化工原理总结与复习题

化工原理总结与复习题

计算题：

1、把内径为20mm、长度为2m的塑料管，弯成倒U形，作为虹吸管使用。液体密度为1000kg/m

3/h，虹吸管出口端距

粘度为1mPa?s,为保持稳定流动，使槽内液面恒定。要想使流量为2m

3,

离槽内液面的距离h需要多少米？（光滑管λ＝0.0235，回弯头ζ＝1.5，突然缩小ζ＝

0.5）

2、如图所示常温下操作的水槽，下面的出水管直径为?57mm× 3.5mm。当出水阀全关闭时，

压力表读数为30.4kPa，而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的

3/h。

压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少m

3、如图所示，有一高位槽输水系统，管径为?57mm× 3.5mm。已知水在管路中流动的机械能

损失为h

2

u

3/h？欲使水的流量增加10％，应将高位槽f，试求水的流量为多少m

45

2

水面升高多少米？

3/h，扬程为18m。试问此泵能否将密度为1060kg/m 4、有一台离心泵的额定流量为16.8m 3 ，

流量为250L/min的液体，从敞口储槽向上输送到表压为30kPa的设备中？敞口储槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m。管路的管径为?75.5mm× 3.75mm，管长为124m（包括直管长度和所有管件的当量长度），摩擦系数为0.02。

5、某工厂用?170mm×5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层

绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其热导率为0.065W/(m?K)；第二层为厚30mm的石灰棉，其热导率为0.21W/(m?K)。管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。管路长60m。求该管路的散热量。

3/h ，扬程为20m水柱。试求：（1）泵6、某离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m

的有效功率，水的密度为1000kg/m 3 ；（2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与

扬程将变为多少？

7、有直径为?38mm×2mm的黄铜冷却管，假如管内生成厚度为1mm的水垢，水垢的热导率

为λ＝1.163W/(m ? ℃) 。试计算水垢的热阻是黄铜热阻的多少倍。黄铜的热导率λ＝110

W/(m? ℃)。

8、有一外径为100mm的水蒸气管，水蒸气的温度为160℃。为了减少热量损失，在管外包

覆厚度各为25mm的A、B 两层绝热材料保温层， A 与B 的热导率分别为0.15 与0.05W/(m ?

K)，试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20℃，保温层外表面对周围空气的对

2

流（包括热辐射）传热系数α＝15W/(m ? ℃) 。保温层内表面温度在两种情况下都等于水

蒸气温度。

9、在一单程列管式换热器中，欲用水将15000kg/h 的煤油从140℃冷却到40℃，水的进、

出口温度分别为30℃和40℃，两流体逆流流动。煤油的平均比热容为 2.3kJ/(kg ? ℃) ，水

2? ℃) ，试求：（1）的平均比热容为 4.187 kJ/(kg ? ℃) 。若换热器的总传热系数为300W/(m

冷却水的流量；（2）换热器的对数平均温度差Δt m；（3）换热器的传热面积A。

10、在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。

在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污

垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加

大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（水>> 空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？

11、有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数 1 为1100 W / m2 C ，管外有某种液体

沸腾，沸点为50℃，膜系数 2 为5800 W /m2 C 。试求以下两种情况下的壁温：（1）管

2 C 壁清

洁无垢；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005 / W

m 。

12、如图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量

干空气（温度25℃，总压101.325kPa ）流过，管中的水气化后在管

中的空气中扩散，试计算在稳定状态下的气化速率。（25℃时水的饱

2

和蒸汽压为 3.168kPa ，D＝0.256cm /s ）

13、在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20℃的条件下吸收混合气体中的CO2，将

其组成从2％降至0.1%( 莫尔分数) 。20℃时CO2 水溶液的亨利系数E＝144MPa，吸收剂用量

为最小用量的 1.2 倍。试求液气比及溶液出口组成。

14、某填料吸收塔进塔混合气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。吸收塔操作压

3/h ，苯回收率为95%。吸收剂为不强为780mmH，g 温度为25℃，进塔混合气体流量为1000m

含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的 1.5 倍。气液逆流流动，系统平衡关系为Y=0.14X （式中Y、X 均为摩尔比），气相体积总传质系数为K y a=125kmol/m 3 ·h，煤油的平均分子量为170kg/kmol ，塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少kg/h ？（2）煤油出塔浓度

X1 为多少？（3）填料层高度为多少m？（4）吸收塔每小时回收多少kmol 苯？（5）

欲提高

回收率可采用哪些措施？并说明理由。

15、用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A的分压

－5kmol/(m

2? s) ，为5kPa，液相中溶质 A 的莫尔分数为0.015 。气膜传质系数k Y＝2.5 ×10

－3kmol/(m

2?s) 。气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数m＝0.7 。液膜传质系数k X＝3.5 ×10

总压为101.325kPa 。试求气相总传质系数和溶质的传质速率，并分析吸收过程是气膜控制

还是液膜控制。

16、在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气—氨混合气中的氨，已知混

3

合气量为2826m/h （标准状况），气体空塔速度为1m/s，平衡关系为Y=1.2X，以摩尔比为

推动力的气相体积总传质系数K Y a=180kmol/m 3 ·h，吸收剂用量为最小用量的 1.4 倍，要求吸收率为98%，试求：（1）溶液的出口浓度X1（摩尔比）；（2）气相总传质单元高度H OG；（3）气相总传质单元数N OG；

17、某连续操作的精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下：

精馏段y=0.8 x＋0.172 提馏段y＝1.3 x－0.018

试求塔顶液体回流比、馏出液组成、塔釜气相回流比、釜液组成、进料组成及q 线方程。

18、用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h ，易挥发组分x F=0.5 ，泡点进料，

得塔顶产品x D=0.9 ，塔底釜液x W=0.05 （皆摩尔分率），操作回流比R=1.61 ，该物系平均相

对挥发度α=2.25 ，塔顶为全凝器，求：

(1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；

(2) 第一块塔板下降的液体组成x1 为多少；

(3) 写出提馏段操作线数值方程；

(4) 最小回流比。

19、一精馏塔，原料液组成为0.5 （摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h ，

塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=0.833 x+0.15 ，塔釜用间接蒸

气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：

（1）塔顶、塔底产品组成；

（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；

（3）蒸馏釜中每小时产生蒸气量

（4）若全塔平均α=3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率E m l=0.6，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。

20、在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶液，其平均相对挥发度α＝2.46。进料流量为250kmol/h，其中苯的莫尔分数为0.4，q＝1.2。馏出液流量为100kmol/h，其中苯的莫尔

分数为0.97。塔顶泡点回流，试计算（1）精馏段、提馏段操作线方程；（2）塔釜

上一层理论板的下降液体组成。

21、在常压下连续操作精馏塔分离某双组分溶液。该物系的平均相对挥发度α＝2.92。（1）离开塔顶第二理论板的液相组成x2＝0.75，试求离开该板的气相组成；（2）离开第一理论板的液相组成x1＝0.088，若精馏段的液气比为2/3，试计算离开第三层板的气相组成；（3）若为泡点回流，试求塔顶回流比；（4）精馏段操作线方程。

22、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量

为1000kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率

不低于90%，泡点进料，泡点回流。已知=2.5，取回流比为最小回流比的 1.5倍。试求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成x W；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（5）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少？