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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：，。相平衡关系：，F=W+D F=W+1， 。联立求解得：。 最小回流比：，。 。 其倍数为：。提馏段操作线方程： ， ，由， 得：。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 和V，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 、 、。证明当解吸因素时，传质 。 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力为。物料进出干燥器的温度分别为及。湿空气经预热后的温度为，湿度为，出干燥器的温度为。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？（）。干燥水分量：，。 干燥器热量衡算： 。 湿度： ， 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系数为，现发现压力表上的读数为，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力系数？图示，在1-1，2-2面间列板努利方程 = 。 在2-2，3-3面间列板努利方程 =， ， 即流体的流量为局部阻力系数为8。2、 在一 列管式换热器中，用冷却将的热水冷却到，热水流量为，冷却水在管内 流动，温度从升到。已 知传热系数K为， 换热管为的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 已知： （1）、 （2）、 （3）、 ， 3、 = ， /=。 即冷却水的流量为和管子根数为167根。 三：计算题（50分）1，流量为5000的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少？ 设接平行管道后，总流量为。 二平行管流量为和。 板努利方程： 总压降相同得： =， ，。 。2、2,，泵将的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为的无缝钢管。吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到 管出口的距离为10m，其中流量为。（已知：，,m,）.(时水，) 求：忽略动压头，求泵的安装高度？ 泵的轴功率和效率？。 。 考虑0.5m的安装安全系数。则泵的安装高度为1m. . . . . . 3，一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸汽，使之从饱和温度降至。走管外，其流量为，其冷凝潜热为，比热为。水走管内，且与成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为和。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热系数分别为和。问此换热器是否造适用？换热器已有的传热面积：。求所需的传热面积：冷凝段的热量： =冷却段的热量：。总热量为：Q=+=27.55Kw冷却水的用量：冷却水离开冷却段的温度：冷凝段的温度差：冷却段的温度差： 冷凝段所需传热面积： 冷却段所需传热面积： 所需的总的传热面积：A=6.45.4， 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取，热损失可忽略不计。试求：（）开始设入使用时，此蒸发器的传热系数为多少？ （）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热系数为多少？ 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为 查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为水分蒸发量：，.F=1000Kg , W=625Kg 溶液的沸点为 。 传热系数K为： 改变压力后的传热系数： 。 可见结垢以后的传热系数降低。三：计算题（64分）1 图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为，求？若再接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，且测得，求？ 。 ， 。2一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为，气体密度，粘度为。尘粒密度。试求理论上能100%除去的最小颗粒直径？降沉室的总面积：。 沉降速度：。 设沉降区为层流，则有： ， 。 验算：。3外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度 为。管外包以导热系数为 的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过，3、 每米 管长的热损失不超过。问保温层的厚度应为多少？保温材料的导热系数 ：。 ， 。4、 欲将浓度为25%，沸点为，流量为的NaOH水溶液经蒸发浓缩到50%。料液的进口温度为，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热系数可取，溶液的密度为。若忽略蒸发器的热损失。求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积？水分蒸发量： 。加热蒸汽消耗量：。所需的传热面积为：。即所需的加热蒸汽消耗量为。所需的传热面积为 三：计算题 1、 图示为一输油管路，未装流量计，但在A、B分别测得压强为 ，试估算管道中油的流量？ 已知：管为，A、B间距为10m, 在A-B两点间列板努利方程： 。 . . 设流体在管路中作层流流动，则： ， 。 。 。 核算雷诺准数：。 则：油品的流量为。 2、试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降时，层流区域内的沉降速度公式 为： 。 颗粒作自由沉降，受力： ， ，。 ，层流： ，。 3、用一板框压滤机在300Kpa压强差下过滤 图4-2 某悬浮液。已知过滤常数K为， 为 。要求每一操作周期得滤液，过滤时间为0.5h。设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积之比为0.025。试求：过滤时间；若操作压强差提高至600Kpa，现有一台板框过滤机，每框的尺寸为 ，若要求每个过滤周期仍得滤液，则至少需要多少个框能满足要求？过滤时间又为多少？过滤面积： ，。 滤饼体积：，框数。 过滤总面积：。 ，。 4、一卧式列管换热器，钢质换热管长为3m,直径为。水以的 流速在管内流动，并从被加热到。流量为、温度为 烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝潜热为。 已测得：蒸汽冷凝传热系数为，管内侧热阻为个侧热阻的40%， 污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算换热管的总根数及换热器的管程数。5、 计算时可忽略管壁热阻及热损失。传热量为：。 所需水量：。单管水量：，每程所需管子数为：。每程传热面积：，传热系数：所需传热面积： 管程数为：n=4.总管数为80根。二：计算题1、 容器A、B分别盛有水和密度为的洒精，中间接一水银压差计。当容器A中的压强（表压）时，测得，求容器B内的压强为多少？当容器A中的压强减小至，容器B内的压强不变， 则水银压差计内的读数为多少？ ， 。 ，。 ， 。2、 用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷，贮罐内异丁烷液面恒定，其上方压强为652.365Kpa。泵位于贮罐液面以下1.5m处，吸入管路的全部压头损失为1.6m。异丁烷在输送条件下的密度为，饱和蒸汽压为637.65Kpa 。在泵的性能表上查得，输送流量下泵的允许汽蚀余量为3.5m。试问该泵能否正常操作？，。 即泵不能正常工作。3、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在0.1Mpa（表压）下20分钟可在每平方米过滤面积上得到0.197的滤液，再过滤20分钟又得到滤液0.09,试求共过滤1小时可得总滤液量为多少？，。 。 。 。过滤1小时所得到的总滤液量为0.356 .4、某溶液在单效蒸发器中蒸浓，用饱和蒸汽加热，需加热蒸汽量，加热蒸汽的温度为，其汽化潜热为。已知蒸发器内二次蒸汽的冷凝温度为，各项温度差损失共为。取饱和蒸汽冷凝的传热膜系数为，沸腾溶液的传热膜系数为，求该换热器的传热面积？（管壁热阻、垢层热阻及热损失忽略不计）传热量： 溶液的沸点：。 温差：传热系数传热面积：。 故所需的传热面积为三：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, 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。解：由物料衡算得：而料液是泡点进料，则：，。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。 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。已知体积吸收总系 数为，轻油的平均分子量为170。求轻油用量和完成该生 产任务所需填料层高度？ 解：，。，。 ， ，即轻油量为，所需填料层高度为2.74m。 3、 有一干燥系统如图，新鲜空气为与干 燥器出口温，湿度为的废气汇合后进入预热器（ 废气/新鲜空气= 0.08/0.2）,干燥器中的干物料为， 温含量为，求新鲜空气加入量和预热器加入的热量？解：由等焓过程找到预热后混合气的状态点 ， 。 由质量比找到混合气的状态点 ， 干燥水。新鲜空气量 。 即新鲜空气量为，预热所提供的热量为 42.74Kw。 三：计算题（50分）1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知，进料浓度为，进料量为 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为0.1（以上均为縻尔分率）。求塔顶、塔釜的采出量，若 R=2，写出精馏段和提馏段的操作线方程？ 1、 ，。 ， 。 ， 即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为和 。两段的操作线方程为 和 。2、 用纯水吸收空气氨混合气体中的 氨，氨的初始浓度为 0.05(縻尔浓度)。要求氨的回收率不低于95%，塔低得到的氨水浓度不低于0.05已知操作条件下的气、液相平衡关系为Y=0.95X。试计算： （1）、逆流操作，气体流量取。且。求所需填料层高度？ （2）、采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比为20，气体流量不变，体积吸收总系数也不变，求所需填料层高度？， 。， ， 。 。 ，由质量守恒得：， ，。 。即填料层高度分别为19.6m和49.3m。3、 在密闭的容器内，盛有温度为，总压为101.3Kpa，湿度为的湿空气。水蒸汽的饱和蒸汽压为2.338Kpa。试求（1）、该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？（2）、若容器内压入温度为的干空气，使总压上升为303.9Kpa。 该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？，。 。 容纳水分的最大能力即饱和。 同理，。 。 三：计算题（50分）1、 图示的精馏塔是由一只蒸馏釜和一块实际板所组成。料液由塔顶加入，泡点进料， ，今测得塔顶易挥发组分的回收率为80%，系统的相对挥发度为。且 求：残液组成 和该块塔板的液相默夫里效率？（蒸馏釜可视为一块理论板）。 1、 ， 。 则，。 ，。 。 即塔釜浓度为，液相组成表示的默夫里效率为65.6%。2、 某生产车间使用一填料塔，清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气中组分A的縻 尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？， 。 。 。 液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m。 3、在常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种温物料，已知空气的状态为：，水蒸汽分压，。物料的状态为：，。干燥器的生产能力为。预热器的总传热系数为。试求通风机的送风量和预热器的传热面积？， 。 。 。 。 。 即通风机的送风量为和所需的传热面积为。三：计算题（50分）1、 某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为，塔顶馏出液组成为0.9，釜液组成为0.05，（以上均为易挥发组分的縻尔分率），相对挥发度为3，回流比为最小回流比的2倍。塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。试求：进入第一块理论板的气相浓度？离开最后一块理论板的液相浓度？以为准，。得：，。相平衡关系为： 。q线为： ，则，。最小回流比为：。精馏段操作线方程为：。， ，。同理提馏段操作线方程为：。而塔釜相当于一块理论板。，。，。即：进入第一层理论板的气相浓度为；离开最后一层理论板的液相浓度为。2、有一填料吸收塔，填料层高5m，塔径1m，处理丙酮和空气的混合气体，其中空气的流量为，入塔气体浓度（比縻尔浓度，下同），操作条件为：，用清水逆流吸收，出塔浓度为，平衡关系为。试求：体积吸收总系数？每小时可回收丙酮量？，。, ,。， = 。 回收的丙酮量为：。即体积吸收总系数为；回收的丙酮量为。
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