化工原理复习题-2

第一章：流体流动与输送机械例1-10，例1-13，例1-16，例1-17习题：1-17,1-20，1-28第三章：传热例3-2，例3-4，例3-10（1）、（2），例3-11，例3-141.某厂精馏塔顶冷凝器中有Φ25×2.5mm的冷却水管60根，长2m，蒸气在管外冷凝，管内是冷却水，流速为1m/s,冷却水进出口温度分别为20℃,40℃，试求：（1）管壁对冷却水的表面传热系数。（2）管内壁温度。（3）该厂有一台与上述冷凝器传热面积相同，但管数为50根，管径仍为Φ25×2.5mm的换热器作为备用，问合用否？（水的物性可视为不变，用量相同）已知：定性温度（C30）下水的物性：37.995mkg，sPa310801.0，CmW618.0，CkgJcp310174.4解（1）43104.2486110801.07.995102.0duRe41.5618.010801.010174.433prcP4.08.0023.0reuPRNCmWPRdre458541.54.2486102.0618.0023.0023.04.08.04.08.0（2）mwttAQCtAQtmw3.7530202.04585204010174.47.99502.04132(3)设冷却水的质量流量为mq根601n，60111UnUAnqum根502n,50222UnUAnqum8.0u16.1506060508.08.08.01212UUuuα增大，K增大，即Q增大，所以该换热器合用。2欲利用绝对压力为0.25MPa的饱和蒸汽将2CO由20℃加热至115℃，2CO气体的流量为450kg/h,若忽略热损失，试求：（1）蒸汽的消耗量。（2）若选定双管程单壳程的管壳式交换器，管规则为Φ25×2.5mm，管子总数30根，50dl,2CO气体走管程，试求所需的管长。（蒸汽侧热阻、管壁及污垢热阻均可忽略）蒸汽温度Cth3.126（3）若上述2CO气体流量减少到原来的70%，仍用水蒸气加热，并保证2CO气体的出口温度不变，在操作上应采用什么措施？试通过计算说明。已知，气体的物性：CkgJcp3109.0，sPa3100165.0，30.1mkg，CmW0206.0；水的物性：kgJr81.2187解（1）kWtcqQpm69.10201159.03600450hkgskgrQqOmH6.17/1089.481.218769.1032（2）oiiddK4321032169100165.0102.0415360045002.0udRie721.00206.0100165.0109.033prcP4.08.0023.0reuPRNCmWi9.83721.03216902.00206.0023.04.08.0CmWK212.6725209.83又蒸汽温度Cth3.126，则Ctm3.421153.126203.126ln1153.126203.12623765.33.4212.671069.10mtKQAmmndAl60.130025.0765.30（3）kWQQ483.769.107.07.0'75.07.08.08.0'uuCmWh2'9.629.8375.075.0CmWK232.5025209.62采取降低加热蒸气温度的方法：mtAKQ'11520ln20115765.332.5010483.73hhttCth4.1243有一列管式水预热器，用0.2MPa(表压)的饱和水蒸气在管间冷凝以预热水，水在Φ25×2.5mm的钢管内以0.6m/s的速度流动，其进口温度为20℃，至出口预热到80℃，取水蒸气冷凝表面传热系数为)(100002CmW,水的污垢热阻为WCm23106.0,忽略管壁热阻。试求：（1）总传热系数K.（2）操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，如果水流量不变，进口温度仍为20℃，而出口温度仅能升至70℃，试求此时的总传染系数K与污垢热阻。已知：31.988mkg，sPa310549.0，CkgJcp310174.4，CmW648.0，WCmRdi23106.0，0.3MPa下饱和水蒸气温度Cth3.133解（1）idiiiddRddK00011143108.2159710549.01.9886.002.0duRe54.3648.010549.010174.433prcP4.08.0023.0reuPRNCmWi8.362554.38.2159702.0648.0023.04.08.02025106.020258.3625110000113KCmWK9.836(2)mtAQK'，0.3MPa下饱和水蒸气温度Cth3.133又mtAQK故mmmpmcmpmcmmtttcqtcqtQtQKK605020802070'Ctm56.79,Ctm89.857720.0KKCmWK1.6469.8367720.0202520258.362511000011diRKWCmRdi241082.8第五章：气体吸收例5-7，例5-8，例5-9习题：5-8，5-10，5-12第六章：蒸馏例6-3，例6-4，例6-5（掌握：逐板计算至第3块板上气液组成），例6-61用连续精馏方法分离乙烯-乙烷混合物。已知进料中含乙烯88%（摩尔分数，下同），流量为200kmol/h。今要求馏岀液中乙烯的回收率为99.5%，釜液中乙烷的回收率为99.4%，试求所得馏岀液、釜液的流量和组成。解由FDDFxDx,FWwxFxW11及已知数据，可得12.175995.088.0200DDx(a)86.23994.088.01200WWxW(b)两式相减，得26.151nWWnWDnDqxqxq又17688.0200WDWxDx代人前式得hkmolW74.24hkmolD26.17574.24200将D,W代人式(a）、(b)可得9992.0Dx,0356.0Wx。2常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔，进料中含丙酮50%（摩尔分数，下同），其中气相占80%，要求馏岀液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%，若回流比R=2，试按进料流量为100kmol/h，分别计算精馏段与提馏段的气相流量V、V’和液相流量L、L’,并写出相应的两段操作线方程和q线方程。解由物料衡算，可求得hkmolWD50，本题中，2.08.01q，故hkmolDRV1505031、hkmolRDL100502hkmolFqVV701'hkmolqFLL120'精馏段操作线方程为3167.0667.01nDnnxVDxxVLy提馏段操作线方程为0357.0714.1'''1nWnnxVWxxVLyq线方程为625.025.011xqxxqqyFqq3在连续精馏塔中分离相对挥发度3的双组合混合物，进料为饱和蒸汽，其中含易挥发组分A为50%（摩尔分数，下同）。操作时回流比R=4，并测得两端产品中A的组分分别为90%和10%，试写出此条件下该塔的提馏段操作线方程。解由已知5.0Fx，9.0Dx，1.0Wx,根据物料衡算可求得hkmolWD50，提馏段上升蒸气流量FqDRFqVV111'饱和蒸气进料时，0q，又已知R=4，代入上式可得hkmolV150'提馏段液相流量hkmolqFRDqFLL200'故提馏段操作线方程为0333.0333.1'''1nWnnxVWxxVLy