内容发布更新时间 : 2024/5/22 11:31:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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四、 计算题 (本题10分)

用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m，管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度? ＝ 920kg /m3，，粘度0.5NS/m2，求：

(1) 雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑hf

(2) 泵的有效功率

五、 计算题 (本题15分)

用板框压滤机过滤悬浮液，已知过滤面积10m2，操作压力2kgf/cm2（表压），过滤15分钟后，得滤液2.91m3，若介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩， 求：（1）已知该板框压滤机的生产能力4.8m3/h，计算洗涤时间和辅助时间之和 （2）若过滤时间和滤液量均不变，操作压力降至1kgf/cm2（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？

六、 计算题 (本题20分)

有一套管式换热器，内管Φ54×2mm，外管Φ116×4mm的钢管， 内管中苯由50℃加

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热至80℃，流量4000kg/h，环隙为2kgf/cm（绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数104W/m2K，

已知苯的? ＝ 880kg /m3，CP=0.1856kj/kg, λ=0.134 W/mK，μ=0.39cP, 管内污垢热阻Rsi＝0.0004 m2 K / W，管壁热阻和管外污垢热阻可略，求：（1）管内给热系数αi，以管内表面积计的总传热系数Ki （2）套管的有效长度 （3）若加热蒸汽压力增至3kgf/cm2（绝），问苯的出口温度是多少？（设Ki不变）

压强，kgf/cm2（绝） 1.0 2.0 3.0 温度，℃ 99.1 120 133 汽化潜热，KJ/Kg 2259 2204 2163 答案：

选择填空题：

1. A E C C 2. C C 3. C C 4. α5>α4>α3 >α2>α1

填空题：

1. ①1atm=_101.3___kN/m2。 ②粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。

③表压与绝对压力的关系是表压＝绝对压力－大气压。 2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 减小，压力表的读数 增大。（填增大、减小或不变） t02a05002

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②管路特性曲线的一般表达式是 He＝H0+KV2 。 t02a05001

③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。

3.粒子沉降过程分 加速 阶段和 匀速 阶段。沉降速度是指 加速终了时 时，颗粒相对于 流体的速度。

4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 250 ℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为 240 ℃。

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三．解：p1=-p2 u1=u2

gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hf gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2) ∴u=3.513m/s

(2) gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2) ∴ζ=14.3

四．解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/s Re= duρ/μ=170.8 层流 λ＝64/Re=0.374

∑hf=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=629.9J/Kg (2) He=g?z+∑hf=777J/Kg Ne=HeV?g=4.17KW

五．解：(1)Q=V/(τF+τW+τR) 0.00133=2.91/(900+τW+τR) τW+τR=21.47min (2) V2=2k?P A2τ V2=2k?P’ A’2τ

A’2=?P A2/?P’=200 A’=14.14m2

?A=14.14-10=4.14 m2

六．解（1）Re=duρ/μ=4W/πdμ=4*4000/(3600*3.14*0.05*0.39*10-3)=7.259*104 Pr=Cpμ/λ=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4 αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=936.59W/ m2K Ki=1/(1/αi+di/α0d0+Rsi)=641 W/ m2K (2)ts=120℃ △tm=(80-50)/ln70/40=53.6℃

Q=WCCPC(t2-t1)=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864W Q=KiπdiL△tm L=11.5m

(3) ts=133℃ △tm=( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2) Q=KiπdiL△tm= WCCPC(t2-t1)

641π*0.05*11.5*( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)=(4000/3600)*0.1856*103*( t2-50) t2=84.5℃ 下册

[一] 选择题：

⑴①正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气

比时，下列哪些情况将发生( ) （Ａ） 出塔液体浓度xb增加，回收率增加； （Ｂ） 出塔气体浓度增加，但xb不变； （Ｃ） 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加； （Ｄ） 在塔下部将发生解吸现象。

②在填料塔中用清水吸收混合气中ＮＨ3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数ＮOG（ ）

（Ａ）增加； （Ｂ）减少； （Ｃ）不变。

③在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2h， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h，则该处气液界面上气相浓度yi应为

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（ ），平衡关系y=0.5X。 （Ａ）0.02 （Ｂ）0.01 （Ｃ）0.015 （Ｄ）0.005

⑵①某精馏塔，精馏段理论板数为Ｎ1层，提馏段理论板数为Ｎ2层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且Ｆ，ｘF，ｑ，Ｒ，Ｖ等均不变，则此时：（ ） （Ａ）ｘD增加，ｘW不变 （Ｂ）ｘD增加，ｘW减小 （Ｃ）ｘD增加，ｘW增加 （Ｄ）ｘD增加，ｘW的变化视具体情况而定。

②连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为ＮT1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为ＮT2。比较：（ ）

（Ａ）ＮT2＞ＮT1； （Ｂ）ＮT2＝ＮT1； （Ｃ）ＮT2＜ＮT1； （Ｄ）判断依据不足。

⑶①（1）绝热饱和温度tas是大量的循环水与进入的空气接触时最后达到的稳态温度，它等于循环水的温度。 （2）湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。 对以上两种说法正确的判断是：( )。 (Ａ)．两者都对； (Ｂ)两者都不对； (Ｃ)⑴对⑵不对； (Ｄ)⑵对⑴不对。

②对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度： ( )。 (Ａ)愈高； (Ｂ)愈低； (Ｃ)不变； (Ｄ)不一定，与其它因素有关。

(4) ①湿空气在预热过程中不变化的参数是( )

(Ａ)焓； (Ｂ)相对湿度； (Ｃ)露点温度； ( D )湿球温度。

②指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( )。

(Ａ)相对湿度 (Ｂ)湿球温度 (Ｃ)露点温度 (Ｄ)绝热饱和温度

[二] 填空题：

⑴双膜理论的要点是：（１） ； （２） 。

⑵① 物理吸收操作属于 过程，是一组分通过另一静止组分的 扩散。

② 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为ｍ的直线时，则1/Ky=1/ky＋ ×1/kx。 ③

气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个参量是 ，而表示传质任务难易程度的一个参量是 。

⑶①某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF，Ｒ，Ｄ不变，则此时ｘD ，ｘW Ｖ ，Ｌ／Ｖ 。 （填写：增加，不变，减少）

②两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化？____ __________

⑷已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，

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平衡含水量x*=0.02kg水／kg绝干料；相对湿度φ=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 kg水／kg绝干料。现该物料含水量为0.23kg水／kg绝干料, 令其与25℃, φ=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 kg水／kg绝干料, 结合水含量为 kg水／kg绝干料, 非结合水的含量为 kg水／kg绝干料。

[三]在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分B 。入塔气体中B 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95% 。已知操作条件下的解吸因数(1/A)为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03 （摩尔分率）。 试计算：①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG 。

[四] 常压操作连续精馏塔用以分离苯－甲苯溶液，y1=0.72(摩尔分率，下同)的塔顶蒸汽经分凝器冷凝后液相作为塔顶回流液，气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品，进料Ｆ为100kmol/h，进料浓度ｘF= 0.44，泡点进料，塔顶与塔底产品D=W=50 kmol/h，塔顶馏出液浓度ｘD= 0.83，

取相对挥发度α=2.5，塔釜液平均分子量取 M = 91.4kg/kmol， 求： ⑴ 塔釜液浓度XW； ⑵ 操作回流比R； ⑶ 塔釜蒸发量Ｖ’ ｋｇ／ｈ； ⑷ 最小回流比Ｒmin； yD y1 F,XF X0 D,XD

W,XW

[五] 在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得当ｔ＝５０℃，φ＝７０％，气体的质量流速Ｌ＝2.5kg/m2S，气体平行流过物料表面，水份只从物料上表面汽化，物料由湿含量Ｘ1变到Ｘ2，干燥处于恒速段，所需干燥的时间为τA＝１小时。如果干燥面积A、汽化水量W和传热系数α不变，且仍处于恒速段，只是空气改变为ｔ＝８０℃，φ＝２０％（Ｌ不变），求所需干燥时间τB 。

注：水的汽化潜热可由下式计算： ｒw＝2491.27 －2.30285tw ｒw----汽化潜热，kJ/kg tw----湿球温度，℃

空气性质： t φ tw ５０℃ ８０℃

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７０％ ２０％ 43.7℃ 48.3℃ .

[六]如图示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板所组成，只有提馏段，没有精馏段。料液由塔顶加入，泡点进料，L’=F，V’=D，ｘF＝0.2（摩尔分率，下同），今测得塔顶易挥发组分的回收率为８０％，且ｘD＝0.3，系统相对挥发度α＝3.0。设蒸馏釜可视为一个理论板。试求：

（１）残液组成ｘW； （２）该层塔板的液相默夫里板效率ＥML。 提示：ＥML=(ｘn-1-ｘn)/ (ｘn-1-ｘ*n)=(ｘF-ｘ1)/ (ｘF-ｘ*1)

y1 D,XD

全凝器 F,XF

1

V’ ’ L yw

W,XW

x1

蒸馏釜

答案

选择题：

（1）C A B （2）B C （3）C B （4）C C [二] 填空题：

⑴双膜理论的要点是：（１）界面上汽液平衡；（２）阻力集中于有效膜内。 ⑵① 物理吸收操作属于传质过程，是一组分通过另一静止组分的单向扩散。 ② 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为ｍ的直线时，则1/Ky=1/ky＋m1/kx。

③气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。

⑶①某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF，Ｒ，Ｄ不变，则此时ｘD增加，ｘW减少Ｖ不变，Ｌ／Ｖ不变。

②两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 困难 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化操作线与ｑ线。

⑷已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，平衡含水量x*=0.02Kg水／Kg绝干料；相对湿度φ=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 Kg水／Kg绝干料。现该物料含水量为0.23Kg水／Kg绝干料, 令其与25℃, φ=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 0.233 Kg水／Kg绝干料, 结合水含量为 0.02 Kg水／Kg绝干料, 非结合水的含量为 0.21 Kg水／Kg绝干料。 [三] j06a10106

∵y1=0.03 x1=0.03 ∴m=1 (L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=0.95 L/G=m/S=1/0.8=1.25 ∴(L/G)/( (L/G)min)=1.316 x1=(y1-y2)/( L/G)=0.0228

NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=7.843

[四] j07d20122

(1)∵FXF=DXD+WXW ∴XW=0.05

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