化工原理总结与复习题

计算题：

1、把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管，弯成倒U 形，作为虹吸管使用。液体密度为1000kg/m 3,

粘度为1mPa•s ,为保持稳定流动，使槽内液面恒定。要想使流量为2m 3/h ，虹吸管出口端距

离槽内液面的距离h 需要多少米？（光滑管λ＝0.0235，回弯头ζ＝1.5，突然缩小ζ＝0.5）

2、如图所示常温下操作的水槽，下面的出水管直径为Ø57mm ×3.5mm 。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa ，而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。设压力表之前管路中的

压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少m 3/h 。

3、如图所示，有一高位槽输水系统，管径为Ø57mm ×3.5mm 。已知水在管路中流动的机械能损失为2

452u h f ⨯=∑，试求水的流量为多少m 3/h ？欲使水的流量增加10％，应将高位槽水面升高多少米？

4、有一台离心泵的额定流量为16.8m 3/h ，扬程为18m 。试问此泵能否将密度为1060kg/m 3，

流量为250L/min 的液体，从敞口储槽向上输送到表压为30kPa 的设备中？敞口储槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m 。管路的管径为Ø75.5mm ×3.75mm ，管长为124m （包括直管长度和所有管件的当量长度），摩擦系数为0.02。

5、某工厂用Ø170mm ×5mm 的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm 的矿渣棉，其热导率为0.065W/(m •K)；第二层为厚30mm 的石灰棉，其热导率为0.21W/(m •K)。管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。管路长60m 。求该管路的散热量。

6、某离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m 水柱。试求：（1）泵

的有效功率，水的密度为1000kg/m 3；（2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与

扬程将变为多少？

7、有直径为Ø38mm ×2mm 的黄铜冷却管，假如管内生成厚度为1mm 的水垢，水垢的热导率为λ＝1.163W/(m •℃)。试计算水垢的热阻是黄铜热阻的多少倍。黄铜的热导率λ＝110 W/(m •℃)。

8、有一外径为100mm 的水蒸气管，水蒸气的温度为160℃。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm 的A 、B 两层绝热材料保温层，A 与B 的热导率分别为0.15与0.05W/(m •K)，试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20℃，保温层外表面对周围空气的对

流（包括热辐射）传热系数α＝15W/(m 2•℃)。保温层内表面温度在两种情况下都等于水

蒸气温度。

9、在一单程列管式换热器中，欲用水将15000kg/h 的煤油从140℃冷却到40℃，水的进、出口温度分别为30℃和40℃，两流体逆流流动。煤油的平均比热容为2.3kJ/(kg •℃)，水

的平均比热容为4.187 kJ/(kg •℃)。若换热器的总传热系数为300W/(m 2•℃)，试求：（1）

冷却水的流量；（2）换热器的对数平均温度差Δt m ；（3）换热器的传热面积A 。

10、在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（α水>>α空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？

11、有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数1α为1100C m ︒⋅2

/W ，管外有某种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数2α为5800C m ︒⋅2

/W 。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005W /2

C m ︒⋅。

12、如图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量

干空气（温度25℃，总压101.325kPa ）流过，管中的水气化后在管

中的空气中扩散，试计算在稳定状态下的气化速率。（25℃时水的饱

和蒸汽压为3.168kPa ，D ＝0.256cm 2/s ）

13、在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20℃的条件下吸收混合气体中的CO2，将其组成从2％降至0.1%(莫尔分数)。20℃时CO2水溶液的亨利系数E＝144MPa，吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求液气比及溶液出口组成。

14、某填料吸收塔进塔混合气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。吸收塔操作压强为780mmHg，温度为25℃，进塔混合气体流量为1000m3/h，苯回收率为95%。吸收剂为不含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的1.5倍。气液逆流流动，系统平衡关系为Y=0.14X （式中Y、X均为摩尔比），气相体积总传质系数为K y a=125kmol/m3·h，煤油的平均分子量为170kg/kmol，塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少kg/h？（2）煤油出塔浓度X1为多少？（3）填料层高度为多少m？（4）吸收塔每小时回收多少kmol苯？（5）欲提高回收率可采用哪些措施？并说明理由。

15、用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A的分压为5kPa，液相中溶质A的莫尔分数为0.015。气膜传质系数k Y＝2.5×10－5kmol/(m2•s)，液膜传质系数k X＝3.5×10－3kmol/(m2•s)。气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数m＝0.7。总压为101.325kPa。试求气相总传质系数和溶质的传质速率，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制。

16、在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气—氨混合气中的氨，已知混合气量为2826m3/h（标准状况），气体空塔速度为1m/s，平衡关系为Y=1.2X，以摩尔比为推动力的气相体积总传质系数K Y a=180kmol/m3·h，吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%，试求：（1）溶液的出口浓度X1（摩尔比）；（2）气相总传质单元高度H OG；（3）气相总传质单元数N OG；

17、某连续操作的精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下：

精馏段y=0.8x＋0.172 提馏段y＝1.3x－0.018

试求塔顶液体回流比、馏出液组成、塔釜气相回流比、釜液组成、进料组成及q线方程。

18、用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h，易挥发组分x F=0.5，泡点进料，得塔顶产品x D=0.9，塔底釜液x W=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求：

(1)塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；

(2)第一块塔板下降的液体组成x1为多少；

(3)写出提馏段操作线数值方程；

(4)最小回流比。

19、一精馏塔，原料液组成为0.5（摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：

（1）塔顶、塔底产品组成；

（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；