化工计算习题

三、判断
1、所谓导出单位是根据物理学规律用基本单位表示出其他 物理量的单位（T ）。 2、兰金温标和开氏温标的分度方法是一样的（ ）。 3、若有一无化学变化的复杂过程由 3个设备构成，进出各 设备的物流的组分数均为 5个，则该过程最多可列出 5个 独立物料衡算式（ ）。 4、物料衡算中，画物料流程图时，图中设备必须按其外形 及相对大小绘制（ ）。 5、反应过程中，反应结束后未反应完全的反应物一定是过 量反应物（ ）。
围 Cp=32.5 ＋ 0.05T-0.00003T2kJ/kmol· K （ T 为开
氏温标）。试计算冷物料的量。（忽略热损失）
6 、有一合成甲醇的反应器，已知进料温度为 650K ， CO 流量为 100kmol/h ，进料中仅含 CO 和 H2 。且配 比为1：2（分子比）， 过程中仅有反应：CO（g）+2H2（g） →CH3OH（g） 若CO转化率为20％，出料温度为720K。求反应器所 需移出或移入的热量。 已 知 ： △ HfCO=-110.5kJ/mol ， △ HfCH3OH=-201.25 kJ/mol ， Cpco=31 kJ /kmol· K ， CpH2=28 kJ /kmol· K ， CpCH3OH=50 kJ /kmol· K 。 ( 第一种基准）
习题课
一、填空 1、因次是表示物料_性质，状态___的基本物理量， __单 位_是因次的具体表示。 2、化工计算主要是应用__守恒定律_来研究化工过程的_物 料，能量衡算的_ 问题。 3、化工过程指由原料经 _化学、物理__处理加工成化学产 品和中间产品的___生产过程__ 。 4、_温标_是为度量物体的温度而对温度的零点和分度方法 作的__规定___。 5、化工过程开发是将一个化学反应从_实验室_过渡到__第 一套__生产装置的全过程
7、下列过程中找出不不属于化工单元操作的是： （1）CO和H2在固定床反应器中生成甲醇；（2） 精馏分离混合物；（ 3 ）在一热交换器内加热某 物料；（ 4 ）通过一压缩机使一气体混合物提高 压力。 8、在下列单位中找出不是SI的单位： （1）mol；（2）MPa；（3）J；（4）公斤。 9、有一由A和B组成的二元混合物，A的摩尔分率为 60.0% ，分子量为 20 ； B 的分子量为 50 ；则 B 的质 量分率是： （ 1 ） 40.0% ；（ 2 ） 62.5% ；（ 3 ） 60.0%；（4）37.5%。
四、计算题
1、用连接单位法进行下列物理量的换算。 （1）R=1.987cal/mol•C换算为国际单位制 （2）40 C水的导热系数＝63.33W/(m•K)换算为 Kcal/(m •h •C)
2、一连续稳定的精馏系统如图所示,每个物流含有 两个组分A和B,.试计算F3 、F5 、F7的流率和组成。
求：（1）循环气R的摩尔组成；（2）排放气W与循环气R 的摩尔比；（3）循环气R与进反应器原料MF的摩尔比
解：（1）取全系统为衡算对象，设FB为 100mol 。 则新鲜其中A的量FA＝100×120％×2／5＝ 48mol 对B列式
FB 90%FB WB WB 0.1FB 10mol 2 对A列式 FA 90% FB WA 5 WA 48 0.9 100 0.4 12m ol
F2＝40kmol/h x2,A=0.9 x2,B=0.1 精馏塔I F1＝100kmol/h x1,A=0.5 x1,B=0.5 F6＝30kmol/h x6,A=0.6 x6,B=0.4 精馏塔II F7
F3
E
F5
F4＝30kmol/h x4,A=0.3 x4,B=0.7
3、丙烷与空气在炉子里完全燃烧，反应式
Байду номын сангаас
5 、某工厂计划用热交换器回收高温产物气体的热
量预热冷物料，热气体的流率为200kmol/h,进废
热 锅 炉 的 温 度 为 1000K ， 出 废 热 锅 炉 的 温 度 为 540K。冷物料进热交换器的温度为25°C，出热交 换器的温度为 300°C 。已知高温产物气体的平均 热容Cp=32.5kJ/kmol· K ，冷物料在所讨论温度范
6、过程参数是指在化工生产过程中，能影响__过程运行____和 ____状态__的物理量，在指定条件下它的__数值恒定__ 。 7、稳流过程，体系内有化学变化物料衡算式为___输入的量+反 应的量=输出的量_______。 8、性质是指物料的特性，性质按其值与组成体系__数量_的有无 关系分为强度性质和容量性质两类。 9、C3H2Cl6的燃烧反应为C3H2Cl6 + 2O2__ + 2H2O_____ _6HCl_ + __3CO2__。 →
10、对有化学变化的稳流过程的能量衡算中，当选取反应物及产 物的在298K，101.3kPa（1atm）的焓为零时，过程总焓变的 计算公式为_________第一种基准表达式_______________。
11、基团贡献法是将有机物分解成若干_基团___，将___基团_ 对化合物某性质的贡献值_相加__即得化合物的该性质的值。 12、物料衡算的依衡算目的不同分为设计型计算和操作型计算 两种情况，操作型计算对___已有的生产装置_____进行衡算。 13、限制反应物是指化学反应原料不按化学计量比配料时，以 最小__化学计量数__存在的反应物。 14 、收率是生成目的产物所消耗的某 _ 限制反应物 __ 量占该原 料___输入量___的百分数。 15、宏观能量是构成体系的物质作为一个 _整体_所具有的能量。 16、设计过程的原则是便于计算，常用的各阶段类型大致有 五 种，写出其中三种：（1）______________________；（2） _______________；(3) ______________________。
则R与为的组成为： yA=0.5455 yB=0.4545
(2)以节点为衡算体系 对B列式 FB RB MFB
100 90% RB MFB FB 100 50m ol 60% R RB 50 5 W WB 10
R 50 B （ 3） R 110m ol y RB 0.4545 R 110 0.4263 MF 110 100 48
10、有一二元混合物，A的分子量为30，质量分率为 40.0%；B的分子量为40。则A的摩尔分率为： （ 1 ） 40.0% ；（ 2 ） 47.1% ；（ 3 ） 55.6% ；（ 4 ） 66.7%。 11 、有一反应 A+1.5B+3C 6E+M ，若原料摩尔配 比为：A：B：C=2：3；5，则限制反应物为： （1）A；（2）B；（3）C；（4）M。
二、选择题
1、30kmol/hCO在燃烧炉里燃烧，其的转化率为80%，则过程 氧的理论量为：（ 1 ） 12kmol/h ；（ 2 ） 15kmol/h ；（ 3 ） 30kmol/h；（4）24kmol/h。 2、有一无化学反应的简单过程，若进出体系的流股数为2个， 有 3 个组分，则可列出的独立物料衡算式的数目为：（ 1 ） 至少2个；（2）至多2个；（3）至少3个；（4）至多3个。 3、对于可看为稳流过程的连续操作下列说法正确地是：（1） 系统内各点参数与位置无关但与时间有关；（2）系统内各 点参数与位置有关但与时间无关；（3）系统内有物料积累 但无能量积累；；（4）系统内有能量积累但无物料积累。
6、无论体系中有化学变化时，输入某种元素 =输出的同种 元素（ T ）。 7、在稳流过程的物料衡算中，输入体系的物料的摩尔流率 一定等于输出体系的摩尔流率（ ）。 8、热量Q和功W不是体系的性质（ ）。 9、在化学反应系统的能量衡算中，采用第一种基准时各个 组分的焓值是其相对值，采用第二种基准时各个组分的 焓值是其绝对值（ ）。 10、Δ Hr°>0的反应在一绝热反应器中进行时，反应器的进 料温度将低于出料温度（T）。
C3H8 + 5O2 3CO2 +4H2O
经分析知烟道气的干基组成（mol%）为：N2，84.69%； CO2，10.80%；O2，4.51% 。 试求进料中空气与丙 烷的摩尔比和氧的过量百分数。
4、原料A与B进行下列反应，反应式：
2 A 5B 3C 6 D 若新鲜原料中A过剩20％，B的单程转化率为60％，B的总转化率 为90％，反应器出来的产物进分离器将产物C与D分离，剩下未 反应的A与B组份，一部分排放，其余返回反应器流程如下： W R A B FA B 反应器 分离器 MF PC D
4、有一反应体系已知原料A在新鲜原料中的流率是50kmol/h， 在进反应器的混合原料中的流率是200kmol/h，若A的总转化 率为40%，则A 的单程转化率为：（1）80%；（2）40%： （3）20%；（4）10%。 5、能量衡算式Δ H=Q的适用条件是：（1）Δ EK=Δ EP=0，W=0； （ 2 ） 间 歇 过 程 ， Δ EK=Δ EP=0 ， W=0 ； （ 3 ） 稳 流 过 程 ， Δ EK=Δ EP=0，W=0；（4）稳流过程，Δ EK=Δ EP=0。 6 、化学反应过程能量衡算的第二种基准是：（ 1 ）以 298K ， 1atm 组成反应物及产物的元素为计算基准； （ 2 ） 298K ， 1atm 为产物的计算基准；（ 3 ） 298K ， 1atm 为反应物的计算 基准；（4）298K，1atm为反应物及产物的计算基准。