完整版化工原理习题含答案Word格式.docx
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已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。
设管路中心处流体的压力为p
Pa=Pa
P+水gh+pgR=P
P=po-水gh-汞gR
=（101.3x103-1000x9.8x0.8
-13600x9.X0.1）
P=80.132kpa
4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7m,水从0108mmx4mm的管道中流出，
管路出口高于地面1.5m。
已知水流经系统的能量损失可按刀hf=5.5u2计算，其中u为水在
管内的平均流速（m/s）。
设流动为稳态，试计算
（1）A-A'
截面处水的平均流速；
（2）水的流量（m3/h）。
，得
（1）A-A'
截面处水的平均流速
在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程
gz轨直卜；
卫2hf
22
（1）
式中Z1=7m,ub1〜0,p1=0（表压）
z2=1.5m,p2=0（表压），ub2=5.5u2
代入式
（1）得
122
9.8179.811.5山25.5%2
2
ub3.0ms
（2）水的流量（以m3/h计）
5、如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知
储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133105Pa。
流体密度为800kg/m3。
精馏塔进口处
的塔内压力为1.21105Pa,进料口高于储罐内的液面8m，输送管道直径为068mm4
mm,进料量为20m3/h。
料液流经全部管道的能量损失为70J/kg，求泵的有效功率。
在截面A-A和截面B-B之间列柏努利方程式，得
P也g乙We2里gZ2hf
U1
0；
hf
70Jkg
VV
203600
U2
An
3.14
ms1.966ms
2'
d
0.0682
0.004
We
P2P1
gZ2乙
1.21
1.01331051.9662
9.88.070Jkg
800
2.461.93
78.4
175Jkg
Ne
WsWe
800173W
768.9W
p11.0133105Pa;
p21.21105Pa;
Z2Z18.0m;
6、某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。
若管长及液体物性不变，将管径
减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？
流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时
又由于
Pf=
hf=
Pf/=
L
Ub
h2
/2
d1
Ub2
、2
=（—
）（-
■）
hf1
1
d2
Ub1
h
式中d1=2，ub2=（鱼）2=4
d2山d2
hf2
=（」）
（2）⑷2=32
0.316
Re
0.25
2Rei025d1Ub1\0.251025noc
-=（L）0.25=（）=（2X）0=（0.5）°
.25=0.841
1Re2d?
%4
-=32X0.84=26.9
ed0.0044
7、用泵将2X104kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本
题附图）。
反应器液面上方保持25.9x103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管道为76mmx4mm的钢
管，总长为35m,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流
量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。
反应器内液面与管路出口的距离为17m。
若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。
（已知溶液的密度为1073kg/m3,黏度为6.310-4Pas。
管壁绝对粗糙度可取为0.3mm。
）
在反应器液面1-1与管路出口内侧截面2-2间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得
g乙
Ub1p
~2—
Wegz2守
也hf
式中
Z1=0,
Z2=17m
Ub1~0
w
104ms
-d2
36000.785
0.06821073
1.43ms
p1=-25.9x103Pa俵）,p2=0（表）将以上数据代入式
（1），并整理得
Ub2P2P1.
Weg（Z2乙）一--hf
泵的轴功率为
式中P1=0（表）
136000.6
Z11.5m6.66m
1000
将以上各值代入式（a）,即
9.81X6.66=u^+39630+2.13ub2
21000
水的流量为Vs3600nd2ub36000.7850.123.13m3s1.43m3s
（2）闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1，与管路出口内侧截面3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得
Ub1Pi
gz3-phf,—3（c）
Z1=6.66m,Z3=0,ub1=0,p1=p3
LLeUb35Ub2
hfi3（ec）丄=0.025（—15）0.5—4.81u：
d20.12
将以上数据代入式（c）,即
9.81X6.66=丄+4.81Ub2
解得ub3.13ms
再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得
将以上数值代入上式，则
-蒸馏部分
色吐％100%=竺竺“00%“现
仏护f10025
£
2）饰出液的最大可能液量
当张二100%时.获溥底丸可能液量-即
V„L：
rlI
1（X）x（>
5,
nDfinit
=kmol/h=52.63kinvl/h
0,95
2、在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。
原料液的处理量为100kmol/h，其组成为0.45
（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为
96%,釜液的组成为0.033。
试求
（1）馏出液的流量和组成；
（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；
（3）提馏段的液相负荷。
（1）馏出液的流量和组成
由全塔物料衡算，可得
qn,DxD0.96qn,FxF0.961000.45kmol/h43.2kmol/h
qn,wXw10.961000.45kmol/h1.8kmol/h
qn,W
kmol/h=54.55kmol/h
0.033
qn,Dqn,Fqn,w10054.55kmol/h=45.45kmol/h
Xd
43.2
45.45
0.9505
（2）精馏段操作线方程
RxD2.65
yxx
R1R13.65
3.65
0.726x0.2604
（3）提馏段的液相负荷
qn,Lqn,Lqqn,FRqn,Dqn,F2.6545.45100kmol/h220.4kmol/h
3、在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。
原料液流量为50kmol/h,要求馏出液
中易挥发组分的收率为94%。
已知精馏段操作线方程为y=0.75X+0.238;
q线方程为y=2-3x。
试求
（1）操作回流比及馏出液组成；
（2）进料热状况参数及原料的总组成；
（3）两操
作线交点的坐标值xq及yq；
（4）提馏段操作线方程。
（1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得
旦0.75及旦0.238
R1R1
解得R=3,xd=0.952
（2）进料热状况参数及原料液组成由于
旦3及王2
q11q
解得q=0.75（气液混合进料），xf=0.5
（3）两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程，即
y0.75x0.238
y23x
解得xq=0.4699及yq=0.5903
（4）提馏段操作线方程其一般表达式为
qn,Lqn,W
yxxw
qn,Vqn,V
式中有关参数计算如下:
qn,D
Aqn,FXF
0.94500.5kmol/h24.68kmol/h
0.952
qn,Wqn,Fqn,D
5024.68kmol/h=25.32kmol/h
1aqnMF10.94500.5
25.32
0.0592
qn,LRqn,Dqqn,F
324.680.7550kmol/h=111.54kmol/h
qn,Vqn,Lqn,w111.5425.32kmol/h=86.22kmol/h
111.5425.32
贝Uyx0.05921.294x0.01739
86.2286.22
4、
II.札分鬲两姐分41瞬冰it物系#均相時挥发度为2.山廉號浣量为lOOkmoUh.
蛊招如,惋出液泣女为fiflkmoWh坠残浓如蕨为0X）1（易崔发纽分的卑1；
分故）‘试求（I）探作线才租；
（2）由塔内簽下一展塑论坂下障飾浪招组直于齐
木题为提愉塔I即斥料由塔顶加人、囲此该塔仪有提馆段
（1}操作线方程此为提懈股按作找方崔、即
t弓町’t
V=X_——石
%q*、
式申—-100kmo1/11
ffttv=4j>
=6OkmoUh
=q^-qril>
=（l（X）-6C}kmo]/h=40knn）l/h
HJ（J40
V*=—V—x0b0l=J亠UOOC7
6060
（2）最下层塔板下降婀浪和纽版由于再沸器相当干一层理论坂*故
=2k0（）1=o.uws
1+（lt'
I}xw1+0.01
Yim与5W符含濃作炎系,则
K皿7」皿5.圖讪®
提馆塔的塔顼一般没有液柏I日怎
5、
II在常压连申分岛两组分理槪皋紀谗物系的丰均器对挥紅为25■斥料液姐倉为0.35（痔獰发蛆#的犀尔今教、TR）.悔卜秦乞h粗已拥射Mt撫作我芳程为尸时弘也加试求
（1）蕖作回说比易铁卜回沁匕的比值；
（2）若塔顶芻一城下障的菠翔组成为0•人谨坂的气里效4£
Wh
（1）尺与尺価的比值
-^-=075
Alf=（J.20（/f1-1）=0.2x4^O.s
对饱和蒸毛进抖*g=0、X|=035
片_03,
Yd+<
?
d—）035+2*5<
i-035）
（2）气相戏弗里效率咒相默弗豐效率的足汇式为
\\O.75.V,+0,20=0.75x0.7+0.20=0.725
将有矣欣拇代入式（】）、得
6、
10.扛常压连续胳憎塔冉分乳幫一就采泯合才沢已茹进料量为X5kiwl/lh组成为（N5（易葬发掘分鸽摩尔分做下同）’泡点进楸塔预饵出液的蛆成为Ug埋盧飪毁液红戎为皿匕操作阿滦比为邛”塔直黨用全毀熱抱点国汛苯、氯鼠的汽化接分別#W"
mnl和36,52kJMKJh水的比热寥为4JH7kJ/（kg<
）4若冷却加通过全箴器温度升高15匸，加然義汽绝时压力为WtHFaC^和温度为15L7仁■汽叱热为2IHkJ/kgl.试球冷却水和加热蒸汽的湍量…怨略组少汽化施随温度冏愛化*
由題给秦件，可求得塔内的毛棚负荷，即
q,a二q,————=S5xk^iol/h-3工鬧kinoL/h
u斥—g0.99（X02
对于氾点进柏精撇段和浸畑毀气棚负荷棚同、列
qnV=t/nA=4/nn（/?
1-11=4r5x37,94kirKil4i=170,7krtwl/h
（1）冷却水蔬莹由于烽预恭的含蚤很禹，可袪纯笨计鼻.即y=g^z^17OT7x3（J,（j5xlO'
kJ/li=5.232kJ/l»
5232址IT
4.187x15
kf/h-&
+33xio4kg/h
（2）加达裁汽流量萤液申氯苯的金量很禹’可按纯就規计算.即
Q严qnyY^=170.7x36,52x10'
kj/h=6,234kJ/h
0H_6234x10*
2115
kg/h=2.95kg/h
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