化工设计习题及解答第三章
化工原理第三章习题与答案
化⼯原理第三章习题与答案第三章机械分离⼀、名词解释（每题2分）1. ⾮均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界⾯2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(?-=µρρ3. 球形度s ?⾮球形粒⼦体积相同的球形颗粒的⾯积与球形颗粒总⾯积的⽐值4. 离⼼分离因数离⼼加速度与重⼒加速度的⽐值5. 临界直径dc离⼼分离器分离颗粒最⼩直径6．过滤利⽤多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产⽣的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成⼀次过滤所⽤时间9. 过滤机⽣产能⼒过滤机单位时间产⽣滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没⾓度与圆周⾓⽐值⼆、单选择题（每题2分）1、⾃由沉降的意思是_______。
Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻⼒可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加⼀个初始速度Ｃ颗粒在降落的⽅向上只受重⼒作⽤，没有离⼼⼒等的作⽤Ｄ颗粒间不发⽣碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。
Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任⼀时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重⼒（重⼒减去浮⼒）与流体阻⼒平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。
A 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤为原来的2倍B 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的2倍C 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D 当介质阻⼒不计时,滤液体积增⼤⼀倍,则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻⼒不计，滤饼不可压缩，过滤压差增⼤⼀倍时同⼀过滤时刻所得滤液量___ 。
Ａ增⼤⾄原来的2倍Ｂ增⼤⾄原来的4倍Ｃ增⼤⾄原来的2倍Ｄ增⼤⾄原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。
Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动⼒⼀般是指______。
Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ滤饼两⾯的压差Ｄ液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能⾃动地进⾏相应的不同操作：______。
化工原理答案-第三章习题答案-150
第三章习题解答3-1 某圆柱形固定床填充的催化剂直径为p d ，高为h ，试求等体积的当量直径及球形度。
解：h d d e 2p 346ππ=，32p 23h d d e = ()p 312p p 2322218)24(23d h h d h d d h d P P +=⋅⋅+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=πππφ3-2 求20mm×20mm×25mm 的长方体颗粒的体积当量直径，表面积当量直径，比表面积当量直径及形状系数。
解：体积当量直径：mm V d ev 7.262520206633=⨯⨯⨯==ππ表面积当量直径：mm Sd es 8.282)252020202020(=⨯⨯+⨯+⨯==ππ比表面积当量直径：mm S V a d ea 1.232)252020202020(252020666=⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=== 形状系数：86.08.287.26222222=====es ev es ev P s d d d d S S ππφ 3-3 由边长皆为2mm 的立方体，直径和高度均为2mm 的圆柱体及直径为3mm 的球体各10kg 组成的均匀颗粒床层，床层直径为0.2m ，高度为 1 m 。
已知颗粒的密度皆为1900kg/m 3，求床层的空隙率和颗粒的平均比表面积。
解： 床层体积：3220314.012.044m h d V b =⨯⨯==ππ颗粒体积：30158.01900310m V P =⨯= 床层空隙率：497.00314.00158.00314.0=-=-=bpb V V V ε 颗粒的平均比表面积：3球柱立a a a a ++=-13000002.0002.0002.06002.0002.0-=⨯⨯⨯⨯=m a 立 1223000002.0)002.0(4002.02)002.0(4-=⨯⨯⋅+⨯⨯=m a πππ柱 1322000003.066003.0003.0-==⨯⨯=m a ππ球 11 2.67676232000300030003---==++=++=mm m a a a a 球柱立 3-4 某形状近似球形的微小固体颗粒，其沉降运动处于斯托克斯定理区，试计算（1）该颗粒在20℃与200℃的常压空气中的沉降速度之比为多少？（2）该颗粒在20℃与50℃的水中的沉降速度之比为多少？[（1）1.44，（2）0.55]解：（1）20℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-51081.1μ，200℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-5'106.2μ，因沉降速度处于斯托克斯定律区，ρρ>>p ，故()()()()44.11081.1106.2181855''''22'=⨯⨯=--=--=--μρρμρρμρρμρρs s s s t t g d gd u u （2）20℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3101μ，50℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3'1055.0μ，因沉降速度处于斯托克斯定律区，并考虑到液体的密度随温度变化很小，故()()()()55.01011055.0181833'''''22'=⨯⨯=≈--=--=--μμμρρμρρμρρμρρs s p p p p t t g d g d u u 无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度的变化而影响沉降速度。
《化工工艺初级设计》习题及解答整理(按章节)上传.
《化工工艺初级设计》习题及解答整理（按章节）第一章绪论一、问答：1、化工设计的种类有哪些？根据项目性质化工设计可分为：新建项目设计、重复建设项目设计、已有装置的改造设计。
根据化工过程开发程序化工设计可分为：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计；其中工程设计又包括：初步设计、扩大初步设计和施工图设计。
2、请画出化工厂设计的工作程序示意图。
3、可行性研究报告包含哪些内容？1.总论。
包括项目名称、可行性研究的主办单位和负责人，可行性研究编制的依据和原则，可行性研究的依据，项目提出的背景、投资必要性和经济意义，研究的范围和主要过程；研究的简要综合结论，存在的主要问题和建议。
2.市场预测。
包括国内外市场情况预测和产品的价格分析。
3.产品方案及生产规模。
对于老厂改、扩建和技术改造项目要结合企业现有内部和外部条件，对产品方案和生产规模要作方案比较，进行优选。
4.工艺技术方案。
包括工艺技术方案的选择、工艺流程和消耗定额、自控技术方案、主要设备的选择和标准化等内容。
5.原料、原料、辅助材料及燃料的供应。
6.建厂条件和厂址方案。
7.公用工程和辅助设施方案。
8.节能。
包括能耗指标及分析、节能措施综述、单项节能工程等内容。
9.环境保护与劳动安全。
10.工厂组织和劳动定员。
11.项目实施规划。
包括建设周期的规划实施进度规划等内容。
12.投资估算和资金筹措。
13.财务、经济评价及社会效益评价。
14.结论。
包括综合评价和研究报告的结论等内容。
4、设计任务书的内容主要包括哪些内容？1.项目设计的目的和依据；2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；3.矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；4.资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；5.厂址与占地面积和城市规划的关系；6.防空、防震等的要求；7.建设工期与进度计划；8.投资控制数；9.劳动定员及组织管理制度；10.经济效益、资金来源、投资回收年限。
二、填空题1、化工设计：将一个生产系统全部用工程绘图的方法和手段，转化为工程语言，也就是描绘成图纸、表格、必要的文字说明的过程。
化工设计第三章思考题及答案
第三章 思考题：1、化工工艺过程一般有几个阶段组成？答：一个典型的化工工艺过程一般由六个阶段所组成：2、生产方法和工艺流程的确定步骤是什么？答：（一）搜集资料，调查研究收集的内容：①国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程；②原料来源及产品应用情况；③试验研究报告；④安全技术及劳动保护措施；⑤综合利用及三废处理；⑥生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度；⑦设备的大型化及制造、运输情况；⑧基本建设投资、产品成本、占地面积；⑨水、电、汽、燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；⑩厂址、地质、水文、气象等资料；(11)车间（装置）环境与周围的情况。
（二）落实设备在搜集资料过程中，必须对设备予以足够重视。
对各种生产方法中所用的设备，分清国内己有定型产品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造的进度加以了解。
（三）全面对比全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项:①几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；②产品的质量情况；③生产能力及产品规格；④原材料、能量消耗情况；⑤建设费用及产品成本；⑥三废的产生及治理情况；⑦其他特殊情况。
3、工艺流程设计的任务？答：确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制产品的 分离产品 储存得所需产品的目的。
绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。
4、说明工艺流程设计的工作方法答：工艺流程设计方法如下：(1)以反应过程为中心。
根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基木工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操作，还是间歇性操作。
另外，物料反应过程是否需外供能量或移出热量，都要在反应装置上增加相应的适当措施。
如需要催化剂，就须考虑催化反应的方式和催化剂的选择。
化工原理习题第三章 过滤 习题3
三非均相物系分离沉降速度计算3.1 计算直径为1mm的雨滴在20℃空气中的自由沉降速度。
应用Stokes方程计算液体粘度3.2 将直径为6mm的钢球放入某液体中，下降距离位200mm时，所经历时间为7.32秒，此液体密度为1300[Kg/m3],钢球密度为7900[Kg/m3]，求此液体粘度为多少厘泊？降沉室的计算,设计型3.3 欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500(m3/h)的常压空气,空气中所含灰尘的密度为1800(kg/m3),要求净化的空气不含有直径大于10μm的尘粒,试求所需沉降面积为多大?若降尘室的底面宽2m,长5m,室内需要设多少块隔板?3.4用一多层降沉室除去炉中的矿尘。
矿尘最小粒径为8μm,密度为4000[kg/m3 ]。
降尘室内长4.1m,宽1.8m,高4.2m。
气体温度为427℃,粘度为3.4×10 -5 [N·S/ m2 ],密度为0.5[kg/m3 ],若每小时的炉气量为2160标准m3 ,试确定降尘室内隔板的间距及层数? (沉降处于斯托克斯定律区)3.5 用一截面为矩形的沟槽从炼油厂的废水中分离其中油滴，拟回收直径为2mm以上的油滴，槽宽为4.5m，深度为0.8m；在出口端除油后的水可不断从下部排出，而汇聚成层的油则从顶部移出。
油的密度为870[Kg/m3]，水温为20℃，每分钟处理废水为26m3,求所需槽的长度。
降沉室计算,操作型3.6 降沉室高2m、宽2m、长5m，用于矿石焙烧炉的降尘。
操作条件下气体的流量为25000[m3/h]；密度为0.6[kg/m3],粘度为0.03cP,固体尘粒的密度为4500[kg/m3 ]，求此降沉室能除去最小颗粒直径?并估计矿尘中直径为50μｍ的颗粒能被除去的百分率？3.7 气流中悬浮某种球形微粒，其中最小微粒为10μm,沉降处于斯托克斯区。
今用一多层隔板降尘室分离此气体悬浮物,已知降尘室长10m,宽5m,共21层,每层高100mm。
化工设计复习题3
化工设计：一、选择题（30分，2分/题）1. 下面不属于工程设计阶段设计的是（）A.初步设计B.扩大初步设计C. 中试设计D.施工图设计1.下面工程设计必须采用三段设计的项目是（C）A. 新建项目设计B.重复建设项目设计C.石化行业新研制合成产品的车间设计D.已有装置的改造设计2. 不是生产方法和工艺流程选择的原则的是（A）A.系统系B.先进性C.可靠性D.结合国情2. 不是工艺流程重要部分之一的是（B）A原料预处理B.原料输送C.三废处理D.反应过程3. 工艺流程图中不能用粗线条绘制的有（B）A工艺物料管道、B.加热蒸汽管道C主产品管道、D设备位号线3工艺流程图中需要用中线条绘制的有（B）A工艺物料管道、B.加热蒸汽管道C主产品管道、D设备位号线4 在工艺流程图中，设备表示方法说法正确的是（A）A工艺流程图中应标绘出全部和工艺生产有关的设备、机械和驱动机B化工设备在图上要按比例绘出C化工设备用粗线条绘出D 化工设备外形没有规定要求4在工艺流程图中，设备表示方法说法错误的是（D）A工艺流程图中应标绘出全部和工艺生产有关的设备、机械和驱动机B化工设备在图上可以不按比例绘出C化工设备用中线条绘出D化工设备外形没有规定要求5下面有关设备的标注正确的是（A）A 设备标注内容包括设备位号及名称B. 同一个车间同类设备有一个设备标注号C. 同一设备在施工设计和初步设计标注号可以不同D.在工艺流程图中，设备名称标注在设备上5 下面说法正确的是（A）A 离心泵的流量调节一般采用泵的出口阀门开度控制B 容积泵的流量调节一般采用泵的出口阀门开度控制C 管道仪表流程图上温度指示仪表的字母代号是TRD管道仪表流程图上冷却水得物料代号是HS6下列图可以不按比例绘制的是（C）A 设备装配图B车间布置图C 工艺流程图 D 设备配件图6当剖切平面通过标准件和实心零件的轴线时，必须作剖面线的是（D）A 螺纹紧固件B键 C 轴 D 设备实体7设备布置图的平面图一般为（）。
化工热力学第三版答案第3章习题
第3章 均相封闭体系热力学原理及其应用 一、是否题1. 体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。
2. 吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。
3. 热力学基本关系式dH=TdS+VdP 只适用于可逆过程。
4. 象dU=TdS-PdV 等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。
5. 当压力趋于零时，()()0,,≡-P T M P T M ig （M 是摩尔性质）。
6.[]()0ln ,PPR P T S S ig+-与参考态的压力P 0无关。
纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，f RTd dG ln =。
7. 理想气体的状态方程是PV=RT ，若其中的压力P 用逸度f代替后就成为了真实流体状态方程。
8. 当0→P 时，∞→P f。
9.因为⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛-=PdP P RT V RT1ln ϕ，当0→P 时，1=ϕ，所以，0=-P RT V 。
10. 逸度与压力的单位是相同的。
11. 吉氏函数与逸度系数的关系是()()ϕln 1,,RT P T G P T G ig ==-。
12. 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。
13. 由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。
14. 由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。
二、选择题1. 对于一均匀的物质，其H 和U 的关系为（B 。
因H ＝U ＋PV ） A. H 错误！未找到引用源。
UB. H>UC. H=UD. 不能确定2. 一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程从V 1等温可逆膨胀至V 2，则体系的错误！未找到引用源。
S 为（C 。
b V b V R dV b V R dV T P dV V S S V VV V VV V T --=-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎰⎰⎰12ln 212121∆）A.bV bV RT --12lnB. 0C. bV b V R --12lnD. 12ln V V R3. 对于一均相体系，VP T S T T S T ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛∂∂∂∂等于（D 。
化工原理习题第三部分蒸馏答案
第三部分蒸馏一、填空题1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。
2、含乙醇12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为 5.07% 。
3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目的。
4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。
5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律。
6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。
7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。
8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸气压。
9、相对挥发度的大小反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。
10、在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。
11、在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。
12、表示进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。
13、q值越大，达到分离要求所需的理论板数越少。
14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。
15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最大，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。
16、精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。
精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。
17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小（增大、减小），所需塔径增大（增大、减小）。
18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远, 分离所需的总理论板数最少。
19、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏分离分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。
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第三章物料衡算与热量衡算
习题1连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38％(wt)和甲苯62％的混合溶液，要求馏出液中能回收原料中97％的苯，釜残液中含苯不低于2％。
进料流量为20000kg ／h ，求馏出液和釜残液的流量和组成。
解：苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。
以下标B 代表苯。
进料中苯的摩尔分数 38
780.419638627892
FB x =
=+ 釜残液中苯的摩尔分数 2
780.023*********
WB x =
=+
进料平均相对分子质量
0.419678(10.4196)9286.13
M =⨯+-⨯= 进塔原料的摩尔流量
2000
232.2/86.13
F kmol h =
=
依题意，馏出液中能回收原料中97%的苯，所以
97.430.9794.51/DB Dx kmol h =⨯=
作全塔苯的质量衡算得 FB DB WB Fx Dx Wx =+
作全塔总质量衡算得 F W D
=+ 将已知数据代人上述质量衡算方程得
232.20.419694.510.02351⨯=+
232.2W D =+
解得
124.2/,108/W kmol h D kmol h ==
所以，94.5194.51
0.8752
DB
x =
==
2
2
2
合成气CH
4
H2
CO
CO2
O2
N2
习题4 合成气组成为0.4%CH4，52.8%H2，38.3%CO，5.5%CO2,0.1%O2，和2.9%N2（体积百分数）。
若用10%过量空气燃烧，设燃烧气中不含CO2，试计算燃烧气组成。
解：基准：1000mol合成气，1h；
气体中含
C 4+385+55=442mol；
H 4×4+2×528=1072mol；
O 383+2×55+1×2=495mol
理论氧量
O2 =442+1072/4-495/2=462.5mol
理论空气
462.5/0.21=2202.4mol
实际空气
1.1×220
2.4=2202.4mol
N2 0.79×2422.6=1914mol
O2 0.21×2422.6=508.8mol
对各物质进行衡算
N2平衡：29+1914=F N2=1943mol；
C平衡：4+383+55=F CO2=442mol；
O2平衡：0.5×383+55+1+508.8
=F CO2+0.5F H2O+F O2
=442+0.5×536+ F O2
F O2=46.3mol
燃料气组成
CO2，H2O，O2，N2=(0.149,0.1806,0.0156,0.6548)
习题11 某化工厂计划利用废气的废热，进入废热锅炉的废气温度为450℃，出口废气的温度为260℃，进入锅炉的水温为25℃，产生的饱和水蒸气温度为233.7℃，3MPa ，（绝压），废气的平均热容为32.5KJ/(kmol·℃)，试计算每100kmol 的废气可产生的水蒸气量？
解 过程如图3-6所示
图3-6 例3-8附图
基准：100kmol 的废气锅炉的能量平衡为废气的热量损失=将水加热以产生水蒸气所获得的热量 即 (mC p,m Δt )废气=W(h g -h L ) 其中，W 为所产生蒸气的质量，因此
100×32.5×(450-260)=W(2798.9-104.6) W=229kg 所产生水蒸气质量为229kg·(100mol 废气)-1 习题13 乙烯氧化为环氧乙烷的反应方程式如下：
242241
()()()
2C H g O g C H O g +−−→
试计算0.1013MPa 、25℃下的反应热。
解：乙烯（g ）的标准生成热为 0,298,
52.28/f H k J m o l ∆=乙烯
环氧乙烷(g)的标准生成热为
0,298,
51/f H k J m o l ∆=环氧乙烷－
因此，0.1013Mpa ，25℃下的反应热计算如下：
000
,298,298,298()()r i f i f H n H n H ∆=∆∆∑∑反应物
产物－
1
151152.280103.3/2kJ mol
⨯⨯⨯＝（－）－＋＝－
水
蒸
气
℃
废气 450℃。