文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 2012-13化学专业化工基础复习

2012-13化学专业化工基础复习

2012-2013学年第一学期

《化工基础》复习

一、填空

示例:

气体吸收中描述气液相平衡关系的是 _____ __________定律,其表达式是________________。

硫酸的二转二吸流程“3+1”是指一转用段催化剂然后一吸,一吸后二转用段催化剂然后二吸。

二、选择

示例:

换热中冷热流体的流向有4种,下列那种不是___________。

A.并流 B.错流 C.平流 D.逆流

具有最大返混程度的反应器是_______。

A.CSTR B.PFR C.N—CSTR D.BSTR

三、判断

示例:

由于管壁或多或少总存在粗糙度,所以流体在管道内流动时的流动阻力必然受到粗糙度的影响。( )

四、问答

示例:

什么是离心泵的特性曲线?它有那些要点。

答:离心泵的特性曲线 是表示离心泵的压头H 、功率N 、效率η与流量Q 之间的关系曲线称离心泵的特性曲线或工作性能曲线。特性曲线是在固定转速下用20℃的清水于常压下由实验测定。对离心泵的特性曲线,应掌握如下要点:

①每种型号的离心泵在特定转速下有其独有的特性曲线。 ②在固定转速下,离心泵的流量和压头不随被输送流体的密度而变,泵的效率也不随密度而变,但泵的轴功率与液体的密度成正比。

③当Q=0时,轴功率最低,启动泵和停泵应关出口阀。停泵关闭出口阀还防止设备内液体倒流、防止损坏泵的叶轮的作用。 ④若被输送液体粘度比清水的大得多时(运动粘度s m /10225-??ν),泵的流量、压头都减小,效率下降,轴功率增大。即泵原来的特性曲线不再适用,需要进行换算。

⑤当离心泵的转速或叶轮直径发生变化时,其特性曲线需要进行换算。在忽略效率变化的前提下,可采用如下比例定律、切

割定律两个定律进行换算。

⑥离心泵铭牌上所标的流量和压头,是泵在最高效率点所对应的性能参数(Qs 、Hs 、Ns ),称为设计点。泵应在高效区(即92%max η

的范围内)工作。

五、计算题

1.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

2012-13化学专业化工基础复习

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 ,管路直径为

60mm 。求泵的有效功率及泵的轴

功率(设泵的效率为0.65)。

解:1、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 ∑+++=+++ρρ2

2221

21122

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

()m /s 97.106.0785.0360020

22=?=u f h ∑=120J/kg

将上述各项数值代入,则

()J /k g 9.2461200

26670120297.181.9152=-++?=e W

泵的有效功率N e 为:

N e =W e ·w s

式中

k g /s 67.63600120020=?=?=ρs s V w

N e =246.9×6.67=1647W =1.65kW

又 ηe

N N =

已知泵的效率为0.65,则泵的轴功率为:

k W 54.265.065.1==N

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?

2、解:加保温层前单位面积炉壁的热损失为1S Q ??? ??

此时为双层平壁的热传导,其导热速率方程为: 22447.01.09.01.01307002211311=+-=+-=??? ??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

2211412W/m 7060600407010901090740=++-=++-=??? ??......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 5681002244706

2244100121=?-=???? ????? ??-??? ??

3.由矿石焙烧炉出来的气体进入填料吸收塔中用水洗涤以除去其中的SO 2。炉气量为1000m 3/h ,炉气温度为20℃。炉气中含9%(体积分数)SO 2,其余可视为惰性气体(其性质认为与空气相同)。要求SO 2的回收率为90%。吸收剂用量为最小用量的1.3倍。已知操作压力为101.33kPa ,温度为20℃。在此条件下SO 2在水中的溶解度如附图所示。试求:

(1)当吸收剂入塔组成X 2=0.0003时,吸收剂的用量(kg/h )

及离塔溶液组成X 1。

2012-13化学专业化工基础复习

(2)吸收剂若为清水,即X 2=0,回收

率不变。出塔溶液组成X 1为多少?此

时吸收剂用量比(1)项中的用量大还

是小?

3、解:将气体入塔组成(体积分数)9%换算为摩尔比 09.0109.011-=-=y y Y

=0.099kmol (二氧化硫)/kmol (惰性气体) 根据回收率计算出塔气体浓度Y 2

回收率

%Y Y Y 90121=-=η

所以

Y 2=Y 1(1-η)=0.099(1-0.9)

=0.0099kmol (二氧化硫)/kmol (惰性气体)

惰性气体流量V ()85.3709.0120273273

4.221000=-+=V kmol (惰性气体)/h

=0.0105kmol (惰性气体)/s

从附图查得与Y 1相平衡的液体组成

X 1*=0.0032kmol (SO 2)/kmol (H 2O )

(1) X 2=0.0003时,吸收剂用量L

根据式(6-44)可求得

min ??? ??V L

7.300003.00032.00099.0099.02*121min

=--=--=??? ??X X Y Y V L

91.397.303.13.1min =?=??? ??=V L V L 271551891.3985.373.1min

=??=??? ????=V L V L kg/h 因为 212

1X X Y Y V

L --= 所以 0003.091.390099.0099.0/2211+-=+-=X V L Y Y X

=0.00253kmol (二氧化硫)/kmol (水)

(2)X 2=0,回收率η不变时

回收率不变,即出塔炉气中二氧化硫的组成Y 2不变,仍为 Y 2=0.0099kmol (二氧化硫)/kmol (惰性气体)

84.270032.00099.0099.00*121min =-=--=??? ??X Y Y V L 吸收剂用量L 246301884.2785.373.13.1min =???=??? ????=V L V L kg/h

出塔溶液组成X 1

02.360099.0099.0/2211+-=+-=X V L Y Y X

=0.00246kmol (SO 2)/kmol (H 2O )

由(1)、(2)计算结果可以看到,在维持相同回收率的情况下,入塔吸收剂所含溶质浓度降低,溶剂用量减少,出口溶液浓度降低。吸收推动力增加所以吸收剂再生时应尽可能完善,但也应兼顾解吸过程的成本。