化工基础-复习题

3、流体-固体颗粒间的运动和流态化a.重力沉降速度43psdgvpdpdvRe-颗粒直径;v-沉降速度;-流体密度;-流体粘度;①当时，沉降形态为滞流，此时---斯托克斯公式，适用于小直径颗粒的沉降。1Re24,Re442433pspsdgdgvRe218psdgv②当时，沉降形态为湍流，此时阻力系数接近于一定值。当时，对球形颗粒：，对圆柱形颗粒：，对圆盘形颗粒：。此时球形颗粒的沉降速度为：此式为牛顿沉降公式，适用直径较大的颗粒的沉降。③当时，沉降形态为过渡态，此时得到的沉降公式称为阿仑公式。500Re0.618.5Re0.441.01.21.745.45pspsdgdv(1500)Re～(500300000)Re～b.离心沉降速度43pcsdavc.泊肃叶公式232Lvpd滞流，毛细管内径为，长度为，流体流速为dLvd.恒压过滤（压强差恒定）基本方程V：滤液体积，Ve：过滤介质的当量滤液体积，m3222eVVVKA若过滤介质阻力可忽略不计，则有：2qK22VKAe.恒速过滤（过滤速率恒定）基本方程222eKVVVA若过滤介质阻力可忽略不计，则有：22Kq222KVA例1：某悬浮液在恒压下过滤，滤渣是不可压缩的，若过滤介质的阻力可以忽略，已知10min单位过滤面积上得滤液0.1m3，若1h得滤液2m3，则所需过滤面积为多少？8.16m34、传热a.傅立叶定律;dTAconstd;dTqAdb.单层平面壁1212()()TTTTAA推动力阻力TT1T20bxQQdxdxc.多层平面壁(假定各壁间接触良好)233412123123()()()TTTTTTAAA14312123()TTAAA总推动力总阻力c.单层圆筒壁12122211()()2lnln2TTTTLrrrrL推动力阻力1212212211()()2()2()lnmTTTTLrrrLrrrr1212()()mmTTTTAA212121,;2lnmmmrrrrrArLrr其中d.多层圆筒壁1111111()()ln2nnniiniiimiiiTTTTrrALe.牛顿传热方程()WTTA()WTTA流体被加热时流体被冷却时热流体向器壁的对流传热：器壁的传导传热：器壁向冷流体的对流传热：111111WWTTATTA222()TTwtwtT1T2t1t2T1T2t1t2传热323231WWttAttAf.总传热速率方程12311223111122311TtAAAg.壁温的计算112211金属壁的热阻可以忽略，即，则WWTt1211WWTTTth.平均传热温差的计算恒温差定态传热的传热温差:tTt变温差定态传热的传热温差1212()ln()mttKAKAtttT1t1t2逆流T2tt2t10dAA式中分别为换热器进、出口处热、冷两流体的温差。112221,tTttTt1212()ln()mttKAKAttt111222,tTttTt1.某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成,相邻材料之间接触密切,各层材料的厚度和导热系数依次为b1=250mm,λ1=1.4W/(m·K)，b2=130mm，λ2=0.15W/(m·K),b3=200mm,λ3=0.8W/(m·K)。已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度t2=820℃,保温砖与建筑砖接触面上的温度t3=260℃,试求：1)各种材料层的单位面积计的热阻；2)通过炉壁的热量通量。3)炉壁导热总温差及其在各材料层的分配。2.在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/(kgK)，环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热为4.17kJ/(kgK)，基于传热外表面积总传热系数Ko=2000w/(m2K)，设其值恒定，忽略热损失。试求：1)冷却水用量；2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。5、吸收a.亨利定律*,AApEx*AAcHp*AAymxb.摩尔比1111AAAAAAAAAAAAyYYyyYxXXxxX或或对于稀溶液：*AAymxAAYmXc.费克定律AAdcNDAdAAAcpDNDAART,AAABmBmcpDNDAAcpRTcp2121lnBBBmBBpppppd.双膜理论e.分吸收速率方程()AAiBmGDdNppdApRTp气膜层()AgAidNkppdA()AyAidNkyydAygkpk液膜层()AiASLDdNccdAcc()()AliAxiAdNkccdAkxxdAxlkkc()()()()AgAiyAiliAxiAdNkppdAkyydAkccdAkxxdAf.总吸收速率方程()()11AiAiAgyppyydNdAdAkk()()11iAiAAlxccxxdNdAdAkk*()AGAAdNKppdA1,11GlgKHkk令11LlgKHkk令*()ALAAdNKccdA***()()()AGAAyAAYAAdNKppdAKyydAKYYdA***()()()ALAAxAAXAAdNKccdAKxxdAKXXdA总吸收系数与分吸收系数之间的关系：总吸收系数之间的关系：当总压不太高，对于稀溶液：111GlgKHkk11LlgKHkk11yyxKmkk111xxyKkmkGLKHKxyKmKyGKpKxLKcKYyGKKpKXxLKKcK对于溶质A，气相溶质的减少速率等于液相溶质的增加速率。回收率：Y1、Y2：分别为进塔和出塔气体中溶质组分的摩尔比。X1、X2：分别为出塔和进塔液体中溶质组分的摩尔比。,12,12()()nVnLqYYqXX121100%YYY逆流吸收塔物料衡算1Y2Y1X2XSL,nVq,nVq,nLq,nLqg.填料吸收塔的计算操作线方程：操作线方程,表明塔内任一截面上的气相组成Y与液相组成X之间成直线关系，斜率为液气比。通过点,2,2()()nVnLqYYqXX,22,()nLnVqYXXYq2211(,),(,)AXYBXY,,nLnVqq1Y2Y1X2XSL,nVq,nVq,nLq,nLqYXh.最小液气比Y1BYPY2AOX2XX1逆流吸收塔操作线B'B*1X'1X,,,,,min,,nLnLnLnVnVqqqqq,12*,12min;nLnVqYYqXXi.填料层高度12,*00YnVGGYYqdYHHNKAaYY12,*00XnLLLXXqdXHHNKAaXX分别称为气、液相总传质单元高度(m)分别称为气、液相总传质单元数(无因次),GLHH,GLNN解析法：适用于平衡线近似为直线的情况。相平衡关系：操作线方程：,22,()nLnVqYXXYq*YYYY与也是直线关系*YmXb**1122121212()()YYYYYYdYdYYYYY*XXXX与也是直线关系1Y2Y1X2X,nVq,nVq,nLq,nLqYX**1122121212()()XXXXXXdXdXXXXX12*YGYdYNYY12121212121212();lnYYmYYYYYYdYYYYYYYYY1212lnmYYYYY*11111*22222YYYYmXbYYYYmXb11221212*121212()lnXXLXXXXXXdXdXNXXXXXXXXX1212lnmXXXXX12mXXX*111*222XXXXXX1.某厂吸收塔填料层高度为4m，用水吸收尾气中的有害组分A，已知平衡关系为Y=1.5X，塔顶X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求：(1)气相总传质单元高度；(2)操作液气比为最小液气比的多少倍；(3)由于法定排放浓度Y2必须小于0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？2.在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分，入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为0.9，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数KYa=100kmol/(m2h)，塔径为0.8m，求：(1)出塔液体浓度X1；(2)所需填料层高度H。6、精馏1.在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料药流量为1000kmol/h，组成为含苯0.4（摩尔分数，下同），馏出液组成为含苯0.9，苯在塔顶的回收率为0.9，泡点进料，回流比为最小回流比的1.5倍，物系的平均相对挥发度为2.5，求提馏段的操作线方程？