化学工艺学 潘鸿章版课后习题答案Word格式.docx

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（1）由1-1截面可知

2-2截面

3-3截面

4-4截面

5-5截面

（2）

7.常压下，用泵将敞口容器中的油品以36的流量输送到敞口高位槽中，管出口在高位槽液面下，两槽的液面差为25，输送管为φ76mm×

3mm，直管长度为100，各种管件的当量长度为150，摩擦粗力系数为0.023，泵的效率为60％，求泵的实际功率。

（油品的密度为960）

基准面取低位槽页面

10.某离心泵以20℃的水进行性能测试，测得体积流量为720，泵出口压力表读数为0.4MPa（表压），泵入口处真空表读数为210mmHg，压力表和真空表之间的垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm和300mm。

试求此泵产生的压头。

第二章传热习题

1用100℃的水蒸气加热φ38mm×

2.5mm钢管内的盐溶液，盐溶液的流量为500kg．h-1,比定压热容为2093.5J.kg-1.K-1，由20℃加热到50℃，α盐=930W．m-2．K-1，α蒸汽=5815w.m-2．K-1，钢管的λ=46.52w.m-1.K-1.求加热钢管多少米（以管外表面计算）。

设忽略热损失，可按平面壁考虑。

盐溶液在热交换中无相态变化

2．采用传热面积为4.48m2的换热器进行溶剂苯和某水溶液间的逆流换热，苯的流量为3600kg.h-1，比定压热容为1.88kJ．Kg-1．K-1，由80℃冷却到50℃，水溶液由20℃加热到30℃，忽略热损失，求总传热系数K。

忽略热损失：

3.有一厚度为480mm的普通砖墙，高温侧为200℃，在此温度下的导热系数为0.614W.m-1．K-1；

低温侧为30℃，在此温度时的导热系数为0.52W．m-1．K-1。

试求单位时间通过单位传热面积（lm2）的热量为多少。

4．为减少热损失，设备外壁包一层厚度为200mm均匀保温材料，导热系数为0.163W.m-1．K-1，保温材料外缘温度为30℃，为测量设备壁面温度，将温度计从外面插入保温层50mm，测得其温度为75℃，试计算设备外壁温度和单位时间每平方米保温层向外散失的热量。

5.有φ=60mm×

3mm的常压蒸气管（钢管），其导热系数为50W.m-1．K-1，外包40mm厚的石绵泥，其导热系数为0.12W.m-1．K-1。

蒸气管内壁为110℃，石棉泥外壁为20℃。

试求每秒钟每米管路散失的热量。

6.在φ100mm×

5mm的钢管中有134℃的饱和水蒸气流动，若管外包有30mm厚玻璃棉，其导热系数为0.05W．m-1．K-1，，当外界气温为15℃时，若空气对保温层的给热系数为8W.m-1．K-1，忽略钢管内饱和水蒸气对钢管的给热系数和钢管壁很小的热阻，试求保温层外壁温度。

稳态传热，保温层内的导热速率=保温层与空气的对流给热速率

7.反应釜的釜壁为钢板，厚5mm（λ=50W.m-1．K-1），黏附在内壁的污垢厚0.5mm（λ=50W.m-1．K-1）。

反应釜附有夹套，用饱和水蒸气加热。

釜体钢板外表面（与蒸汽接触）为150℃，内壁面130℃。

试求单位时间每平方米面积所传导的热量。

并与没有污垢层和釜体为不锈钢（有污垢）、铜（有污垢）的情况进行比较（设壁面温度不变）。

（其中不锈钢=14W.m-1．K-1；

铜=400W.m-1．K-1）

无污垢：

不锈钢有污垢：

铜有污垢：

8.用134.2℃的饱和水蒸气加热φ48mm×

3mm钢管内的某溶剂，由20℃加热到75℃，溶剂的体积流量为6m3.h-1,，密度为1080kg.m-3，比定压热容为2.9kJ．Kg-1．K-1，求单位时间（每秒钟）消耗的蒸汽的量。

9．在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25℃预热到180℃；

而高温流体经过换热，由300℃降至200℃。

试计算采用逆流操作与并流操作时的平均温度差，并进行比较。

逆流：

并流：

10.列管式换热器由若千根长3m、外径25mm的钢管组成。

要求将流量为1.25kg．s-1流体从350℃冷却到300℃。

290℃的B流体在管内与A流体作逆流流动。

已知B侧和A侧的给热系数分别为0.85kW．m-2．K-1和1.70kW．M-2．K-1，管壁和污垢热阻可忽略。

若B流体出口温度为320℃，求所需管子的根数。

已知A的Cp=l.9kJ．Kg-1．K-1，ρ=880kg．m-3。

12.用300kpa的饱和蒸汽（134℃）通人夹套式换热器夹套，使甲苯沸腾蒸发。

甲苯的沸点为110.6℃，汽化热为363.5kJ．Kg-1,，换热器的传热面积为1m2，每小时汽化200kg甲苯。

求换热器的总传热系数K。

如果换热器的热损失为换热量的10%，求每小时消耗多少千克饱和水蒸气。

13.某单程列管式换热器内置直径为φ25mm×

2.5mm的钢管柬。

操作过程中，苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg.s-1，温度由80℃冷却到30℃；

冷却水在管间与苯呈逆流流动，进口温度为20℃，出口温度为50℃，已知水侧和苯侧的给热系数分别为l400W．m-2．K-1和0.75W．m-2．K-1，污垢和换热器的热损失可以忽略，试求换热器的传热面积。

苯的平均比定压热容为l.9kJ．Kg-1．K-1，管壁材料的导热系数为45W．m-2．K-1。

第四章习题

1．采用精馏操作分离正庚烷—正辛烷混合物，精馏塔的塔底压力为101.7kPa，塔顶压力为100.6kPa。

已知正庚烷（A）和正辛烷（B）的饱和蒸气压为

温度/℃

90

98.5

100

105

110

115

120

126

pA/kPa

78.5

101.3

106.0

121.6

139.3

158.9

182.2

—

pB/kPa

33.9

44.8

47.2

55.3

64.3

74.1

86.1

如果正庚烷—正辛烷混合物服从拉乌尔定律和道尔顿分压定律，试求：

（1）塔底温度分别为115℃和120℃时，塔底液体组成；

（2）塔顶温度分别为100℃和105℃时，塔顶馏出物组成。

（1）

塔底：

115℃

120℃

（2）塔顶100℃

105℃

2．设正庚烷—正辛烷混合物可视为理想混合液，根据上题所给数据，计算在101.3kPa下气液平衡组成，并分别绘出t-x-y相图和y-x相图。

3．求不同温度下正庚烷与正辛烷的相对挥发度，用平均挥发度求平衡时的气相组成y与液相组成x的关系，并与前题的计算绪果进行比较。

4．在连续精馏塔内每小时精馏含乙醇10%（质量分数，下同）的水溶液2000kg。

要求塔顶馏出液中乙醇含量为96%，塔底斧液中含乙醇2%，保持回流比R=4，试求回流量。

5．已知连续精馏塔操作线方程为

精馏段y=0.723x+0.263

提馏段y=1.25x-0.0187

若泡点进料，试求原料液、馏出液及塔底釜液的组成及回流比。

原料液是精馏段与提馏段交点，精馏段y=0.723x+0.263

提馏段y=1.25x-0.0187解得xF=0.534

精馏段：

解得R=2.61，xD=0.95

6．原料液于泡点下进料，组成xF=0．6，流量为152kmol．h-1。

相对挥发度α=3。

要求xD=0.9，xw=0.02，R=1。

试求：

（l）精馏塔顶、塔底产品的流量及塔顶轻组分的回收率；

（2）最小回流比Rmin；

（3）离开第三块理论板的液相组成。

（1）

（2）泡点进料q=1书126图，129图

（3）逐板计算方法

解x3=0.51

7．常压下连续精馏塔中分离甲醇水溶液，已知XF=0.4,精馏段和提馏段的操作线方程分别为

y=0.63x+0.361

y=1.805x–0.00966

试求q值和回流比。

解:

精馏段操作线，提馏段操作线，q线交于一点，

y=1.805x–0.00966解得xd=0.3146,yd=0.5582

带入

答：

略。

8.将含苯0.5（摩尔分数，下同）的苯-甲苯混合液，在连续精馏塔中分离。

要求塔顶回收99.5℅的苯，釜液中含苯小于0.02。

饱和液体进料，回流比R=3.0，相对挥发度α=2.45。

试求理论塔板数。

若全塔效率为60℅，试求实际塔板数。

泡点进料q=1,

teamworkn.协作；

配合书131页吉利兰图：

查

第五章化学反应器习题

1在间歇釜式反应器内进行A→B的液相一级不可逆反应，反应速率方程为rA=kcA，已知反应在162℃的等温下进行，k=0.8h-1，试求转化率达到97%时所需的反应时间。

对一级反应：

2在间歇釜式反应器内进行某反应，其动力学方程为rA=0.35cA2[kmol•m-3•s-1]，当A的初始浓度分别为1kmol•m-3和4kmol•m-3时，计算A的残余浓度降低到0.01kmol•m-3时所需反应时间。

对二级反应：

3醋酐的水解反应为

（CH3CO）2O+H2O=2CH3COOH

已知醋酐的浓度低时，此反应可视为假一级反应。

在l5℃时的反应速率rA=0.0806cA[mol•L-1•min-l]，式中cA为醋酐的浓度。

若使用间歇釜式反应器，每天处理溶液量为25m3，每批料用于装、卸料等的辅助时间为25min，装料系数为0.7,要求醋酐的转化率为99%，试求反应釜的容积。

对间歇反应器中的一级反应：

4在间歇釜式反应器中分别进行一级反应和二级反应，试计算转化率从0提高到90%与从90%提高到99%所需反应时间之比。

0-90%

0-99%

90%-99%

0-90%0%-99%

90%-99%

5用醋酸和丁醇合成醋酸丁酯的反应为

CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2O

反应在间歇釜式反应器内进行，反应