化工基础 计算题

六、计算题
1．苯(ρ＝880kg.m-3，µ＝0.65cp)，流经内径为50mm的管道。

为保持层流,最高流速可以是多少?如果保持湍流,则最低流速可以是多少?
2. 恒位水槽水面距出水管净垂直距离6.0m,出水管为内径d=68mm的钢管,流动过程的压头损失为5.7m H2O,
已知g=10m/s2,试求每小时可输送的水量(位位为m3.h-1)。

3. 如图所示:液体从高位槽流下,槽内液面保持稳定,管的出口和槽内液面均为大气压强。

当液体在管内流速为1ｍ·S－1,总损失压头为3ｍ液柱时,求槽内液面离管出口的高度。

(g取10ｍ·S－2)
4. 高位水槽内的水面高于地面8M，水从￠108×4mm 的管道中流出，管路出口高出地面
2M。

在本题特定条件下，水流经系统的压头损失为5.6m水柱，试计算：
① A—Aˊ截面处水的流速; ②水的流量，以M3／h计。

5.有一垂直管道，内径由￠300mm减缩至￠200mm，水由下而上在管中流动。

测得水在粗管口
和细管口的静压强分别为P1＝150KPa和P2＝100KPa（如左图所示），两测压点间垂直距离为4.5ｍ。

若此距离间的摩擦阻力可以忽略，试求水的流量。

(g取10M.S-2)
6.若炉灶的内壁由厚24㎝的耐火砖(入＝0.9W ·ｍ-1·K -1 ),12㎝的绝热砖(入＝0.20W ·ｍ-1·K -1
)
和24㎝的建筑砖(入＝0.63W ·ｍ-1·K -1 )砌成。

传热稳定后,耐火砖的内壁温度为940℃,普通砖的外壁温
度为50℃。

试求每秒钟每平方米壁面因热传导传热损失的热量,并求各砖层交界面的温度。

7.用常压塔底重油预热原油,重油的初始温度为350℃,最终温度为220℃,原油的初始温度为100℃,最终温度为180℃,试比较并流和逆流时的传热面积之比(设传热系数K 不变)。

8.有一加热用的换热器,用烟道气预热空气。

已知空气进、出口温度分别为
40℃和170℃,烟道气进、出口温度分别为365℃和180℃。

求逆流和并流操
作换热时的平均温度差。

9.测定某氨合成塔下部列管换热器的传热系数。

数据如下:反应后气体走管内，流量
为2kg.s -1，进、出口温度分别为485℃和185℃。

平均比热Cp ＝3000J.kg -1.K -1。

原料气主线走管外,流量为1.5kg.s -1,进口温度为50℃,平均比热Cp ＝ 3200J.kg -1.K -1
,
已知该换热器面积为30m 2,两流体逆流换热,计算其传热系数K 。

10.为减少一加热器的热量损失，在其外壁包一层绝热材料，其厚度为250mm ，导热系数为
0.163W ·M -1·K -1,绝热材料外缘温度为30℃ ,从保温层外表面插入一温度计，测温点深入绝热材料50mm,
测得其温度为70℃ ,试计算加热器外壁温度和单位时间每m 2保温层向外散失的热量。

11.在连续精馏塔中分离由CS 2和CCI 4所组成的混合液。

已知原料液流量为4000kg/h, 组成为0.3(二硫
化碳的质量分率，下同）。

若要求釜液组成f x 不大于 0.05,馏出液回收率ϕ为88%。

试求馏出液的流量D 和组成X d 。

12.理论板和塔釜组成的精馏塔,每小时向塔釜加入苯—甲苯混合液
100Kmol,苯含量为50％(摩尔分数),要求塔顶流出液中苯含量80％(摩尔
分数),塔顶采用全凝器，回流比为3,相对挥发度为2.5,求每小时获得
的塔顶出液量D 和塔釜残液中苯含量W x 。

已知塔板流下的液体X 1=0.615
(摩尔分数)
13.有一精馏塔,分离甲醇—水,泡点进料,已知%,30,.400,51===-f x h kmol F α
及甲醇回收率。

试求R ,2%,10%,90min R R x x W d === 14.常压下苯—甲苯体系的平均相对挥发度为2.45。

进料(苯)f x =0.40，馏
出液d x ＝0.95。

馏残液中W x ＝0.22。

试求泡点液体进料时的最小回流比。

15. 在间歇操作反应釜中,完成R S B A +→+
的化学反应，该反应为二级反应，
2A A kc r =
在给定的条件下，k=0.118113--⋅⋅h kmol m ，A 的初始浓度304-⋅=m kmol c A ，每天A 的处理量为2400Kg ， A 的转化率为80%，每批操作的辅助时间为1h ，装料系数为0.75，求反应器的体积。

已知A 物质的相对分子质量M r =146。

16. 某一级反应，A →B+C ,在给定的反应温度下，k=0.08min -1。

A 的日处理量为180m 3,若要求最终转化率为90％，计算间歇釜式反应器的有效体积。

（每批物料辅助时间为20min ）。

17.某化学反应Ａ→Ｂ，其动力学方程A A
kc r =已知 ：ｋ＝0.6min 1-,0A c ＝4kmol.m -3，日处理物料量为72m 3,如要求Ａ的转化率A x ＝0.95,试计算用PFR 来完成反应任务所需要的有效容积R V 。

18. 在单釜全混流反应器内进行A ＋B →R 的液相反应,其动力学方程为:
（-r A）＝kC A C B＝KC A2。

反应在75℃下进行,k＝0.922M3.Kmol-1.S-1,,原料的进料速度为
1
3
50-
⋅h m,
反应物的浓度为
=
=
0B
A
C
C3
08
.0-
⋅m
kmol,求转化率为80％时,单釜全混流反应器的有效体积
R V。