15道化工原理期末复习大题目

1. 一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别为55℃和115℃。

并流操作时，冷、
热流体的出口温度分别为75℃和95℃。

试问逆流操作时，冷、热流体的出口温度分别为多少假定流体物性数据与传热系数均为常量。

2.在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。

绝热层的导热系数为W/(m·℃)，已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m，试求绝热层厚度。

3.用离心泵在转速为1350rpm时的扬程~流量关系可用He=表示，式中He为扬
程，m; V为流量，m3/h.现欲用此泵输水。

已知低位槽水面和输水管终端出
水口皆通大气，二者垂直高度差为8.0m,管长50m(包括局部阻力的当量管
长），管内径为40mm,摩擦系数为.要求水流量15 m3/h.试问：若采用单泵、
C
t
C
T
t
T
t
T
T
t
T
t
t
t
t
t
T
t
T
t
t
T
t
C
W
T
C
W
C
W
KS
t
KS
Q
C
t
C
W
C
W
C
W
C
W
t
C
W
T
C
W
Q
Q
m
pC
C
ph
h
ph
h
m
m
pC
C
ph
h
pC
C
ph
h
pC
C
ph
h
c
h
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
2
1
'
2
1
'
2
2
'
2
1
'
2
'
2
'
2
'
2
3.
76
7.
93
55
115
]2/)
(
30
[
55
.0
115
2/)
(
30
2/)
(
115
55
55
115
55
115
55
.0
41
.
36
20
/
60
ln
/)
20
60
(
55
75
95
115
=
=
-
=
-
-
+
=
-
-
+
=
∆
+
∆
=
∆
∴
∆
=
∆
∴
-
=
∆
-
=
∆
-
=
-
∴
-
=
-
=
∴
∆
=
=
-
=
∆
=
∴
-
=
-
∆
=
∆
=
解得
）
（
）
（
逆流时：
）
（
）
（
则
解：并流时：
4.某离心泵输水流程如附图示。

泵的特性曲线方程为：He=42104V2 (He--m , V--m3/s)。

图示的p为1kgf/cm2(表)。

流量为12 L/s时管内水流已进入阻力平方区。

若用此泵改输=1200kg/m3的碱液, 阀开启度、管路、液位差及P值不变，求碱液流量和离心泵的有效功率。

5．用泵将水从水池送至高位槽。

高位槽液面高于水池液面50m，管路全部能量损失为20 J/kg，流量为36 m3/h，高位槽与水池均为敞口。

若泵的效率为60%，求泵的轴功率。

（水的密度取为1000 kg/m3）
v1.0 可编辑可修改
8. 有一内径为25 mm 的水管，如管中水的流速为1.0 m/s ，求： （1）管中水的流动类型；
（2）管中水保持层流状态的最大流速
（水的密度ρ=1000 kg/m3, 粘度μ= 1 cp ）
6．用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。

管路的直径均为 Φ76×2.5 mm 。

在操作条件下，泵入口处真空表的读数为×103 Pa ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑hf 1=2u 2 与∑hf 2=10u 2 计算。

由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s 。

排水管与喷头处的压强为×103 Pa （表压）。

求泵的有效功率。

（水的密度取为1000 kg/m 3）
7.在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5 mm 。

当阀门全闭时，压力表读数为大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至大气压。

设管路入口至压力表处的压头损失为 mH 2O ，求水的流量为若干m 3/h
解：P=1kgf/cm 2
=
104Pa V=12L/s=0.012m 3
/s
管路： H e ’
=H 0+KV 2
=10+104)/1000)+KV 2=20+K
H e =4210
4
=30.77 m
∵H e =H e
’
K=104
∵改输碱液阀门开度、管路不变
K=104
不变
管路: H e ’
=z+p/(g)+KV 2
=10+104
/1200)+104V 2
=+
104V 2
泵: H e =42
104V 2
∵H e =H e ’
，解得：V=0.0124m 3
/s ∵H e =42
104V 2
=42
10
4
=30.0 m
9某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为(m·℃)，W/(m·℃)和W/(m·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。

已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。

10. Φ38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。

为了减少热损失，在管外保温。

第一层是50mm 厚的氧化锌粉，其平均导热系数为W/(m·℃)；第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为W/(m·℃)。

若管内壁温度为180℃，石棉层外表面温度为35℃，试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度
11一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某塔板的气、液相组成分别为和，相邻上层塔板的液相组成为，而相邻下层塔板的气相组成为（以上均为轻组分A的摩尔分数，下同）。

塔顶为泡点回流。

进料为饱和液体，其组成为。

若已知塔顶与塔底产量比为2/3，试求：
（1）精馏段操作线方程；
（2）提馏段操作线方程。

12.要在常压操作的连续精馏塔中把含苯及甲苯的溶液加以分离，以便得到含苯的馏出液和苯（以上均为摩尔分数）的釜液。

回流比为3，泡点进料，进料量为100kmol/h。

求塔顶馏出液的量及自塔釜升入塔底的蒸气的流量。

13.一连续精馏塔，泡点进料。

已知操作线方程如下：
精馏段 y = x +
提馏段 y = x –
求原料液、馏出液、釜液组成及回流比
14.热空气在冷却管外流过,α2=90W/(m2·K)。

冷却水在管内流过α1=1000W/(m2· K),冷却管外径 d2=16mm,壁厚1.5mm,λ=40W/(m2· K)。

试求: (1)传热系数K; (2)管外对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化。

15. :用一连续精馏装置在常压下,分离含苯41%(质量%,下同)的苯-甲苯溶液.要求塔顶产品中含苯不低于%,塔底产品中含甲苯不低于%,每小时处理的原料量为8570kg,操作
回流比是3，(1)求塔顶和塔底的产品量(2)精馏段上升蒸汽量及回流量。