化工原理计算题..doc

《化工原理》试题参考答案－计算题 《化工原理》计算题1 二、 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为75m3/h时，泵吸入口真空表读数为0.030MPa，泵压出口处压强计读数为0.30MPa。两测压点的位差不计，泵进出口的管径相同，测得此时泵的轴功率为10.6kW, 试求：（1）该泵的扬程He；（10分） （2）该泵的效率。（6分） 解：（1）选取泵吸入口处的截面为截面1-1，泵压出口处截面为截面2-2； 列机械能衡算式： 根据题意，已知：P1= -0.03MPa=-3×104Pa（表）， P2=0.30MPa=-3×105Pa（表），u1=u2，Z1=Z2，代入上式： =33.65m （2）Pe=ρgHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600 =6875W=6.875kW η=Pe/P×100%=(6.875/10.6)×100%=64.9% 答：该泵的扬程为33.65m；泵的效率为64.9%。 某压滤机作恒压过滤，过滤10min得滤液5L，再过滤10min又得滤液3L，试问：如果继续过滤10min，又可得滤液多少L？（13分） 解：对恒压过滤，有：V2＋2VeV＝KA2τ 据题意，知：τ1＝10min时, V1＝5L；τ2＝20min时, V2＝8L；代入上式： 52＋10Ve＝10KA2 …………………………………………（1） 82＋16Ve＝20KA2 …………………………………………（2） 联立上式，解得：Ve=3.5,KA2＝6 即：V2+7V＝6τ τ3＝10+10+10＝30min时，代人，得V3＝10.37L ΔV＝10.37-5-3＝2.37L 答：再过滤10min.后又得滤液2.37L。 四、某列管式加热器由多根Ф25×2.5mm的钢管所组成，将苯由20℃加热到60℃，苯在管中流动，其流量为16000kg/h，流速为0.6m/s。加热剂为130℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比热容Cp＝1.78kJ/(kg·℃)，密度为860kg/m3。已知加热器的传热系数为720W/(m2·℃)。 试求：（1）此加热器所需的管数n（6分）； （2）单管的长度L（10分）。 解：由题意，知：Qv＝16000/(860×3600)＝5.168×10-3m3/s, Q＝G苯·Cp·(t2-t1)＝(16000/3600)×1780×（60－20） ＝316444J/s Δt1＝130-20＝110℃，Δt2＝130-60＝70℃， Δtm＝（110＋70）/2＝90℃ K＝720W/(m2·℃) （1）换热器所需的管数n: Qv＝u·A＝u·n·πd2/4 n＝4Qv/(u·πd2) ＝4×5.168×10-3/(0.6×3.1416×0.022) ＝27.4＝27根 （2）单管的长度L: Q＝KAΔtm＝K·（n·π·d·L）Δtm L＝Q/[ K·（n·π·d）Δtm] ＝316444/[720×(27×3.1416×0.02)×90] ＝2.73m 答：换热器所需的管数n为27根，单管长度为2.73米。 五、流率为0.018kmol/(s.m2)的空气混合气中含氨体积分数为3%，拟采用逆流吸收来回收其中的95%的氨，塔顶淋入摩尔分数为0.00005的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的1.8倍，操作范围内物系服从亨利定律y=1.2x，所用填料的总传质系数Kya=0.055kmol/(s.m3)。 试求：（1）液体在塔底的摩尔分数x1；（6分） （2）全塔的平均推动力Δym；（7分） （3）所需填料层高度m.（7分） 解：据题意，知：G＝0.018kmol/(s·㎡)， y1=3%=0.03， x2=0.00005， （L/G）=1.8（L/G）min， ye=1.2x， ky·a＝0.055kmol/(s·m3) y2= y1(1-η)=0.03×(1-95%)=0.0015，x1e=y1/m=0.03/1.2=0.025 （1） （L/G）min＝(y1-y2)/( x1e-x2) ＝(0.03-0.0015)/(0.025-0.00005)=1.1423 （L/G）=1.8（L/G）min＝1.8×1.1423=2.05614 （L/G）＝(y1-y2)/( x1-x2) x1=x2+(y1-y2)/（L/G）=0.00005+(0.03-0.0015)/2