化工原理复习提纲

一、填空题：1、 物料衡算的理论依据是质量守恒定律 ，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。2、 雷诺数的表达式是Re=du。当密度=1000m-3,粘度=1厘泊，半径d=10mm，以流速为0.15ms-1在管中流动时，其雷诺准数等于1500，流动类型为层流。3、 流体在圆形直管中作层流流动，若流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的2倍。4、 根据按单元操作所遵循的基本原理不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。5、 离心泵主要部件有如下三部分：泵壳、叶轮、泵轴。6、 当安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生气蚀现象。7、 平壁稳定传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化如图所示，试判断1、2、3的大小顺序312,以及每层热阻的大小顺序3/31/12/2 。 8、 1140W。(属于第二章内容)9、 热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热。10、精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的沸点(或挥发度),利用多次部分汽化_.多次部分冷凝的方法,将各组分得以分离的过程。11、某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.78x+0.204,则该塔的回流比R=3.54，馏出液组成xd=0.926。12、由于吸收过程气相中的溶质分压总大于液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的上方。增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，则操作线向远离平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（yye）增大。13、用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为y=mx。在常压下,20时, 氨在空气中的分压为166mmHg, 与之平衡的氨水浓度为20(kgNH3 /100kgH2O)。此时亨利系数m=1.250。14、当空气的湿含量一定时，其温度越高，则相对温度越低，表明空气的吸湿能力越强，所以湿空气在进入干燥器之前都要经预热器预热。15、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度不变，湿度下降，湿球温度下降，露点下降。二、选择题：1、流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（A）A、流体具有粘度 B、管道不够光滑 C、流动速度大于零2、在间壁式换热器内用饱和水蒸气加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（C）A、a蒸汽 B、a蒸汽与a空气的平均值 C、a空气3、蒸馏操作属于（B）A、传热 B、传热加传质 C、传质4、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（B）A、增加气膜厚度和减少液膜厚度 B、减少气膜和液膜厚度 C、增加气膜和液膜厚度5、干燥是（C）过程。A、传质 B、传热 C、传热和传质。三、问答题：某恒定干燥过程，（如图所示：预热器K1,干燥器K2，冷却冷凝器K3），已知预热器出口空气的干球温度为t1，湿球温度为tw1，此状态空气在干燥器经历一个绝热增湿过程，出干燥器空气温度为t2，经冷却冷凝器冷却冷凝，析出一部分水份之后，再经预热器预热至他，且其湿球温度仍为tw1，如此反复循环。试在湿空气的H-I图（或I-H）图上用线段和箭头绘出空气在上述干燥过程状态变化的示意图。并说明空气在其中所经历的过程。（课本p334）答：由tw1及t1确定A点（由温度为tw1的等温线与=100%线相交，再沿等温线向上与等温线t1相交得A点）。AB为空气在干燥器经历绝热增湿过程，也是等焓干燥过程；BC为空气在冷却冷凝器经历等H冷却过程；CD为空气在冷却冷凝器经历析出部分水份过程；（=100%）DA为空气在预热器中经历等H升温过程。四、 计算题：1、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4t/h，高位槽中液面比油池中液面搞20m，管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m，进出口阻力不计，管径为108 4mm，若油在输送温度下的比重为0.96，粘度为3430cp，求泵所需的实际功率，设泵的效率=50%解：对贮油池液面至高位槽液面列伯努利方程：H = H0 + Hf = H0 + (l + le)/d(u2/2g) H0 = 20ml+le = 430md =108 2 4 = 100mm = 0.1m qm = 38400/3600 = 10.667kg/s u = qm /(0.758d2) = 10.667/(0.785 0.12 960) = 1.415m/s Re=du/ = 0.1 1.415 960 / (3430 103) = 396 2000 故 = 64/Re = 64/39.6=1.616 H = 20 + 1.616 430/0.1 1.415/(2 9.81) = 729.2m P = qvHg/=qmHg/=10.667 729.2 9.81 / 50% = 152611w = 152.6kw2、100的水蒸气在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4J/kg，总传热系数2039w/(m2K)，传热面积为12.75m2,15的冷却水以2.25105kg/h的流量在管内流过，设总传热温差可以用算术平均值计算，求水蒸气冷凝量kg/h？解：Q=Gc Cpc(t2 - t1) KAtmtm = ( 100 15) + (100 t2)/2 (185 t2)/2Q = 2.25 105 4.18 103 (t2-15)/3600 = 2039 12.75 (296 t2)/2 t2 = 23.1Q = 2039 12.75 (185 23)/2 2105kwD = 2105 3600/2258.4 3355kg/h3、设计一台常压操作的填料吸收塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，气体流率为4480m3/h.，入塔气体浓度为10g/m3，要求回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数K，a=200kmol/(m3h),试求 水用量（m3/h）（取水 1000kg/m3） 出塔溶液中氨的浓度（mol%）；解： y1= ( 10 103 /17) / (1/22.4) = 0.0132 y2=y1(1 ) = 0.0132(1 0.95) = 6.59 104(L/G)m/n = (y1 y2) / （y1/m）=m =0.95 1.2 = 1.14 L/G = 1.5(L/G)m/n = 1.5 1.14 = 1.71 G = 4480/22.4=200kmol m2 h1 L = 1.71 200 = 342 kmol m2 h1=342 18/1000= 6.16m3/h x1=(y1 y2)/(L/G)= (0.0132 6.59 104)/1.71 =0.00733=0.733%4、 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50%塔顶产品组成xD=95%,产量D=50kmol/h，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率，相对挥发度=3。求 Rmin（最小回流比）； 精馏段和提馏段上升蒸汽量； 列出该情况下的精馏段操作线方程。解：y = x/1 + ( 1 )x = 3x/(1+2x) 泡点进料q = l , xe =x1=0.5 Ye=3 0.5/(1+20.5)=1.5/2=0.75 Rm/(Rm + 1) = (0.95 0.75)/(0.95 0.5) = 0.20/0.45 = 4/9 Rm = 4/5=0.8 V=V = (R + 1)D = (2 0.8 + 1)50=130kmol/h y=R/（R+1）x+xD/（R+1）=0.615x+0.3655、在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下，空气进入预热器的温度为15湿含量为0.0073kg水.kg1绝干气，焓为35kJ/kg绝干空气；空气进干燥器温度为90，焓为109kJ/kg绝干气；空气出干燥器温度为50；湿含量为0.023kg水.kg1绝干气；进干燥器物料含水量为0.15kg水.kg1绝干料；出干燥器物料含水量为0.01水.kg1绝干料；干燥器生产能力为237kg/h（按干燥产品计）。试求 绝干空气的消耗量（kg绝干气/h） 进预热器前风机的流量（m3/s） 预热器加入热量（kw）（预热器热损失可忽略）。附湿空气比容计算公式：V=（0.773 + 1.244H (t + 273)/273 （1.0133105）/P解：GC = G2(1 w2) = G2X2 / (1+X2) = 237 0.01/(1+0.01)=234.7kg绝干气/hW=GC(X1 X2) = 234.7 (0.15 0.01) = 32.9kg/hL = W / (H2 H1) = 32.9 / (0.023 0.0073) = 2096kg绝干气/h vH = (0.773 + 1.244H0)(t0 + 273) / 273 = (0.773 + 1.244 0.0073) 288/273 = 0.825m3湿空气.kg1绝干气V = L vH = 0.825 2096 = 1729m3/h QP = L(I1 I0) = 2096(109 35) = 155104kJ/h = 43.08kw