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化工原理计算题

流体流动计算题:

1、采用如图所示的输送系统,将水池中的清水(密度为1000kg/m 3)输送到喷淋

塔中。塔压力表的读数为100kPa 。吸入和压出管路总长为100m (包括管出入口和全部管件的当量长度)。管内摩擦系数可取为0.032,输送管尺寸为108×4mm 。泵的有效功率为4kW ,输水量为40m 3/h 。确定压出管出口距水池液面的垂直距离。

2、在一管路系统中,用离心泵将密度为1000kg/m 3的清水从敞口地面水池输送到

高位密封储槽(其表压为9.81×104Pa ),两槽液面的位差10m 。管路直管长

为50m ,管路上装有2个900弯头、一个全开闸阀和一个底阀。管内径均为40mm ,摩擦系数为0.02。900弯头 d l e 35= ,全开闸阀 d l e 9= ,底阀d l e 285= 。试求:

(1)该管路的特性曲线方程;

(2)若离心泵的特性曲线方程为 279920040V q H -= (式中单位:m ;单位:

m 3/s ),泵的效率为0.7,求该管路的输送量及泵的轴功率。

3、见期中试卷流体流动计算题或第一章作业补充题。(摩擦系数可视为已知 沉降与过滤计算题

1 采用长、宽、高分别为10×6×3m 的降尘室处理含尘炉气,降尘室内分为5层。含尘炉气的体积流量为10000m 3/h ,已知操作温度下的气体黏度为3.4×10-5Pa?s ,密度为0.5kg/m 3,矿尘密度为4000kg/m 3。试问该降尘室能否完全沉降20 以上的尘粒?

2 见期中试卷沉降计算题

3 用板框压滤机在恒定压差下过滤某悬浮液,已知操作条件下的过滤常数K 为

7.5×10-5m 2/s ,q e 为 0.012m 3/m 2,每获得1m 3滤液得滤饼0.05m 3。要求 每一操作周期得8m 3滤液,过滤时间为0.5h 。滤饼不可压缩。求:

(1)过滤面积;

(2)现有一台板框压滤机,每框的边长为635mm ,需要多少个框能满足要求?框厚是多少?

4 用板框压滤机在恒定压差下过滤某悬浮液,已知过滤方程为

τ2521057540A .V .V -?=+

的单位

为s 。

(1)如过滤0.5h 可获得8m 3滤液,则需要内边长为635mm 的正方形滤框多少

个?

(2)过滤常数K 和q e 各是多少?

传热计算题

1、在单程列管式换热器中,用25℃流量为3300kg/h 的水将180℃流量为3960kg/h 的油降温到72℃,已知油走管程,其比热容为2.1kJ/(kg·℃),水走壳程,其比热容为4.18kJ/(kg·℃)。换热器的管长为4m ,内有φ25mm ×2mm 的列管42根。管外水侧对流传热系数为1700W/(m 2·K),水侧和油侧污垢热阻分别为1.76×

10-4m 2·K/W 和5.8×10-4m 2·K/W 。管壁热阻可忽略,不计热损失。计算管内油侧的对流传热系数。

2、某厂采用一套管式换热器冷凝2000kg/h 甲苯蒸汽,冷凝温度为110℃,甲苯的

汽化潜热为363kJ/kg ,其冷凝传热系数为5600 W/(m 2·℃)。冷却水于20℃及5000kg/h 的流量进入套管内管(内管尺寸为φ57mm ×3.5mm ),其比热容

为4.174 kJ/(kg·℃),对流传热系数为2900W/(m 2·℃)。忽略管壁及垢层热阻,

且不计热损失。求:

(1)冷却水的出口温度;

(2)套管的有效长度。

3、见第四章作业补充题。

补充题:在一单程管壳式换热器中,管内为某溶液呈湍流流动,流量为15000kg/h ,温度由15℃升到75℃,其平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃),其对流传热系数为550

W/(m 2·℃)。壳程为110℃的饱和蒸汽冷凝,并在饱和温度下排出,其对流传热系数为10000 W/(m 2·℃)。换热器管束由长4m 的φ25mm ×2.5mm 钢管组成,管壁导热系数为29W/(m·℃),垢层热阻与热损失可略。求列管根数。

吸收计算题:

1、已知某填料吸收塔直径为1m ,填料层高度4m 。用清水逆流吸收空气混合物中

某可溶组分,该组分进口浓度为8%,出口为1%(均为摩尔百分数),混合

气流量为30kmol/h ,操作条件下的相平衡关系为Y *=1.2X ,操作液气比为

2.5。试求:

(1)操作液气比为最小液气比的多少倍?

(2)出塔液体中溶质的含量?

(3)气相总体积传质系数?

2、流率为0.04kmol/(m 2?s)的空气混合气中含氨2%(体积%),拟用一逆流操作的

填料吸收塔回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004(摩尔分率)的稀氨水溶液,液气比为最小液气比的1.5倍,操作范围内的平衡关系为Y *=1.2X ,所用填料的气相总体积传质系数 =0.052kmol/(m 3?s),试求:

(1)液体离开塔底时的浓度;

(2)填料层高度。

3、某逆流填料吸收塔,用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A 。已知入塔混

合气体流量为2240m 3/ h (标态),气体混合物中A 的初始浓度为0.02(摩尔分率,下同),操作条件下平衡关系为Y *=1.2X 。若要求吸收率为95%,出塔溶液中溶质A 的组成为0.014。试求:

(1)塔顶的液相喷淋量;

(2)最小吸收剂用量;

(3)如气相总传质单元高度为0.84m ,则所需的填料层高度为多少?

蒸馏计算题:

1、在连续精馏塔中,精馏段操作线方程为2375071430.x .y += ,q 线方程式

2526.x y -= ,已知进料流量为100kmol/h ,且塔顶产品和塔底产品的摩尔流量相等。试求:

(1)回流比R 、塔顶馏出液组成;

(2)进料热状态参数q 值和进料组成,并说明进料状态;

(3)釜液组成及提馏段上升的蒸汽流量。

2、一连续操作的二元精馏塔,原料流量为1200kmol/h ,其中含A(轻组分)0.5,

饱和液体进料。欲在塔顶得到组成为0.95的馏出液,且塔顶产品的采出率为0.4 。已知A 、B 组分的相对挥发度为2.5,操作回流比为最小回流比的1.5倍,塔顶全凝器,泡点回流。试求:

(1)塔顶冷凝液量;

(2)精馏段操作线方程;

(3)进入塔顶第一块板的汽相组成。

3、在常压连续精馏塔中分离某两组分理想溶液,进料量为200kmol/h ,进料中易

挥发组分组成为0.4 (易挥发组分摩尔分率,下同),饱和蒸汽进料。物系的平均相对挥发度为2.0,馏出液组成为0.96,塔顶产量为80kmol/h 。操作回流比取为最小回流比的1.5倍。试求:

(1)最小回流比;

(2)精馏段上升蒸汽量和提馏段下降液体量;

(3)提馏段操作线方程。

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