化工原理第四版计算题押题题库整理!.doc

1-16如图所示，常温水由一敞口贮罐用泵送入塔内，水的流量为20m3/h，塔内压力为196kPa(表压)。泵的吸入管长度为5m，管径为Φ108mm×4mm；泵出口到塔进口之间的管长为20m，管径为Φ57mm×3.5mm.塔进口前的截止阀半开。试求此管路系统输送水所需的外加机械能，取ε/d＝0.001

解：在1-1与2-2截面间列伯努利方程

z1-z2=15m,p1=0p2=196kPa

贮罐和塔中液面都比管路

截面大得多，故

u1≈u2≈0

管路的阻力损失计算：

常温下，水的密度ρ＝1000kg/m3

黏度μ＝1mPa·s.qv=20m3/h

泵吸入管的Σhf1:

管内径d=0.1m，管长l=5m

管内流速为：

由ε/d＝0.001，由图1-28查得λ＝0.0235.管入口的ζ＝0.5，90°弯头的le/d=35

泵出口到塔2-2截面之间的Σhf2:

管管内径d=0.05m，管长l=20m

管内水流速为：

由ε/d＝0.001，由图1-28查得λ＝0.0215，90°弯头2个，le/d=35×2＝70，截止阀(半开)le/d=475，水从管子流入塔内ζ＝1.0

总摩擦阻力损失：

外加机械能：

1-9用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如图所示，泵的进口管为Φ89mm×3.5mm的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为Φ76mm×3mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的机械能损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力(表压)保持在20kPa，碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加机械能

解：取1-1面为基准面，对1-1截面

和2-2截面间列伯努利方程

整理得

根据连续性方程，碱液在泵的出口管中的

流速为：

因为贮罐液面比管路截面大得多，故可认为u1≈0.故将各值代入上式中可得输送碱液的外加机械能为

5-6由矿石焙烧炉出来的气体进入填料吸收塔中，用水洗涤以除去其中的SO2。炉气量为1000m3/h，炉气温度为20℃。炉气中含9%(体积分数)SO2，其余可视为惰性气体。要求SO2的回收率为90%，吸收剂用量为最小用量的1.3倍。已知操作压力为101.33kPa，温度为20℃。在此条件下，SO2在水中的溶解度如图所示。试求：

(1)当吸收剂入塔组成X2=0.0003时，

吸收剂的用量(kg/h)及离塔溶液组成

X1各为多少？(2)吸收剂若为清水，

即X2=0，回收率不变，出塔溶液组

成X1为多少？吸收吸收剂用量比(1)中

的用量大还是小？

解：将气体入塔组成(体积分数)9%换算为摩尔比

根据回收率η=0.9计算尾气组成Y2

惰性气体流量为

从图中查得与Y1相平衡的液体组成为

(1)X2=0.0003时，求吸收剂用量L

由于因此可得

X2=0,回收率不变时由于回收率不变，即出塔炉气中二氧化硫的组成Y2不变，则

则吸收剂用量

吸收液组成

即，吸收剂所含溶质降低，溶剂用量减少，出口溶液组成降低。

5-7空气和氨的混合气体在直径为0.8m的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为1390kg/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa，经过吸收后混合气中有99.5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃，压力为101.325kPa，在操作条件下，平衡关系为Y*=0.75X。若吸收剂(水)用量为52kmol/h。已知氨的气相体积吸收总系数KYa=314kmol/(m3·h).试求填料层高度

解：(1)用对数平均推动力法求填料层高度

由已知可得：

则摩尔比为

根据回收率可得

吸收剂为清水

惰性组分(空气)的摩尔流量

则

(2)用吸收因数法求填料层高度

6-4将流量为5000kg/h的正戊烷-正己烷混合液在常压操作的连续精馏塔中分离,进料液中正戊烷的摩尔分数为0.4，要求馏出液与釜液中正戊烷的摩尔分数分别为0.95和0.05。试求：(1)馏出液流量；(2)釜液的流量；(3)塔顶易挥发组分的回收率；(4)塔釜中难挥发组分的回收率。(正戊烷的摩尔质量为72kg/kmol，正己烷的摩尔质量为86g/kmol)

解：先将进料的质量流量转化成摩尔流量

进料的平均摩尔质量M=0.4×72+0.6×86=80.4kg/kmolF=5000÷80.4=62.2kmol/h已知xF=0.4，xD=0.95，xW=0.05，则(1)馏出液的为：

2)釜液