./第一章流體流動過程與輸送機械習(xí)題1.A地某化工廠的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂?shù)恼婵毡碜x數(shù)為610,設(shè)備移至異地B操作時,若要求塔內(nèi)維持相同的操作壓強,真空表讀數(shù)有何變化？〔A地平均大氣壓強為640,B地平均大氣壓強為760解：A地：B地：2.在穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)中,水連續(xù)的由粗到細流經(jīng)一個變徑管路,粗管內(nèi)徑是細管的兩倍,求細管內(nèi)水的流速是粗管內(nèi)的幾倍。解：穩(wěn)態(tài)流動4.如圖所示,一高位水池內(nèi)徑D為1.5〔有效,池底連φ144mm×4mm的排水管,管路長330m、,總損失壓頭為6求管路出水口的體積流量。解：取出口管中心線為基準面,取高位水池1-1截面,管路出口處2-2截面。5.如圖所示,有一連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動管路系統(tǒng),粗管截面積為細管截面積的5倍,在管路系統(tǒng)中去1、2、3、4、5五個截面〔如圖所示,1點截面處的平均流速為1,表壓強為120KPa,泵的壓頭為8,輸送的液體密度為1000,試計算：〔1若不考慮管路阻力損失,求各點截面的位壓頭、靜壓頭、動壓頭和總壓頭。〔2若整個管路阻力所產(chǎn)生的壓強降為2液柱,求5點截面的位壓頭、靜壓頭、動壓頭和總壓頭。解：以地面為基準面<或以泵中心線為基準面都可以>〔1由1-1截面可知2-2截面3-3截面4-4截面5-5截面〔27.常壓下,用泵將敞口容器中的油品以36的流量輸送到敞口高位槽中,管出口在高位槽液面下,兩槽的液面差為25,輸送管為φ76mm×3mm,直管長度為100,各種管件的當量長度為150,摩擦粗力系數(shù)為0.023,泵的效率為60％,求泵的實際功率?！灿推返拿芏葹?60解：基準面取低位槽頁面10.某離心泵以20℃的水進行性能測試,測得體積流量為720,泵出口壓力表讀數(shù)為0.4MPa〔表壓,泵入口處真空表讀數(shù)為210mmHg,壓力表和真空表之間的垂直距離為410mm,吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm和300mm。試求此泵產(chǎn)生的壓頭。解：第二章傳熱習(xí)題1用100℃的水蒸氣加熱φ38mm×2.5mm鋼管內(nèi)的鹽溶液,鹽溶液的流量為500kg．h-1,比定壓熱容為2093.5J.kg-1.K-1,由20℃加熱到50℃,α鹽=930W．m-2．K-1,α蒸汽=5815w.m-2．K-1,鋼管的λ=46.52w.m-1.K-1.求加熱鋼管多少米〔以管外表面計算。設(shè)忽略熱損失,可按平面壁考慮。解：鹽溶液在熱交換中無相態(tài)變化2．采用傳熱面積為4.48m2的換熱器進行溶劑苯和某水溶液間的逆流換熱,苯的流量為3600kg.h-1,比定壓熱容為1.88kJ．Kg-1．K-1,由80℃冷卻到50℃,水溶液由20℃加熱到解：忽略熱損失：3.有一厚度為480mm的普通磚墻,高溫側(cè)為200℃,在此溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.614W.m-1．K-1；低溫側(cè)為30℃,在此溫度時的導(dǎo)熱系數(shù)為0.52W．m-1．K-1。試求單位時間通過單位傳熱面積<lm2>的熱量為多少。解：4．為減少熱損失,設(shè)備外壁包一層厚度為200mm均勻保溫材料,導(dǎo)熱系數(shù)為0.163W.m-1．K-1,保溫材料外緣溫度為30℃,為測量設(shè)備壁面溫度,將溫度計從外面插入保溫層50mm,測得其溫度為75℃,試計算設(shè)備外壁溫度和單位時間每平方米保溫層向外散失的熱量。解：5.有φ=60mm×3mm的常壓蒸氣管〔鋼管,其導(dǎo)熱系數(shù)為50W.m-1．K-1,外包40mm厚的石綿泥,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.12W.m-1．K-1。蒸氣管內(nèi)壁為110℃,石棉泥外壁為解：6.在φ100mm×5mm的鋼管中有134℃的飽和水蒸氣流動,若管外包有30mm厚玻璃棉,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.05W．m-1．K-1,,當外界氣溫為15℃時,若空氣對保溫層的給熱系數(shù)為8W.m-1．K-1解：穩(wěn)態(tài)傳熱,保溫層內(nèi)的導(dǎo)熱速率=保溫層與空氣的對流給熱速率7.反應(yīng)釜的釜壁為鋼板,厚5mm<λ=50W.m-1．K-1>,黏附在內(nèi)壁的污垢厚0.5mm〔λ=50W.m-1．K-1。反應(yīng)釜附有夾套,用飽和水蒸氣加熱。釜體鋼板外表面〔與蒸汽接觸為150℃,內(nèi)壁面130℃。試求單位時間每平方米面積所傳導(dǎo)的熱量。并與沒有污垢層和釜體為不銹鋼〔有污垢、銅〔有污垢的情況進行比較〔設(shè)壁面溫度不變。<其中不銹鋼=14W.m-1．K-1；銅=400W.m-1．K解：無污垢：不銹鋼有污垢：銅有污垢：8.用134.2℃的飽和水蒸氣加熱φ48mm×3mm鋼管內(nèi)的某溶劑,由20℃加熱到75℃,溶劑的體積流量為6m3.h-1,,密度為1080kg.m-3,比定壓熱容為2.9kJ．Kg解：9．在某一化工生產(chǎn)流程中,換熱器采用一種高溫流體來預(yù)熱原料液,將原料由25℃預(yù)熱到180℃；而高溫流體經(jīng)過換熱,由300℃解：逆流：并流：10.列管式換熱器由若千根長3m、外徑25mm的鋼管組成。要求將流量為1.25kg．s-1流體從350℃冷卻到300℃。290℃的B流體在管內(nèi)與A流體作逆流流動。已知B側(cè)和A側(cè)的給熱系數(shù)分別為0.85kW．m-2．K-1和1.70kW．M-2．K-1,管壁和污垢熱阻可忽略。若B流體出口溫度為320℃,求所需管子的根數(shù)。已知A的Cp=l.9kJ．Kg-1．K-1,ρ=880kg．m-3。解：12.用300kpa的飽和蒸汽〔134℃通人夾套式換熱器夾套,使甲苯沸騰蒸發(fā)。甲苯的沸點為110.6℃,汽化熱為363.5kJ．Kg-1,,換熱器的傳熱面積為1m2解：13.某單程列管式換熱器內(nèi)置直徑為φ25mm×2.5mm的鋼管柬。操作過程中,苯在換熱器的管內(nèi)流動,流量為1.25kg.s-1,溫度由80℃冷卻到30℃；冷卻水在管間與苯呈逆流流動,進口溫度為20℃,出口溫度為50℃,已知水側(cè)和苯側(cè)的給熱系數(shù)分別為l400W．m-2．K-1和0.75W．m-2．K-1,污垢和換熱器的熱損失可以忽略,試求換熱器的傳熱面積。苯的平均比定壓熱容為l.9kJ．Kg-1．K-1,管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為45W．m解：第四章習(xí)題1．采用精餾操作分離正庚烷—正辛烷混合物,精餾塔的塔底壓力為101.7kPa,塔頂壓力為100.6kPa。已知正庚烷<A>和正辛烷<B>的飽和蒸氣壓為溫度/℃9098.5100105110115120126pA/kPa78.5101.3106.0121.6139.3158.9182.2—pB/kPa33.944.847.255.364.374.186.1101.3如果正庚烷—正辛烷混合物服從拉烏爾定律和道爾頓分壓定律,試求：<1>塔底溫度分別為115℃和120<2>塔頂溫度分別為100℃和105℃解：〔1塔底：115℃120℃〔2塔頂100℃105℃2．設(shè)正庚烷—正辛烷混合物可視為理想混合液,根據(jù)上題所給數(shù)據(jù),計算在101.3kPa下氣液平衡組成,并分別繪出t-x-y相圖和y-x相圖。3．求不同溫度下正庚烷與正辛烷的相對揮發(fā)度,用平均揮發(fā)度求平衡時的氣相組成y與液相組成x的關(guān)系,并與前題的計算緒果進行比較。4．在連續(xù)精餾塔內(nèi)每小時精餾含乙醇10%〔質(zhì)量分數(shù),下同的水溶液2000kg。要求塔頂餾出液中乙醇含量為96%,塔底斧液中含乙醇2%,保持回流比R=4,試求回流量。解：5．已知連續(xù)精餾塔操作線方程為精餾段y=0.723x+0.263若泡點進料,試求原料液、餾出液及塔底釜液的組成及回流比。解：原料液是精餾段與提餾段交點,精餾段y=0.723x+0.263解得xF=0.534精餾段：解得R=2.61,xD=0.956．原料液于泡點下進料,組成xF=0．6,流量為152kmol．h-1。相對揮發(fā)度α=3。要求xD=0.9,xw=0.02,R=1。試求：<l>精餾塔頂、塔底產(chǎn)品的流量及塔頂輕組分的回收率；〔2最小回流比Rmin；〔3離開第三塊理論板的液相組成。解：〔1〔2泡點進料q=1書126圖,129圖〔3逐板計算方法解x3=0.517．常壓下連續(xù)精餾塔中分離甲醇水溶液,已知XF=0.4,精餾段和提餾段的操作線方程分別為y=0.63x+0.361y=1.805x–0.00966試求q值和回流比。解:精餾段操作線,提餾段操作線,q線交于一點,y=0.63x+0.361y=1.805x–0.00966解得xd=0.3146,yd=0.5582帶入答：略。8.將含苯0.5〔摩爾分數(shù),下同的苯-甲苯混合液,在連續(xù)精餾塔中分離。要求塔頂回收99.5℅的苯,釜液中含苯小于0.02。飽和液體進料,回流比R=3.0,相對揮發(fā)度α=2.45。試求理論塔板數(shù)。若全塔效率為60℅,試求實際塔板數(shù)。解：泡點進料q=1,書131頁吉利蘭圖：查第五章化學(xué)反應(yīng)器習(xí)題1在間歇釜式反應(yīng)器內(nèi)進行A→B的液相一級不可逆反應(yīng),反應(yīng)速率方程為rA=kcA,已知反應(yīng)在162℃的等溫下進行,k=0.8h-1,試求轉(zhuǎn)化率達到97%時所需的反應(yīng)時間。解：對一級反應(yīng)：2在間歇釜式反應(yīng)器內(nèi)進行某反應(yīng),其動力學(xué)方程為rA=0.35cA2[kmol?m-3?s-1],當A的初始濃度分別為1kmol?m-3和4kmol?m-3時,計算A的殘余濃度降低到0.01kmol?m-3時所需反應(yīng)時間。解：對二級反應(yīng)：3醋酐的水解反應(yīng)為<CH3CO>2O+H2O=2CH3COOH已知醋酐的濃度低時,此反應(yīng)可視為假一級反應(yīng)。在l5℃時的反應(yīng)速率rA=0.0806cA[mol?L-1?min-l],式中cA為醋酐的濃度。若使用間歇釜式反應(yīng)器,每天處理溶液量為25m3,每批料用于裝、卸料等的輔助時間為25min,解：對間歇反應(yīng)器中的一級反應(yīng)：4在間歇釜式反應(yīng)器中分別進行一級反應(yīng)和二級反應(yīng),試計算轉(zhuǎn)化率從0提高到90%與從90%提高到99%所需反應(yīng)時間之比。解：對一級反應(yīng)：0-90%0-99%90%-99%對二級反應(yīng)：0-90%0%-99%90%-99%5用醋酸和丁醇合成醋酸丁酯的反應(yīng)為CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2O反應(yīng)在間歇釜式反應(yīng)器內(nèi)進行,反應(yīng)溫度為373K,配料比為醋酸：丁醇=1:4.97〔摩爾比,以少量H2SO4為催化劑,反應(yīng)速率方程為rA=kcA2,式中cA為醋酸的濃度。已知在反應(yīng)溫度下的速率常數(shù)k=1.046m3?kmol-1?h-1,物料的密度在反應(yīng)前后不變,均為750kg?m-3,要求每天生產(chǎn)2400kg醋酸丁酯,醋酸的轉(zhuǎn)化率為50%,每批料的輔助時間為0.5h,解：醋酸-60,丁醇-74,醋酸丁酯-116二級醋酸丁酯產(chǎn)量：A的轉(zhuǎn)化率50%,8某液相反應(yīng),在25℃時其反應(yīng)速率方程為rA=0.992cAcB[kmol?m3?s-1],原料的進料量為0.28m3?h-1,反應(yīng)物的初始濃度cA0=cB0=0.08kmol?m-3,試求：<l>采用單級連續(xù)反應(yīng)釜,轉(zhuǎn)化率達解：〔1對二級反應(yīng)：〔2二級串聯(lián)9過氧化異丙苯<CHP>在硫酸的