化工原理习题课

非均相物系的分离习题课
二.拟用尺寸为810m×810m的板框过滤机过滤某 悬浮液.在147.2kPa的恒压差下,过滤常数为 K=2.73×10-5m2/s,滤饼不可压缩,过滤介质阻
力可忽略不记.每m3滤液可得滤饼0.04 m3. 1.试求:欲在1h得滤饼0.4 m3,所需滤框和滤框厚 度; 2.最佳过滤时间是多少?欲得同样的滤液量操作压 强需要提高多少?已知洗涤和辅助时间之和为 45min.
干燥习题课
一、已测得某非多孔性湿物料的初始含水量 为0.25 (干基,下同) ,临界含水量为0.10平 衡含水量为0.04.求该物料的自由水分、结 合水分及非结合水分 .将该物料干燥到含水 量0.07,所用时间为1.2小时;若干燥到含水 量0.05,所用时间为多少? (降速阶段干燥速率曲线近似为直线)
传热习题课
二、一套管式换热器逆流操作，管间通热空气，进
口温度100℃，出口温度为70 ℃，管内通冷水， 进口温度为20 ℃，出口温度为85 ℃.已知空气 侧的给热系数为0.1 KW/ (m2.K)，水侧的给热 系数为2.0KW/ m2.K，壁阻及垢阻可不计。求水 流量增加1倍后换热器的热流量变化，并绘出两 种情况下的操作线（即T与t的关系线）。若其 他条件不变空气流量增加1倍后换热器的热流量， 并绘出相应的操作线（即T与t的关系线）。
非均相物系的分离习题课
四.流量为1m3/s的20℃常压含尘气体在进入反应器 之前需要尽可能除去尘粒并且升温到400 ℃.已知 固粒密度ρp=1800kg/m3,降尘室底面积为 65m2.求: 1.先除尘后升温理论上能除去的最小颗粒直径; 2.先升温后除尘理论上能除去的最小颗粒直径; 3.欲更彻底地除区尘粒,对原降尘室应如何改造 20℃：气体密度1.205kg/m3, 黏度1.81×10-5Pa.s; 60 ℃:气体密度0.524kg/m3, 黏度3.31×10-5Pa.s．
传热习题课 三、在传热面积为20m2换热器中，用温度20℃、流 量为13500kg/h冷却水冷却进口温度为110 ℃的 醋酸，两流体逆流流动。换热器清洗之后刚投 入使用时冷却水和醋酸出口温度分别为45 ℃和 40 ℃.运行一段时间后，冷、热流体的流量和 进口温度不变，而冷却水出口温度降至38 ℃， 求此时换热器的污垢热阻为多少？
干燥习题课
二、在恒定条件下进行干燥实验.一定量的空气平 行流过物料表面,水分仅从物料表面汽化,干燥处于 恒速阶段.热空气的温度为50℃,相对湿度为60%, 干燥时间为1.5小时,即可达到干燥要求(X1将到X2). 试求:1.若空气的温度为80 ℃相对湿度为20%,其 他条件不变,干燥仍处于恒速阶段,求所需干燥时 间;2.若物料厚度增加一倍其他条件不变,干燥仍处 于恒速阶段,求所需干燥时间. 已知 rw=2500-2.3tw (tw的单位为℃, rw的单位为 kJ/kg.)
非均相物系的分离习题课
五.采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。 降尘室底面积为10㎡，高1.6m。操作条件下 气体密度为0.5kg/m3，黏度为 210-5Pas，颗粒密度为3000 kg/m3。气体 体积流量为5m3/s。试求： （1）可完全回收的最小颗粒直径； （2）如将降尘室改为多层以完全回收20m 的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。
精馏习题课
一、在一连续精馏塔内分离二元理想溶液.塔 顶采用分凝器和全凝器.分凝器向塔内提供 泡点温度的回流液,其组成为0.88;全凝器得 到的产品组成为0.95,原料液组成为0.5(以 上均为易挥发组分的摩尔分率,下同).离开 第一层理论板的液体组成为0.79.泡点进料. 塔釜间接蒸汽加热.试求:1.操作回流比;2. 最小回流比.
干燥习题课
三.在一连续干燥器中,湿物料的处理量为0.8kg/s, 含水量由5%降到1%. (均为湿基) ,空气初始温度 为20 ℃,湿度为0.005kg/kg干空气,空气离开干燥 器时的温度为55 ℃,为保证干燥产品的质量,要求 空气进入干燥器时的温度不超过90 ℃.试求以下 两种情况下所需空气用量( kg干空气/s)和预热器 耗热量（kW）.假设干燥过程为理想过程.1.将新 鲜空气预热到90 ℃进入干燥器;2.采用废气循环, 循环气中绝干空气 量为干燥器出口废气中绝干空 气量的2/3,混合气温度为90 ℃,再进入干燥器. 3.比较先混和在预热,和先将空气加热到t再与废气 混合,混合温度为90 ℃预热器所需热量有何变化?
非均相物系的分离习题课
三.某板框过滤机的过滤面积为0.6m2,恒压过滤某 悬浮液,3h后得滤液60m3若滤饼不可压缩,过滤介 质阻力可略不记.求: 1.若其它条件不变,过滤面积加倍,可得多少滤液? 若其它条件不变,过滤时间缩短为1.5h,可得多少 滤液? 若其它条件不变,过滤压强差加倍,可得多少滤液? 若在原压强差下过滤3h,用4 m3水洗涤滤饼,洗涤 时间为多少?洗水性质与滤液相近.
传热习题课
五、外径为100mm的蒸汽管道，外径为25，外 面包有一层50mm厚的保温材料AB， A =0.05 W/ m.K，其外再包一层25mm厚的保 温材料B， B =0.075 W/ m.K. 若保温材 料A的内表面 温度及保温材料B的内表面 温度 分别为170℃和38 ℃ 。1、求每米管长的热 损失；2、A、B 间的界面温度；3、 A、B 材料保持各自厚度，位置对调比较保温效果。 假设传热推动力不变。
传热习题课 一、在套管换热器中120 ℃、冷凝潜热为 2204kj/kg的水蒸气冷凝加热管内流动的苯，使 其温度从30℃升高到60℃温度，苯的流量 4000kg/h，比热1.9 kJ/(kg.K)。蒸汽冷凝传热 系数为10000 W/ (m2.K)，管内侧污垢热阻为 0.0004 (m2.K) / W，管外侧垢阻、壁阻及热损 失可略。换热管尺寸为54×2mm的钢管，有效长 度12m，求：1、所需蒸气流量；2、苯侧对流传 热系数； 3、苯的流量增加50%、其他条件不变 时苯的出口温度；4、若仍维持苯的出口温度为 60℃，应采取哪些措施，定量计算。
传热习题课 四、流量为500kg/h、 温度为80℃的常压苯蒸 汽 ，用直立式管壳换热器加以冷凝并冷却 30℃，冷却介质为20 ℃的冷水，冷却水的出 口温度不超过45 ℃，冷热体逆流流动。苯的 蒸汽冷凝潜热为390kJ/kg，平均比热容为 1.86kJ/kg℃，并估算出冷凝段的传热系数 为1500W/ m2K，冷却段的传热系数为 1000W/ m2K.。试求：（1）所需的传热面 积及冷却水用量。 （2）若采用并流流动方式，所需的最小冷却水用 量为多少
六.在一单程列管换热器内,某溶液在管内呈湍流流 动,其为流量为1000kg/h、平均比热容为 4.18kJ/kg℃， 温度由15℃加热到100℃, 管内对流传热系数为600W/ m2K.温度为 110℃的饱和水蒸汽在壳程冷凝为同温度的水, 其对流传热系数为12000W/ m2K. 列管换 热器采用Φ 25x2mm的 钢管组成.其导热系 数为17W/ mK,忽略垢阻和热损失.试求： （1）单管程时所需的传热面积; （2）改为四管程时所需的传热面积.
流体流动及输送 五.马利奥特容器求水面在a-a面以上时的放水 速度,孔流系数为0.62.
流体流动及输送
六.泵转速n=2900r/min时，泵特性曲线为
He=40-0.1qV2(He单位为m,qV单m3/h 流量为10m3/h, 现欲采用降低转速的办法使流 减少30% (流动处于阻力平方区) 。求：转速n 降至多少？
精馏习题课
二\
吸收习题课
一、填料吸收塔某截面上的气、液相组成为 y=0.05.x=0.01（皆为溶质摩尔分率），气 膜体积传质系数kya=0.03kmol/(m3· s)，液 膜体积传质系数kxa=0.02kmol/(m3· s)，若 相平衡关系为y=2.0x，试求两相间传质总推 动力、总阻力、传质速率以及各相阻力的分 配。
3）若将两股吸收剂混合后从塔顶加入， 定性说明填料层高度的变化情况， 并示意绘出两种情况下的操作线。
侧线塔
有两股苯与甲苯的混合液，其组成分别为 0.5 及0.3（苯的摩尔分率，下同）流量均 为60kmol/h，在同一塔内进行分离。第一 股进料为泡点进料，第二股为饱和蒸汽进料。 要求馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04， 操作回流比为最小回流比的1.6倍，物系的 平均相对挥发度2.47。求：1.塔顶与塔底产 品的流量；2.最小回流比；3.两股进料之间 的操作线方程 。
干燥习题课
四、在常压逆流干燥器中,将某种湿物料由含水 量由3.5%干燥到0.2%. (均为湿基) ,湿物料 进入干燥器时的温度为24 ℃,出干燥器时的温 度为40 ℃.干燥产品的流量0.278kg/s, 干物 料的比热为1.507kJ/kg ℃.空气初始温度为25 ℃,湿度为0.0095kg/kg干空气,预热到 90 ℃ 送入干燥器, 离开干燥器时的温度为35 ℃, 试 求:所需干空气用量,预热器传热速率, 干燥器的 热效率.(假设干燥过程为理想过程.) 若为非理想干燥过程,试求此时的干空气用量, 预热器传热速率, 干燥器的热效率.假定热损失 为5.25kW.
流体流动及输送
三用转子流量计计量乙醇流量，已知： f
乙醇 800 kg/m3
3000 kg/m3
测量范围内CR为常数，现读数为5 m3/h， 实际流量为多少？
流体流动及输送 四.已知：用泵输送水,流动为充分湍流，λ=常数， 现将离心泵由输水改为输送CCl4, 已知 CCl4, 的密度 ρ=1630kg/m3 求：①当p1=p2时, qV ,H ,η ,N ,Ne ; ②当p1<p2时， qV ,H ,η ,N ,Ne 。
(计算时,忽略贮槽液面到分支点处Βιβλιοθήκη Baidu力)
非均相物系的分离习题课
一.用板框过滤机在恒压差下过滤某悬浮液,测 得过滤方程为 V2+V=6×10-5A2(的单位为s), 试求:(1)欲在30s内获得5m3滤液,需要边框 尺寸635mm×635mm×25mm滤框多少 个? (2)过滤常数K,qe, e .
流体流动及输送
七. 图示两槽间要安装一台离心泵，常压下输送20℃水，流 量qV=45m3/h, 现有一台清水泵,在此流量He=32.6m， (NPSH)r=3m, 已算得Hf吸入=1m， Hf压出(阀全开)=6m 。试问：这台泵是否可用？
流体流动及输送
八.用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽送到压力为49kPa 的高位密闭容器, 用旁路调节流量.主管路装有孔板流 量计,孔径为30mm,孔流系数为0.63,主管内径为 60mm, 长度为80m(包括所有局部阻力的当量长度), 旁路支管内径32mm,长度为50m(包括所有局部阻力 的当量长度),被送液体的密度为1100kg/m3,黏度为 100mPa.s. U型管压差计的读数为R=0.3m,指示液 为水银.已知主管与旁路支管中流型相同.求1.旁路支管 流量,m3/h;2.往复泵的轴功率(已知效率为85%).
三.在一填料层高度为5米的填料塔内,用纯 溶剂吸收混合气中溶质组分.当液气比为 1.0时,溶质回收率可达90%.在操作条件 下气液平衡关系为y=0.5x.现改用另一种 性能较好的填料,在相同的操作条件下,溶 质回收率可提高到95%,试问此填料的体 积吸收总系数为原填料的多少倍?
六.在一填料吸收塔中吸收混合气体中的溶质组分， 吸收剂分为两股，第一股吸收剂组成为0.004， （摩尔分率，下同），从塔顶加入，第二股吸 收剂组成为0.015，从塔中间加入，二股吸收 剂流量均为50kmol/h。进塔气体组成为0.05， 溶质回收率为90%，惰气流量为100kmol/h。 该塔的气相总传质单元高度HoG为0.85m，在 操作条件下气液平衡关系为Y=0.5X，试求： （1）出塔的吸收液组成X1； （2）第二股吸收剂加入的适宜位置；
习 题 课 习 题
长 春 工 业 大 学 化 工 原 理
流体流动及输送
直径d1=1m,流量为qV1 ,现为了 增加输油量的50%, 在原来长管旁并接一根直径为d2 的长管。已知油在原管道中为层流。 求：d2=?
一.原有一长输油管路,
流体流动及输送
二.已知：泵提供给流体的能量he=150J/kg, LAB=20m, LBC=20m, LBD=30m(均已含le), dAB=38mm，dBC=25mm， dBD=25mm，各管λ=0.025。 求：qVC, qVD(m3/s)