化工原理复习题

1、用泵将贮槽中密度为1200kg/m3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20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。已知：管路直径为60mm，泵的效率为0.65。（10分）

2、在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1 600 m3/h，常压下苯的沸点为80.1 ℃，气化热为394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20 ℃，流量为35 000 kg/h，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450 W/(m2·℃)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。

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1、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的

管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑hf=5.5u计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。

1、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。由于管道摩擦和管件造成的压头损失为2m（不包括进出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？

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、1、20 ℃的水以2.5 m/s的平均流速流经φ38 mm×2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一φ53 mm×3 mm的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置

1、如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为1.21105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为φ68 mm 4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。

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1 2、某平壁燃烧炉由一层400 mm厚的耐火砖和一层200 mm厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t，W/(mC)。两式中的t可分别取为各层材料的平均温度

2、外径为159 mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50 mm，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B层保温材料的厚度为100 mm，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？

2、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。

1如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为1.21105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为φ68 mm 4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。

3、在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求：

（1）馏出液的流量和组成；

（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程； （3）提馏段的液相负荷。

4、用SO2含量为0.4g/100gH2O的水吸收混合气中的SO2。进塔吸收剂流量为37800kgH2O/h，混合气流量为100kmol/h，其中SO2的摩尔分率为0.09，要求SO2的吸收率为85%。平衡关系符合Y*=17.80X－0.008 求气相总传质单元数NOG。

4、常压下、温度为20℃时，100g水中溶解1.5g NH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.276kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平 衡常数m 。

3、在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q线方程为y = 2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。

3、在板式精馏塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h，泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。

3、在连续的精馏塔中分离甲醇－水溶液，原料组成为0.4(甲醇的摩尔分率，下同)，泡点进料。溜出液组成0.95，釜残液组成0.03，回流比2.0，全塔平均相对挥发度3.5，塔顶采用全凝器，试用逐板计算法求精馏段理论板数。

4、于常压下操作的填料塔中用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为5000标准m3/h，氨的浓度为10g/标准m3。要求氨的回收率不低于99％。水的用量为最小用量的1.5倍。焦炉气入塔温度为30℃，空塔气速1.1m/s。操作条件下的平衡关系为Y=1.2X,气相总体积吸收系数为Kya=0.0611kmol/(m2*s)。试求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。

4、在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH3)/1 000 g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。

4、含氨极少的空气于101.33kPa，20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/

3、每小时将20000kg含苯30%（质量%，下同）和甲苯70%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于3%，塔顶馏出液中苯的回收率为97%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。

（m2·s·kPa），液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/（m2·s·kmol/m3），溶解度系数H=1.5kmol/（m3·kPa）。气液平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系数KG、KY；液相总传质系数KL、KX。

5、已知湿空气总压为50.65kPa，温度为60℃，相对湿度为40%，试求

（1）湿空气中水气分压； （2）湿度； （3）湿空气的密度

5、温度为t0=20℃，湿度为H0＝0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气在预热器被加热到t1＝75℃后，送入干燥器内干燥某种湿物料。测得空气离开干燥器时时温度t2=40℃、湿度H2＝0.024kg/kg绝干气。新鲜空气的消耗量为2000kg/h。湿物料的温度θ1＝20℃、含水量w1＝2.5%，干燥产品温度θ2=35℃、w2=0.5%（均为湿基）。湿物料的平均比热cm=2.89kJ/(kg绝干气*℃)。

忽略预热器的热损失，干燥器热损失为1.3kW。操作在恒定条件中进行，试求：

（1）每小时从湿物料中汽化出的水的质量；

5、今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，湿度为H0=0.005kg水/kg

45℃，绝干空气，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气。

试求：（1）水分蒸发量W；

（2）空气消耗量L、单位空气消耗量l； （3）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。

（2）绝干物料的质量流量； （3）干燥系统消耗的总热量； （4）干燥系统的热效率。

5、今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，湿度为H0=0.005kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气

5、已知湿空气的总压力为100 kPa，温度为50 ℃，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。已知：50 ℃时水的饱和蒸气压

试求：（1）水分蒸发量W；

（2）空气消耗量L、单位空气消耗量l； （3）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。

ps12.34kPa