17秋西南大学0069化工基础机考答案

0069化工基础
一、（流体流动与输送）如图所示，密度为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。

塔内表压强为9.81×103 Pa，进料量为5 m3/h。

连接管直径为38×2.5 mm，料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg（不包括出口的能量损失）。

求：高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少？
二、（流体流动与输送）质量浓度为16200kg/h的25%氯化钠（NaCl）水溶液在φ50×3mm的钢管中流过。

已知水溶液的密度为1186kg/m3，粘度为2.3×10-3Pa·s。

求（1）判断该水溶液的流动类型。

（2）计算在滞流时的最大流速
滞
m ax
u。

三、（传热）某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。

待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。

为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。

操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。

设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
四、（传热）有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。

冷却水在环隙从15℃升到35℃。

苯的对流传热系数αh=230W/（m2·K），水的对流传热系数αc=290W/（m2·K）。

忽略污垢热阻。

试求：1）冷却水消耗量；2）并流和逆流操作时所需传热面积。

题中碳钢的导热系数为 =45W/（m·K）。

五、（精馏）在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为788kmol/h，泡点进料；馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3，塔顶回流液量为540kmol/h。

求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量L’
六、（化学反应器）已二酸与已二醇的缩聚反应生产醇酸树脂。

该反应以硫酸作催化剂，已二酸与已
二醇以等摩尔比，反应在70℃进行，已二酸转化速率方程为：（-r
A ）=kC
A
2.式中：（-r
A
）-以已二酸
计算的反应速率，kmol/m3·h； k-反应速率常数，m3/kmol.h；C
A
-已二酸瞬时浓度，kmol/m3。

70℃时
k=0.118m3/kmol.h，已二酸起始浓度C
A0
=4kmol/m3。

若每天处理2400kg的已二酸，要求已二酸的转化率达90%，试计算：
1、BSTR的V
τ及V
R。

每批辅助操作时间为1小时，装料系数为0.75。

2、PFR的V
R
3、CSTR的V
R
一、解：
二、解：（1）Re=ρdu/µ A=0.785×0.044×0.044=0.00152m2 U=qm/A=16200/3600×1186
×0.00152=2.5m/s Re=ρdu/µ =1186×0.44× 2.5/0.0023=56721>4000, 所以为湍流。

（2）滞 max u= Re/d=2000×0.0023/1186/0.044=0.088m/s.
三、
四、解：（1）
（2）。