化工计算题
化工原理计算题
1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。
送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。
设料液在管内的压头损失为1.4m（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=oZ2=0 p2=0(表压)hf=1.4m将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度：计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。
2、 如附图所示。
用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。
泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。
池中水深为1.5m ，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。
水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴），喷嘴入口处的表压为34 kPa 。
设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计）解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面，在1面与2面之间列柏努利方程由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s;P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10%（体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。
（1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？（3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。
化工计算复习题答案
化工计算复习题答案1. 计算某化工反应器中，若反应物A的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数为0.1 L/mol·min，求10分钟后反应物A的浓度。
答案：根据一阶反应的速率方程，反应物A的浓度随时间的变化可以用以下公式表示：\[ C_A = C_{A0} \cdot e^{-kt} \]，其中\( C_{A0} \)是初始浓度，\( k \)是速率常数，\( t \)是时间。
将给定的数值代入公式，得到\[ C_A = 2 \cdot e^{-0.1 \times 10}\approx 0.73 \text{ mol/L} \]。
2. 某化工生产过程中，需要将原料B从30°C加热至150°C，若原料B的比热容为2.5 kJ/kg·K，求加热过程中所需热量。
答案：加热所需热量可以通过公式\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]计算，其中\( m \)是原料B的质量，\( c \)是比热容，\( \Delta T \)是温度变化。
由于质量\( m \)未给出，公式可以简化为\[ Q = m \cdot 2.5 \cdot (150 - 30) = m \cdot 2.5 \cdot 120 \]。
因此，所需热量为\( 300m \) kJ。
3. 计算在标准大气压下，1 mol理想气体从0°C膨胀到100°C时所做的功。
答案：理想气体在等温膨胀过程中所做的功可以通过公式\[ W = nRT\ln\left(\frac{V_f}{V_i}\right) \]计算，其中\( n \)是气体的摩尔数，\( R \)是理想气体常数，\( T \)是绝对温度，\( V_f \)和\( V_i \)分别是最终和初始体积。
由于题目中未给出初始和最终体积，但给出了温度变化，可以假设体积变化与温度变化成正比，即\( V_f= V_i \cdot e^{\frac{\Delta T}{T}} \)。
化工计算例题
例题已知条件：（1）：磷矿的主要组成（2）：硫酸用量：为理论量的103%；（3）：硫酸浓度：93%；（4）：转化率：97.5%；（5）：洗涤效率：99%；（6）：料浆液固比：2.5:1；（7）：成品磷酸浓度：31%P2O5；（8）：氟逸出情况：（9）：机械损失：（P2O5）3%；（10）：水份蒸发量：（以1000千克磷矿为基准）分解槽35.5千克真空冷却器145.0千克；（11）：滤饼含液量：（以干磷石膏为准）过滤后滤饼69.5%一次洗涤后滤饼43.8%二次洗涤后滤饼29.9%（12）：滤洗液浓度滤液31.0% P2O5一次洗液21.9% P2O5二次洗液3.8% P2O5根据以上条件，计算二水物法生产湿法磷酸的物料平衡。
解：：以1000千克磷矿为计算基准（1）硫酸用量由式4-4-8得：1000×52.0%×98/56×103%=905 千克以93%硫酸计算：905/92×100=973 千克（2）逸出气体量：CO2：1000×2.41%=24.1 千克F：1000×3.67%×1.34%=0.49 千克以SiF4计：0.49×104/76=0.70 千克H2O：145+35.5=181 千克合计：CO2+SiF4+H2O=206 千克（3）磷石膏量：由式4-4-7得：1000×50.20%×172/56+1000×2.93%=1571 千克其中含总P2O5：1000×36.62%×(1-97.5%×99%)=13 千克未分解P2O5：1000×36.62%×(1-97.5)=9.0 千克水溶性P2O5：13-9=4 千克（4）生成料浆量：1571×(2.5+1)=3928+1571=5499 千克其中液相量：5499-1571=3928 千克含P2O5：3928×31%=1218 千克（5）成品磷酸量：由公式4-4-10得（1000×36.62%×97.5%×99%×（100-3）%）/31%=1106 千克其中含P2O5：1106×31%=343 千克（6）机械损失（P2O5）1000×36。
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。
化工计算题
气体吸收1、一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3米。
用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为58），丙酮含量为5%（体积），混合气流量为1120Nm3/h。
已知在液气比为3的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。
操作条件下的平衡关系为y=2x。
试求： 1）出口液体中的丙酮含量（质量分率）；2）气体体积总传质系数Kya（kmol/m3.s）；解： 1）L/G=(y1-y2)/x1, x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.0152）S=m/(L/G)=2/3=0.667N OG =1/(1-S)Ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16H OG =h/NOG=3/4.16=0.721 mHOG=G/KyaG=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/m3SKya=G/HOG=0.0385 kmol/m3S2、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。
入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数K Y a= 100 kmol/m2 h塔径为0.8m。
试求（1）出塔液体浓度X1；（2）所需填料层高度Z。
3、某逆流吸收填料塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A。
在常压、20℃下操作时的混合气体流量为0.025kmol/s,气体混合物中A的初始浓度为0.02（摩尔分率，下同），塔径为1m，气相体积总传质系数为0.0522kmol/(m3·s)，操作条件下平衡关系为y e=1.2x，操作液气比为最小液气比的1.2倍。
试求：若要求吸收率为95％，则所需的填料层高度为多少；解：∵ G=n/Ω＝0.025／（0.785×12）＝0.0318kmol/m2·s 1分∴ H OG=G/K ya=0.0318/0.0522=0.609m1分∵ x 2=0 ∴ =1.2×0.95=1.14 2分 ∴ 操作液气比: ＝1.2=1.37 1分＝＝＝0.876 1分∴ N OG ＝ln=ln ＝＝9.84 4分(或， ∴ y 2=1×10-3, x 1=0.0139==0.00193 ∴ N OG ==9.84 )∴ H ＝ＨＯＧ·ＮＯＧ＝0.609×9.84＝6.0ｍ 2分精馏题目1、【例】在一连续精馏塔内分离某理想二元混合物。
化工计算习题
２－3 由一温度已知值，计算下列所有温度值
K
ºC
ºF
ºR
（１） 398
（２）
－40
（３）
77
（４）
500
解：由TF＝1.8TC+32， T＝TC+273.15， TR＝TF+459.67等式求之，结果见下表：
（１） （２） （３） （４）
50
2
9.65102
J
2
3600
(2)E 9.65102 J 1.341103 HP 1.294104 HP S 1W
(3)E 9.65 102 J 1W S 9.65 102W S 1J
(4)E
9.65102
J
9.65102
Pa m3
0.9869105 atm 1Pa
103 l 1m3
P 2105 N
m2
0.10197kgf 1N
104 m2 1cm2
2.0394kgf / cm2
P 2105 N
m2
0.10197103 kgf 1N / m2
/
cm2
2.0394kgf / cm2
(3)P 2106 dyn cm2 2.248106lbf 2.542 cm2 29.00lbf / in2
解： P 763mmmHg 26.5inHg 25.4mmHg 89.9mmHg
1inHg
P 89.9mmHg 1in 3.539inHg 25.4mm
P
89.9mmHg
13.6mmH2O 1mmHg
1222.6mmH2O
P 89.9mmHg 1.333105bar 0.1196bar 1mmHg
化工原理计算题
化工原理试卷（计算题）班级姓名分数一、计算题( 共43题320分)1. 5 分(2823)如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。
储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。
输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？2. 10 分(3758)一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。
310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。
冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。
如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。
3. 5 分(2466)已知20℃水在φ109 mm×4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。
液面上方的压强p=100 kPa。
液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20℃水的密度ρ=1000 kg·m-3）。
4. 10 分(3711)在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。
热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。
该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。
设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5. 10 分(4951)某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。
原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：y n +1=0.630 x n+0.361提馏段：y m +1=1.805 x m-0.00966试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。
化工有关的计算
(3.45 3.05) 10 5 Hg 3 1.5 2.4m 580 9.81
由于实际安装高度大于允许安装高度，不能保证整个输送 过程中不产生汽蚀现象。为保证泵正常操作，应使泵入口 线不高于最低液面2.4m，即从原来的安装位置至少降低 0.4m；或提高容器内的压力。
例:如图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处 河水以90m3/h的流量，输送到一高位槽中，已知高 位槽水面高出河面 10m，管路系统的总压头损失为 7mH2O。试选择一适当的离心泵并估算由于阀门调 节而多消耗的轴功率。 解 根据已知条件，选用清水泵。今以 河面 1-1 截面为基准面，并取 1-1与 2-2 截面列伯努利方程式，则
2 1.263 2 50 1.263 24911 p A真＝ 1000 2 9.81 0.0231 2 0.205 2
2 u12 u 0 l1 u12 p A真＝p 0－p1＝ z1 z 0 g 1 2 d 2 1
Ne
heV
＝
500 .89 150 / 3600 1000 32108 .36 0.65
J/s or W
流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为 原来的＿＿倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来 的＿＿倍。
当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真 空度为_____________mmHg；测得另一容器内的表压强为1360mmHg， 则其绝对压强为___________mmHg。 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值＿＿＿＿。 A 只取决于Re B 与光滑管一样 C 取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关
化工原理计算题
1.设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya ＝200kmol/ m3h。
试求：①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；③填料层高度（m）；解：①y1＝（10×10-3/17）/（1/22.4）＝0.0132y2＝Y1（1-η）＝0.0132（1-0.95）＝6.59×10-4（L/G）min＝（y1－y2）/（y1/m）＝η·m＝0.95×1.2＝1.14L/G＝1.5（L/G）min＝1.5×1.14＝1.71 G＝4480/22.4＝200Kmol/㎡·hL＝1.71×200＝342 Kmol/㎡·h＝342×18/1000＝6.16m3/㎡·h②X1＝（y1－y2）/（L/G）＝（0.0132-6.59×10-4）/1.71＝0.00733＝0.733％③H OG＝G/Kya＝200/200＝1m S＝m/（L/G）＝1.2/1.71＝0.702N OG＝1/（1-S）Ln[（1－S）y1/y2＋S]＝6.37 h＝6.73m2.用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。
两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。
出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。
已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：（1）出口管路中水的流速。
（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）解：（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s 所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s （2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0 Z1＝0 P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa ＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm23.有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。
化工过程分析和合成计算题
3
45
Qi
0 10 107.5117.5 10
最小加热量为107.5 kW，最小冷却量为40kW，夹点位置在90-70℃.N1 ≤ N3 + N4, FCp1 ≤ FCp3 ,FCp1 ≤ FCp4
Q = 2×(150-90) = 120 kW Q = 2.5×(125-70) = 137.5 kW
例3 既有一五组分碳氢化合物旳混合物，其构成和各组
分旳相对挥发度如下表所示：工艺要求得到高纯度旳单
组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列旳综合。
分离易度系数计算公式：CES = f*△，
f = D/W或W/D，f 取接近 1旳数值，△ = (α-1)*100。
序号 构成(摩尔分率)
相邻组分相对挥发度 原则沸点（ºC）
热流量（kw） 360 275 420 220
[解] 根据所给数据作出问题表格（1）
1
2
3
45
列
温
流股与温度
最大允许
区 热流股
T，℃
冷流股 Ti－ ∑CPC- Di
Ii
Qi 热流量，
T1 T2
C1 C2 Ti+1 ∑CPH
kW
170
输入 输
出
1
160 150
20
3.5 +70 0 -70 +10 +30
6/3/F/Fmax问题，阐明Johnson规则在特殊旳n/3/F/Fmax问题上旳应用
产品 1
实际加工时间
M1
M2
M3
4
1
3
虚拟二单元加工时间
第一单元ai 第二单元bi
5
4
2
《化工计算》习题三答案
《化工计算》习题三答案一、单项选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分）1.化工新技术开发过程中要进行概念设计、中试设计和( D )A工程设计等三种设计。
B工艺设计等三种设计。
C设备设计等三种设计。
D基础设计等三种设计。
2.根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，( B )A中试设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。
B工程设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。
C基础设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。
D概念设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。
3.项目建议书是进行可行性研究和编制( A )A设计任务书的依据。
B 概算书的依据。
C 施工图设计的依据。
D初步设计的依据。
4.生产方法和工艺流程的选择的( D )A合理性主要指技术上先进、经济上合理。
B可靠性主要指技术上先进、经济上合理。
C经济性主要指技术上先进、经济上合理。
D先进性主要指技术上先进、经济上合理。
5.生产工艺流程草图一般由( A )A物料流程、图例和设备一览表等三个部分组成。
B工艺流程、图例和设备一览表等三个部分组成。
C管道流程、图例和设备一览表等三个部分组成。
D仪表流程、图例和设备一览表等三个部分组成。
6.生产方法确定以后，就可以设计绘制( D )A 设备布置图B 车间布置图C 化工设备图D流程草图。
7.蒸馏是化工厂应用极为广泛的( C )A动力输送过程。
B传热过程。
C传质过程。
D换热过程。
8.立式容器的管口方位取决于( B )A 车间布置的需要。
B管道布置的需要。
C 设备布置的需要。
D 工艺流程的需要。
9.管道布置图一般只画管道和设备的( D )A立面布置图。
B俯视布置图。
C侧视布置图。
D平面布置图。
10.液体的闪点如果等于或低于环境温度的则称为( B )A 可燃液体。
B易燃液体。
C 不燃液体。
D 易挥发液体。
11. 在绘制管道仪表流程图时线形为粗实线的为（ B ）A. 仪表线B．工艺物料管道C．公用工程线D．产品管道12、在管道标注PG0801－50 B32L01中，哪部分是管道等级（ B ）。
化工原理计算题
第五章习题181）求x 1尽量用操作线方程 G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2) y 1=0.04 x 2=0 η=(y 1-y 2)/y 1=0.96413.1)//()(6.1)/(6.1/0016.004.004.0)1(2121min 12=--===⨯=-=x m y y y G L G L y y ηM m =∑M i y ikmoLkg M m /52.282996.01704.0=⨯+⨯= )/(01227.052.28/35.02s m kmol G ∙==)/(017338.0413.12s m kmol GL ∙==G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2)0272.0/)(/1121=-=x x y y G Lm K G H yaOG 2853.0043.0/01227.0/)2===m OG y y y N ∆-=/)(210016.00272.092.004.0ln0016.0)0272.092.004.0(ln )(211211⨯--⨯-=---=∆y mx y y mx y y mmN H H N OG OG OG 83.141.62853.041.6=⨯=∙=∴=∴注意：● 若D=0.5m,G ’=10Nm 3/h G ’=10/(22.4*3600) kmol/s G=G ’/(πD 2/4) kmol/m 2s● 若D=0.5m,G ’=10kg/h, y 1=0.015 M m =∑M i y i=M 2*(1-0.015)+ M 1*0.015G=G ’/[3600M m (πD 2/4)] kmol/m 2s ● 若D=0.5m,20℃,1atm, G ’=480m 3/hG ’=480*273/(293*22.4) G=G ’/[(πD 2/4) *3600] kmol/m 2sy=1g/m 3=(1/M)/(1000/22.4) (标准态)22）以清水在填料塔内逆流吸收空气～二氧化硫混合气中的，总压为1 ，温度为20℃，填料层高为4m 。
化工原理计算18题
1.含量为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨平衡的分压为1.66kPa ，氨水上方的总压强为常压，在此含量下相平衡关系服从亨利定律，氨水的密度可近似取1000kg/m 3，试求算亨利系数E 、H 和m 的数值各是多少？解: (1)由 A A Ex p =*可得 k P a x p E AA 3.8302.0666.1*===(2) 取1kmol 氨水为基准,其中含0.98kmol 水与0.02kmol 氨,总摩尔体积为 k m o l m MMV NHOH /02.098.0332ρ+=氨水的总摩尔浓度为3/6.551702.01898.0100002.098.0132m kmol MMV c NHOH =⨯+⨯=+==ρ氨的摩尔浓度 A A cx c = 由 Hc pA A=*,可得 )./(667.03.836.55**m kN kmol Ec pcx pc H AA AA =====(3)由 822.03.1013.83===PE m =2.101.33kPa 、20℃时，氧气在水中的溶解度可用P o2=4.06×106x,表示，式中P O2为氧在气相中的分压，kPa ，x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解：氧在空气中的摩尔分率为0.21,故6661024.51006.427.211006.427.2121.03.101-⨯=⨯=⨯==⨯==p x kPaPy p在本题浓度范围内亨利定律适用 由p EMHp c EMH ssρρ==⇒=*查附录表1可知20℃时氧在水中的亨利系数E=4.06×106kPa ,因x 值甚小,所以溶液密度可按纯水计算,即取ρ=1000kg/m 3,所以单位体积溶液中的溶质的摩尔浓度为346*/1091.227.21181006.41000m kmol p EMc s-⨯=⨯⨯⨯==ρ则每立方米溶解氧气质量为32*/31.932m gO c =∙3.一直径为25mm 的萘球悬挂于静止空气中，进行分子扩散。
化工原理下册计算考试试题
精馏计算题5. 在连续精馏塔中分离二硫化碳（A ）和四氯化碳（B ）混合液，原料液流量为10000kg/h 、组成为0.3（质量分数，下同）。
若要求釜残液组成不大于0.05，二硫化碳回收率为88%，试求馏出液流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。
6．在连续精馏塔中分离两组分混合液，已知进料液量为100kmol/h 、组成为0.45（摩尔分数，下同）。
饱和液体进料；操作回流比为2.6，馏出液组成为0.96，釜残液组成为0.02，试求：⑴易挥发组分的回收率； （2）精馏段操作线方程； （3）提馏段操作线方程；7.在连续精馏塔中分离两组理想溶液，原料液流量为100kmol/h ，泡点进料。
精馏段操作线方程和提馏段操作方程分别为263.0723.0+=x y 和 018.025.1-=x y试求精馏段和提馏段上升蒸气量。
9. 在常压连续精馏塔中分离含苯0.4（摩尔分数，下同）的苯——甲苯混合液。
饱和液体进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.06。
塔顶采用混凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍。
在操作条件下，物系的平均相对挥发度为2.47。
试求理论板数和进料位置。
10. 在连续的精馏塔中，分离两组理想溶液。
已知原料组成为0.3（摩尔分数，下同），泡点进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.05，操作回流比为2.5，试写出精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。
11. 在连续的精馏塔中分离理想溶液，原料液组成为0.35（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.95，回流比取为最小回流比的1.3倍，物系的平均相对挥发度为2.0，试求以下两种进料情况下的操作回流比。
（1）饱和蒸汽进料； （2）饱和液体进料；参考答案5. D=35.7kmol/h , 97.0=D x6.(1)%59.97=D η(2)267.0722.01+=+n n x y ；(30066.0329.1//1-=+m m x y 7.h kmol V V /5.189/==10. 257.0714.01+=+n n x y0343.0685.1//1-=+m m x y 11.(1)R=5.65 (2)R=3.29 吸收★习题1常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A 。
化工基础知识试题库计算题及答案
化工基础知识试题库计算题及答案一、化工基础知识试题库计算题及答案1. 题目：计算一个反应器内，如果原料A的摩尔浓度为0.5 mol/L，反应速率常数k为0.1 s^-1，反应级数为1，求反应5分钟后，原料A 的摩尔浓度。
答案：根据一级反应速率方程ln([A]t/[A]0) = kt，其中[A]t为t分钟后的摩尔浓度，[A]0为初始摩尔浓度，k为反应速率常数，t为时间。
代入数据得：ln([A]t/0.5) = 0.1 * 5 * 60解得：[A]t = 0.5 * e^(0.1 * 300) ≈ 0.22 mol/L所以，反应5分钟后，原料A的摩尔浓度为0.22 mol/L。
2. 题目：一个化工设备中，物料通过一个直径为0.1m的管道，流速为1.5 m/s，求管道的体积流量。
答案：体积流量Q可以通过公式Q = A * v计算，其中A为管道横截面积，v为流速。
管道横截面积A = π * (d/2)^2 = π * (0.1/2)^2 = 0.007854 m^2代入数据得：Q = 0.007854 * 1.5 = 0.011781 m^3/s所以，管道的体积流量为0.011781 m^3/s。
3. 题目：在一定温度下，某反应的平衡常数Kc为100，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求平衡时生成物B的浓度。
答案：设平衡时生成物B的浓度为x mol/L，则反应物A的浓度为(1-x) mol/L。
根据平衡常数的定义，Kc = [B] / [A]，代入数据得：100 = x / (1-x)解得：x = 0.95 mol/L所以，平衡时生成物B的浓度为0.95 mol/L。
4. 题目：计算一个化工过程中，如果原料的转化率为80%，原料的摩尔质量为50 g/mol，反应生成物的摩尔质量为40 g/mol，求原料的摩尔转化量。
答案：设原料的摩尔转化量为n mol，原料的初始摩尔量为n0 mol。
根据转化率的定义，转化率 = (n - n0) / n0 * 100%代入数据得：80% = (n - n0) / n0 * 100%解得：n = 0.8 * n0原料的摩尔转化量为0.8倍的初始摩尔量。
化工计算题 文档
1 如图所示，水通过倾斜变径管段（A -B ），d A =100mm ，d B =240mm ，水流量为2m 3/min ，在截面A 与B 处接一U 形水银压差计，其读数R =20mm ，A 、B 两点间的垂直高度差为h =0.3m 。
试求：（1） A 、B 两点的压差等于多少Pa ？（2）若管路水平放置，而流量不变，计算U 形水银压差计读数R 及A 、B 两点压差的变化趋势。
解：（1）取3-3为等压面，p 3=p 3’ 且p 3 = p A ＋ρgh 1 p 3’=pB+ρg （h 2－R’）+ρi gR’ 则p A ＋ρgh 1=p B +ρg （h 2－R’）+ρi gR’ ∴p A －p B =ρg(h 2-h 1-R’)＋ρi gR’ =9.81×103×(0.3-0.02)+13600×9.81×0.02 =5420 Pa（2）在AB 之间列柏努利方程Z A ＋（P A /ρg ）+(u A 2/2g)＝Z B ＋（P B /ρg ）＋（u B 2/2g ）＋∑hf′（P A -P B ）/ρg =（ Z B - Z A ）+（u B 2/2g ）-(u A 2/2g)+ ＋∑hf′(h 2-h 1-R’)+ R’ρi/ρ=（ Z B - Z A ）+（u B 2/2g ）-(u A 2/2g)+ ＋∑hf′ R’（ ρi/ρ-1） =（u B 2/2g ）-(u A 2/2g)+ ＋∑hf′当管路水平放置时，由于U 形管读数R 反映的是AB 的阻力损失和动能的下降，与管子的放置方式无关，则R’不变，R ＝20mm 。
（u B 2/2g ）-(u A 2/2g)及∑H f 不随摆放位置而变，而（ Z B - Z A ）下降，p A - p B 则下降。
2、原油的比重为0.93，粘度为0.004 Pa·s ，通过重力从罐A 底部管子向罐B 稳态流动。
化工原理计算题例题
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A V u s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ，压力表读数为 2.452×H=20m H 1=2m105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
化工技术经济计算题
某人连续6年于每年年末存入银行1000元，年复利5%，问到第10年年末本利和共达多少？
解： 到第6年末的将来值
F6= 1000 = 6802元
到第10年末的将来值
F10= 6802（1+0.05）4 = 8268元
[例2-2] 某建筑企业正在建筑一座高楼，合同规定建成交付使用即可得100万元。该楼预计2年后可以完工，现在企业因资金周转不灵，愿意把2年后的100万元的收入换取现款80万元。如果你是银行经理，现行利率为10%，你是否同意贴现？
解：由题意F = 100万元，i = 10%，n = 2，
P = = 82.64万元
⑶设定经营成本变动的百分比为y，分析成本变动对方案净现值影响的计算公式为：
⑷设定销售收入变动变动的百分比为z，分析销售收入变动对方案净现值影响的计算公式为：
⑸相对效果分析
用表格，分别对x、y、z取不同的值，计算出各不确定因素在不同变动幅度下方案的NPV，结果见下表。
不确定性因素的变动对净现值的影响
变动率
单位：万元 基准折现率：10%
年份
0
1～10
NPV
IRR
A的净现金流量
-200
39
39.64
14.4%
B的净现金流量
-100
20
22.89
15.1%
增量净现金流量
-100
19
16.75
13.8%
(一)寿命期相同的互斥方案的选择
（差额部收益率法）
年份
0
1～10
10（残值）
A的净现金流量
-5000
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连续性方程与伯努利方程【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。
在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。
由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。
试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?解 ./105=u m s.,.d m d m ==1202 01.()/2212120522⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭d u u m s d22112222ρρ+=+p u p u ..22221221205187522ρ---===p p u u..121875187510001875ρ∆=-==⨯=p p p Pa..187501911911000981ρ∆====⨯p h m mm g另一计算法22112222ρρ+=+p u p u g g g g...22221221205019122981ρ---====⨯p p u u h m g g计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mm mm φ⨯。
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/3m h ?解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h...p h m g ρ⨯===⨯3表3304103110981阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u2221++2ρ=∑f p u Z H g g习题1-15附图习题1-16附图.,.13105水柱==∑=f Z h m H m (23)23203103105298110981⨯=++⨯⨯u./.2323005==u m s d m水的流量..././22333200532363410228 44V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kg m ）、98%硫酸(密度为/31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa 。
试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失f H 与压力降∆p 的关系为ρ∆=f pH g。
..f p H m g ρ∆⨯==⨯3水水4910=499 水柱1000981..f p H m g ρ∆⨯==⨯3油油4910=568 油柱880981..f pH m g ρ∆⨯==⨯3硫酸硫酸4910=273 硫酸柱1830981【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mm mm φ⨯5735。
已知水在管路中流动的机械能损失为2452∑=⨯f u h (u 为管内流速)。
试求水的流量为多少/3m h 。
欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？解 管径.005=d m ，机械能损失2452∑=⨯f u h(1) 以流出口截面处水平线为基准面，,,,1212500？Z m Z u u ==== 222214522=+⨯u u Z g../Z g u m s ⨯===1225981146 4623水的流量 ().../.V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=22333200514628710103 ／44(2) ()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==⨯=u u m s'(')21223=Z g u (.)'..Z m ⨯==2123175781 981高位槽应升高 ..m -=7185218习题习题1-19附图【1-20】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。
泵的吸入管为.mm mm φ⨯3225，管的下端位于水面以下2m ，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为282u g ⨯。
若截面'22-处的真空度为39.2kPa ，由'11-截面至'-22截面的压头损失为2122⨯u g。
试求：(1)吸入管中水的流量，/3m h ；(2)吸入口'11-截面的表压。
解 管内径...00320002520027=-⨯=d mm ，水密度/31000ρ=kg m 截面'-22处的表压.2392=-p kPa ，水槽表面10=p （表压） (1) 从'''---00至22， 00为基准面，,,,?1202030====Z Z m u u压头损失 222222118+=822222⎛⎫∑=⋅⋅+ ⎪⎝⎭f u u u H g g g2200221222ρρ++=+++∑f p u p u Z Z H g g g g (22)3223921010381000981298122981-⨯⎛⎫=++++ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭u u ./2143=u m s水的流量 ()..223236000．0271433600295 ／44ππ=⨯=⨯⨯⨯=V q d u m h(2) 从'',,1211至2205--==Z Z.......()p p u Z g g gp p Pa kPa ρρ=++-⨯=++⨯⨯⨯⨯=⨯=21222321311223921011435100098110009812298110410104表压 流体的黏度【1-21】当温度为20℃及60℃时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。
解 20℃ 60℃水 .3100510-⨯⋅Pa s .3046910-⨯⋅Pa s 空气 .618110 -⨯⋅Pa s .620110-⨯⋅Pa s 水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。
雷诺数与流体流动类型【1-22】 25℃的水在内径为50mm 的直管中流动，流速为2m/s 。
试求雷诺数，并判断其流动类型。
解 25℃，水的黏度.30893710μ-=⨯⋅Pa s ，密度/3997ρ=kg m ，管内径.005=d m ，流速习题1-20附图/2=u m s.Re ..530052997112104000 为湍流0893710du ρμ-⨯⨯===⨯>⨯ 【1-23】 (1)温度为20℃、流量为/4L s 的水，在.mm mm φ⨯5735的直管中流动，试判断流动类型；(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为./244cm s 的油，试判断流动类型。
解 (1) .,/.,./V d m q m s Pa s kg m μρ--==⨯=⨯⋅=3333005 410，1005109982 流速 ./(.)Vq u m s dππ-⨯===⨯3224102038 00544雷诺数 ...Re ..5300520389982101104000为湍流100510ρμ-⨯⨯===⨯>⨯du (2) ././v cm s m s -==⨯242444410 雷诺数 ..Re .400520382322000为层流4410-⨯===<⨯du v 【1-24】 20℃的水在mm mm φ⨯2196的直管内流动。
试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少/m s 3时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为./cm s 2014的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解 (1) 水，20℃，./.,.339982，1005100207ρμ-==⨯⋅=kg m Pa s d m..Re ./.3020799824000 001945100510du u u m s ρμ-⨯⨯===⨯体量流量 ()../22430207001945 6.541044V q d u m s ππ-==⨯⨯=⨯(2) ././24201401410υ-==⨯cm s m sRe duυ=..40207200001410-=⨯u./0135=u m s 管内流体流动的摩擦阻力损失【1-25】如习题1-25附图所示，用U 形管液柱压差计测量等直径管路从截面A 到截面B 的摩擦损失∑fh。
若流体密度为ρ，指示液密度为0ρ，压差计读数为R 。
试推导出用读数R 计算摩擦损失∑fh的计算式。
解 从截面A 到截面B 列伯努利方程，截面A 为基准面，则得() ABf A B fp p Hg h p p p Hpg h ρρρ=++∑∆=-=+∑ 1液柱压差计1-1为等压面() A B p R g p H g R gρρρ+=++0 2习题1-25附图习题1-31附图()0ρρρ∆=-=-+A B p p p R g H g由式()()1与式2得 ()0ρρρ-∑=f R gh此式即为用U 形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。
【1-31】把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管（光滑管），弯成倒U 形，作为虹吸管使用。
如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。
液体密度为/31000kg m ，黏度为1⋅mPa s 。
为保持稳态流动，使槽内液面恒定。
要想使输液量为./m h 317，虹吸管出口端距槽内液面的距离h 需要多少米？解 已知,,/330．02210,=1d m l m kg m mPa s ρμ===⋅，体积流量./317=V q m h 流速 ././.22173600150400244Vq u m s d ππ===⨯从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准面2222u l u h g d g λξ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭∑..Re .430021504100030110湍流110ρμ-⨯⨯===⨯⨯du光滑管，查得.00235λ=，管入口突然缩小.ξ=05 U 形管（回弯头）.15ξ= (2)21504100235051506170022981h m ⎛⎫=+⨯++= ⎪⨯⎝⎭【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 /./(.)1221540360015603544V q u m s dππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。