化工原理 计算题

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1、《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=

2、ρgHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600=6875W=6.875kWη=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%。二、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………………………

3、…………………（2）联立上式，解得：Ve=3.5,KA2＝6即：V2+7V＝6ττ3＝10+10+10＝30min时，代人，得V3＝10.37LΔV＝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

4、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/sΔt1＝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·πd2/4n＝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）ΔtmL＝Q/[K·（n·π·d）Δtm]＝31

5、6444/[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·

6、㎡)，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)/2.056

7、14=0.01391(2)Δy1=y1-m.x1=0.03-1.2×0.01391=0.013307Δy2=y2-m.x2=0.0015-1.2×0.00005=0.00144Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=(0.013307-0.00144)/ln(0.013307/0.00144)=0.011867/ln11.672807=0.011867/2.22365=0.005337(3)HOG=G/ky·a=0.018/0.055=0.32