

?? ?? 此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：

22447

.01

.09.01.01307002

2

1

1

311

=+-=+

-=?

?? ??λλb b t t S Q W/m 2

加保温层后单位面积炉壁的热损失为2

?

?? ??S Q 此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：

233

2211412

W/m 70606

00407010901090

740=++-=+

+-=

??? ??

......b b b t t S Q λλλ 故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：

%

.%%S Q S Q S Q 5681002244

706

224410012

1=?-=

???? ?????

??-???

??

【例4-3】 在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t 的关系为λ=0.1+0.0002t （t 的单位为℃，λ的单位为W/（m ·℃））。若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。

解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r 2=0.07m t 2=390℃ t 3=40℃ 先求保温层在平均温度下的导热系数，即

143.02

403900002.01.0=??

? ?

?++=λW/（m ·℃）

（1）保温层温度 将式（4-15）改写为 ()L

Q t t r r /2ln 322

3-=πλ

()07.0ln 450

40390143.02ln 3+-?=πr

得 r 3=0.141m

故保温层厚度为

b =r 3－r 2=0.141－0.07=0.071m=71mm

（2）保温层中温度分布 设保温层半径r 处的温度为t ，代入式（4-15）可得

()45007

.0ln 390143.02=-?r t π

解上式并整理得t =－501ln r －942 计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。 【例4-4】 有一列管式换热器，由38根φ25mm ×2.5mm 的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。

解：苯在平均温度()5080202

1=+=m t ℃下的物性可由附录查得：

密度ρ=860kg/m 3；比热容c p =1.80kJ/（kg ·℃）；粘度μ=0.45mPa ·s ；导热系数λ=0.14W/（m ·℃）。

加热管内苯的流速为

81038020785086032

84

2

2

....n d q u i v =??==πm/s 3096010

4508608100203

=???==-...u d Re i μρ ()79514

010

45010813

3

....c Pr p =???=

=

-λ

μ

以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故 ()()408040807953096002

014002300230 (i)

....Pr Re d .???==λα

1272=W/（m 2·℃）

若忽略定性温度的变化，当苯的流量增加一倍时，给热系数为α′

2215212728.08

.0=?=??

? ??'='u u ααW/（m 2

·℃）

【例4-5】 在预热器内将压强为101.3kPa 的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m ，直径为φ86×1.5mm 的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm 。空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数。

解：空气的定性温度=2

1（10+50）=30℃

查得空气在30℃时的物性如下：

μ=1.86×10-5Pa ·s ρ=1.165kg/m 3 λ=2.67×10-2W/（m ·℃） c p =1kJ/（kg ·℃） 所以 4310010

8611651808605=???==-...du Re μ

ρ

7010

67210861101253...c Pr p =????==

--λμ

空气流过10排错列管束的平均对流传热系数为： ()()33060330600

7043100086

002670330330........Pr Re d .=='λα

=55W/（m 2·℃）

空气流过15排管束时，由表（4-3）查得系数为1.02，则 α=1.02α′=1.02×55=56W/（m 2·℃）

【例4-6】 热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过， α1=1000W/（m 2·℃）。冷却管外径d o =16mm ，壁厚b =1.5mm ，管壁的λ=40W/（m ·℃）。试求：

①总传热系数K o ；

②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？ ③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？ 解：①由式4-70可知

2

1111αλα++?=m o i o o

d d b d d K

90

1

5.1416400015.01316100011

+

+=

8.8001111

.000004.000123.01

=++=

W/（m 2·℃）

可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。 ②()

C m W/414790

210012301

2 ?=?+

=

..K

o

传热系数增加了82.4%。

③()C m W/38501111

013

16

1000211

2 ?=+?=

..K o

传热系数只增加了6%，说明要提高K 值，应提高较小的α2值。 及

NTU

NTU +=

1ε （4-91a ）

【例4-7】 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。

解 ①苯的平均温度652

5080=+=T ℃，比热容c ph =1.86×103J/（kg ·K ）

苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度252

3515=+=t ℃，比热容c pc =4.178×

103J/（kg ·K ）。热量衡算式为

)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）

热负荷 43101.3)5080(1086.13600

2000?=-???=Q W

冷却水消耗量 1335)

1535(10178.43600

101.3)(3

412=-????=-=

t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ） 089

.0290082

.00855

.045082.00035.0230111?+

??+=++=o

c i m i h i

d d d bd K αλα

=4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3

=7.54×10－3m 2·K/W K i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。 并流操作

80 50

2.

3415

65

ln 1565=-=并m t ?℃

传热面积 81.62

.34133101.34=??==并并

m i i t K S ?m 2

逆流操作 80 50 402

3545=+=逆m t ?℃

传热面积 83.540

133101.34=??==逆逆

m i i t K S ?m 2 因逆并逆并故i i m m S S t t >?

17.1==并

逆

逆并m m i i t t S S ?? ③逆流操作 S i =6.81m 2

，2.3481

.6133101.34

=??==i i m S K Q t ?℃ 设冷却水出口温度为t '2，则

80 50 2.342

35

'=+=t t m ??，='t ?33.4℃，

t '2=80－33.4=46.6℃ 水的平均温度t '=（15+46.6）/2=30.8℃，c'pc =4.174×103J （kg ·℃）

冷却水消耗量846)

156.46(10174.43600101.3)'('34

12=-????=-=t t c Q W pc c kg/h

逆流操作比并流操作可节省冷却水：%6.361001335

8461335=?-

若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的35℃变为46.6℃，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了36.6%。

【例4-8】 有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m 2·K ）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m 2·K ），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t '2和T '2，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率Q'比原来增加了多少？

解：①水量增加前 T 1=120℃，T 2=80℃，t 1=15℃，t 2=90℃， α1=50W/（m 2·K ），α2=2000W/（m 2·K ），

K)W/(m 8.482000

1

501111122

1?=+

=

+=

ααK

C 3.4515

8090120ln )1580()90120(ln

)()(1

2211221?=-----=-----=?t T t T t T t T t m

m pc c ph h t KS t t c W T T c W Q ?=-=-=)()(1221

S c W c W pc c ph h 3.458.487540?== （a ）

水量增加后 28.022'αα= )K W/(m 3.492000

2150112111'28

.02

8.01

?=?+=

+

=

ααK

15

''120ln

)15'()'120(''ln )'()'('22221

2211221-----=-----=?T t T t t T t T t T t T t m

m pc c ph h t S K t t c W T T c W Q '')'(2)'(1221?=-=-=

15

''120ln 15''1203.49)15'(2)'120(22

222

2-----?=-=-T t T t S t c W T c W pc c ph h

（b ）

)

15'(275

'1204022-=

-t T 或

)'120(80

75

15'22T t -=

- （c ）

15

''120ln

)

15'('1203.493

.458.48'1204022222-----??=

-T t t T T （d ）

式（c ）代入式（d ），得0558.015

''120ln 22=--T t 057.115

''120ln 22=--T t

化工原理计算练习题(含答案)

1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m

化工原理计算题

流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式： 1、流体静力学基本方程式： gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系： uA q v = 圆管： 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面： 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体：常数=uA 4、柏努利方程： 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程： ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力： 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数（系数）λ 层流（ 2000 ≤e R ）： ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力： p g z ρ+=常数

232d g lu h f ρμ= 湍流（ 5 310~103?=e R ），且在光滑管内流动时： 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯（Blasius ）式 7、局部阻力计算 （1）当量长度法 22 u d l h e f λ = （2）阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数=

《化工原理试题库》大全

化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水

化工原理习题

化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW

化工原理计算题

1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？ 其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度： 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m ， 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴）， 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计） 解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面， 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg 3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10% （体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。 （1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？ （3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？ 解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。 解吸过程的推动力为：Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 （2）压力增加到506.5kPa 时，因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递，为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见，提高操作压力，有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m

《化工原理II》计算试题

《化工原理II》计算试题 石油大学(北京)化工学院(第二部分)题库 2，计算题 1，(15分)在直径1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，空气混合物中的SO2用清水吸收吸收塔的总操作压力为101.3kpa，温度为20℃，混合气体进入塔内的流量为1000 m3/h，SO2的摩尔分数为0.09，SO2的回收率要求不低于98%，采用气相kya = 0.0524 kmol/(m·s)的总体积传质系统系统的相平衡方程为:ye=3.3x试着找出: (1)推导出计算传质单元数的公式； L？敏。m？成立，哪一个？是溶质的吸收率，m是相平衡常数；(2)测试证书:V(3)最小溶剂剂量，千克摩尔/小时； (4)如果实际溶剂量是最小溶剂量的1.2倍，计算塔水中SO2浓度(摩尔分数)；(5)计算完成分离任务所需的传质单元数量、传质单元高度和填料高度 2，(15分)一种吸收煤气中苯的吸油塔。已知煤气的流速为2240(NM3/hr)，进入塔的气体中苯含量为4%，离开塔的气体中苯含量为0.8%(以上均为体积分数)。进入塔内的油不含苯。取L=1.4 Lmin。已知体系的相平衡关系为Y * = 0.126 x。试着找出:(1)溶质吸收率？ (2)Lmin和L (kmol/h) (3)求柱组成Xb(kmol苯/kmol油)(4)求吸收过程的对数平均驱动力？Ym (5)解决非政府组织问题；用分析法； (6)以增加塔内的液体喷射量使用部分循环流量，在保证原始吸收率

的条件下，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线。 3，(20分)在一个逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，纯矿物油被用来吸收混合气体中的溶质。已知在操作条件下，进口混合气体中的溶质含量为0.015(摩尔分数)，吸收率为85%，平衡关系Y*=0.5X努力找出:出口矿物油中溶质的最大浓度为 (1)最小液气比； (2)当吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，NOG是用解析法计算的。(3)找到吸收过程的总对数平均传质驱动力？Ym。(4)当总气体传质单元的高度为1m时，计算填料层的高度； ？1？ (5)为了增加塔内液体的喷淋量，采用塔外液体部分循环流动。在保证原吸收速率的条件下，假设气相流速为，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线 4。在吸收塔中，某种气体混合物与清水逆流吸收。塔中的气相组成为0.05(摩尔分数，下同)。在该操作条件下，系统的平衡关系为y*=2x，操作液气比为1.25(L/V)min，塔内气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，Kya∝V0.7(V为气相摩尔分数) 试算:(1)液相出口组成xb，NOG传质任务所需； (2)如果初始气液组成、流速和操作条件保持不变，当原始塔与另一个相同的塔串联和逆流操作时，离开塔的气体的最终组成是什么(3)如果初始汽液组成、流速和操作条件不变，原塔和另一个相同的塔平

【第一部分】化工原理 计算题()

【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图

解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图

化工原理复习题..干燥计算题

干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as

化工原理复习题计算题

有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n

化工原理计算题

第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置

化工原理计算题例题

三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×

化工原理干燥计算题

1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃

化工原理计算试题

离心泵的计算 1计算题j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 0.2 4.8

完整版化工原理试题库答案2

、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理习题

化工原理习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

一流体流动 流体密度计算 在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3] 燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含％CO2,％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少 静力学方程的应用 如图为垂直相距的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计 ＝×103[kg/m3] 读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少ρ 水银 容器分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干 ρ水银＝×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内

化工原理试题库计算题

二：计算题（50分） 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？ 若回流比为1.5 ，它相当于min R 的多少倍？ 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知： 3=α，6.0=F x ，9.0=D x ，02.0=w x ，1=q 。相平衡关系：()x x x x y 21311+=-+=αα， F=W+D F=W+1， 9.0102.006?+?=?w F 。联立求解得：Kmol F 52.1=。 最小回流比：1=q ，q F x x ==6.0，818.06 .0.2106 .3213=+=+= x x y q 。 376.06 .0818.0818 .09.0mi n =--=--= q q q D x y y x R 。 其倍数为：4376.05.1==n 。 提馏段操作线方程：W L x W x W L L y w -- -= ' ' '. ， 52.0=W ， 02.352.15.1.'=+=+=+=F D R F L L 00416.0208.1-=x y 由6.0'1=x ， 得：72.000416.0208.1'2=-=x y 。 即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72. 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX 。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L h Kmol 和 V h Kmol ，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 1Y 、2Y 、1X 、2X 。证明当解吸因素1=L mV 时，传质=-=-=??*1 21 2Y Y Y Y G mX Y dY Y Y dY N () ?-+-1 222Y Y Y L V X Y L V m Y dY 22211 222mX Y Y Y mX Y dY N Y Y G --=-= ?()=----=---=2 222212 2211mX Y mX Y mX Y mX Y mX Y N G 222 1mX Y Y Y --。 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力c G 为s Kg 绝干料5.1。物料进 出干燥器的温度分别为C 021及C 066。湿空气经预热后的温度为C 0127，湿度为干空气 水Kg Kg 007.0，出干燥器的温度为C 062。若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确 定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（K Kg Kj C s .88.1=）。干燥水分量： () ()() 21211.1.w w w w G W c ---= ，s Kg w 238.0=。

化工原理试题库(下册)

化工原理试题库 试题六 一：填充题（20分） 1、精馏分离的依据是________________________的差异，要使混合物中的 组分得到完全分离，必须进行 多次地______________._______________。 2、 相对挥发度的表示式α=______________.对于二组分溶液的蒸馏，当α=1 时，能否分离___________。 3、q 的定义式是________________________________________，饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。 4、二组分的连续精馏操作，精馏段操作线方程为245.075.0+=x y ，提馏段 操作线方程为02.025.1-=x y ，当q=1时，则=W x _____D x =______。 5、在连续精馏中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品D x _____，若此时加热蒸汽量V 不变，产品量D 将______。若在改变R 的同 时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。 ()-=i c k N k 的单位__________________. ()-=p K N G G K 的单位_______________. 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________ 9、饱和空气在恒压下冷却，温度由1t 降至2t ，其相对湿度Φ______，绝对湿湿度H________,露点_________，湿球温度___________。 10、萃取操作的依据是_________________________________________.萃取操 作选择溶剂的主要原则是________________________________________. _______________________________-.______________________________. 二：简答题（36分） 1、叙述恒縻尔流假设的内容？ 2、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？ 3、试推导并流吸收塔的操作线方程？并在y-x 的相图上表示出来？ 4、叙述双膜理论的论点？ 5、画出单级萃取操作相图？ 6、叙述湿空气的性能参数？ 三：计算题（44分） 1、双股进料的二元连续进料， 均为泡点液相进料，进料液为21,F F , 求第三段的汽相和液相流量？已知 第一段的汽液相流量分别为V 和L 。 2、某填料吸收塔用纯轻油吸收混 合气中的苯，进料量为1000标准h m 3。 图6-1 进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X 。已知体积吸收总糸 V

化工原理(下)练习题

化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速

过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。