化工原理例题
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1.用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。
已知进料中含乙烯0。
88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。
今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%,釜液中乙烷的回收率为99.4%,试求所得馏出液、釜液的流量和组成。
2.例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0.2(摩尔分数,下同),要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。
泡点进料(饱和液体),物系的平均相对挥发度α=2。
5,回流比R=2。
7。
试求:1)精馏段和提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。
3.例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0。
4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱和蒸汽进料,要求馏出液和釜液的组成分别为0。
97和0。
02。
已知操作回流比R=3.0,物系的平均相对挥发度α=2。
4,塔釜当作一块理论板处理。
试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。
(从塔底向上计算)4。
例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%,回流比R=2.0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段和提馏段的气相和液相流量,并写出相应的两段操作线方程和q线方程。
5。
在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。
原料液组成为0.4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0。
95。
汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2.5,塔顶采用全凝器。
试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成.6.在常压连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液,原料液流量为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90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1。
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成:耐火砖的热导率为,K m W 05.111−−⋅⋅=λ厚度mm 230=b ;绝热砖的热导率为11K mW 151.0−−⋅⋅=λ;普通砖的热导率为11K m W 93.0−−⋅⋅=λ。
若耐火砖内侧温度为C 10000,耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300(假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等)。
试求:(1)绝热砖的厚度。
绝热砖的尺寸为:mm 230mm 113mm 65××;(2)普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为:mm 240mm 1200mm 5××。
(答:⑴m 460.02=b ;⑵C 6.344°=t )解:⑴第一层:1121λb t t AQ −=第二层:2232λb t t AQ −=⇒()()32222111t t b t t b −=−λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12−=−b ⇒m446.02=b 因为绝热砖尺寸厚度为mm 230,故绝热砖层厚度2b 取m 460.0,校核:()()3940460.0151.0940100023.005.1t −=−⇒C 3.1053°=t ;⑵()()43332111t t b t t b −=−λλ⇒C 6.344°=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170×φ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mm 30的矿渣棉,其热导率为11K m 0.065W −−⋅⋅;第二层为厚mm 30的石棉灰,其热导率为11K m 0.21W −−⋅⋅。
管内壁温度为C 3000,保温层外表面温度为C 400。
管道长m 50。
试求该管道的散热量。
(答:kW 2.14=Q )解:已知:11 K m 0.065W −−⋅⋅=λ,11 K m 0.21W −−⋅⋅=λ查表得:11K m W 54−−⋅⋅=钢λ()34323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t lQλλλπ++−=其中:0606.016.017.0ln ln 12==d d ,302.017.023.0ln ln 23==d d ,231.023.029.0ln ln 34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002−⋅=++−=πlQ ,kW 2.14W 1042.1502844=×=×=Q 。
(完整版)化⼯原理练习题化⼯原理练习题0 绪论1. 化⼯原理中的“三传”是指④①动能传递、势能传递、化学能传递,②动能传递、内能传递、物质传递③动量传递、能量传递、热量传递,④动量传递、热量传递、质量传递2. 下列单元操作中属于动量传递的有①①流体输送,②蒸发,③⽓体吸收,④结晶3. 下列单元操作中属于质量传递的有②①搅拌,②液体精馏,③流体加热,④沉降4. 下列单元操作中属于热量传递的有②①固体流态化,②加热冷却,③搅拌,④膜分离5、 l kgf/cm2=________mmHg=_______N/m26. 在 26 ℃和1⼤⽓压下 ,CO2在空⽓中的分⼦扩散系数 D 等于0.164cm2/s, 将此数据换算成m2/h 单位 , 正确的答案为___④___① 0.164m2/h ② 0.0164 m2/h ③ 0.005904 m2/h, ④ 0.05904 m2/h7. ⼰知通⽤⽓体常数 R=82.06atm.cm3/mol.K, 将此数据换算成⽤kJ/kmol.K所表⽰的量 , 正确的答案应为__③_____① 8.02 ② 82.06 ③ 8.314 ④ 83.14第3 章机械分离⼀、选择题1. 下⾯过滤速率⽅程式中属于恒压过滤⽅程的是②①dq/d θ=K/2(q+q e );②q 2+2q.q e =K.θ;③q 2+q.q e =2K.θ;④q 2+q.q e =K.θ/22. 过滤速率基本⽅程为①① dq/d θ=K/2(q+q e );② dq/d θ=K/(q+q e );③dq/d θ=KA 2/2(V+V e );④dV/d θ=K/2(V+V e )3 恒压过滤中单位⾯积累积滤液量q 与时间θ的关系可表⽰为下图中的①4 对静⽌流体中颗粒的⾃由沉降⽽⾔,在沉降过程中颗粒所不会受到的⼒有:①①⽜顿⼒;②浮⼒;③曳⼒ (阻⼒);④场⼒(重⼒或离⼼⼒) 。
5叶滤机洗涤速率与终了过滤速率之⽐为:④①1/2;②1/3;③1/4;④1。
1.用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。
已知进料中含乙烯0.88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。
今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%,釜液中乙烷的回收率为99.4%,试求所得馏出液、釜液的流量和组成。
2.例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0.2(摩尔分数,下同),要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。
泡点进料(饱和液体),物系的平均相对挥发度α=2.5,回流比R=2.7。
试求:1)精馏段和提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。
3.例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0.4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱和蒸汽进料,要求馏出液和釜液的组成分别为0.97和0.02。
已知操作回流比R=3.0,物系的平均相对挥发度α=2.4,塔釜当作一块理论板处理。
试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。
(从塔底向上计算)4.例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%,回流比R=2.0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段和提馏段的气相和液相流量,并写出相应的两段操作线方程和q线方程。
5.在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。
原料液组成为0.4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0.95。
汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2.5,塔顶采用全凝器。
试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。
6.在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为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90%,泡点进料(q=1),操作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。
大学化工原理试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 化工生产中,下列哪种设备属于传热设备?A. 反应器B. 换热器C. 塔器D. 压缩机答案:B2. 在连续操作的填料塔中,气液接触的主要方式是:A. 鼓泡B. 喷射C. 滴落D. 膜状流动答案:D3. 精馏塔中,回流比增大,对塔板效率的影响是:A. 提高B. 降低C. 无影响D. 先提高后降低答案:A4. 以下哪种情况下,流体的流动状态为层流?A. 雷诺数Re<2000B. 雷诺数Re>4000C. 雷诺数Re=2000D. 雷诺数Re=4000答案:A5. 以下哪种情况下,流体的流动状态为湍流?A. 雷诺数Re<2000B. 雷诺数Re>4000C. 雷诺数Re=2000D. 雷诺数Re=4000答案:B6. 化工生产中,下列哪种设备属于传质设备?A. 反应器B. 换热器C. 塔器D. 压缩机答案:C7. 在吸收过程中,提高操作压力,对吸收效果的影响是:A. 提高B. 降低C. 无影响D. 先提高后降低答案:A8. 在精馏过程中,提高操作压力,对相对挥发度的影响是:A. 提高B. 降低C. 无影响D. 先提高后降低答案:B9. 以下哪种情况下,流体的流动状态为湍流?A. 雷诺数Re<2000B. 雷诺数Re>4000C. 雷诺数Re=2000D. 雷诺数Re=4000答案:B10. 在连续操作的填料塔中,气液接触的主要方式是:A. 鼓泡B. 喷射C. 滴落D. 膜状流动答案:D二、填空题(每题2分,共20分)1. 流体流动的雷诺数Re是无量纲数,它定义为___________与___________的比值。
答案:流体密度×流速×特征长度/流体粘度2. 在精馏塔中,回流比是指___________与___________的比值。
答案:塔顶回流液量/塔底产品量3. 相对挥发度是描述两种组分相对挥发性的参数,它定义为___________与___________的比值。
化⼯原理试题_题库化⼯原理试题库试题⼀⼀:填充题1、精馏分离的依据是________________________的差异,要使混合物中的组分得到完全分离,必须进⾏多次地______________._______________。
2、相对挥发度的表⽰式α=______________.对于⼆组分溶液的蒸馏,当α=1 时,能否分离___________。
3、q 的定义式是________________________________________,饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。
4、⼆组分的连续精馏操作,精馏段操作线⽅程为245.075.0+=x y ,提馏段操作线⽅程为02.025.1-=x y ,当q=1时,则=W x _____D x =______。
5、在连续精馏中,其它条件均不变时,仅加⼤回流,可以使塔顶产品D x _____,若此时加热蒸汽量V 不变,产品量D 将______。
若在改变R 的同时,保持塔顶采出量不变,必需增加蒸汽⽤量,那么冷却⽔⽤量将________。
6、饱和空⽓在恒压下冷却,温度由1t 降⾄2t ,其相对湿度Φ______,绝对湿湿度H________,露点_________,湿球温度___________。
7、精馏是利⽤物系的来分离液体混合物,⽓体吸收则是利⽤物的来分离⽓体混合物。
8、在⽓体流量、⽓相进出⼝组成和液相进⼝组成不变时,若减少吸收剂⽤量,则传质推动⼒______________,操作线将靠近__________。
9、对于低浓度⽓体吸收操作,在求传质单元数时,解析法的适⽤条件是__________________,对数平均推动⼒法的适⽤条件是_____________,梯级图解法的适⽤条件是____________, 图解积分法的适⽤条件是_______。
10、若维持不饱和空⽓的湿度H不变,提⾼空⽓的⼲球温度,则空⽓的湿球温度,露点,相对湿度。
《化工原理》课程习题集一、单选题1.因次分析法的目的在于( )。
A 得到各变量间的确切定量关系B 得到各无因次数群的确切定量关系C 用无因次数群代替变量,使实验与关联工作简化D 用无因次数群代替变量,使实验结果更可靠2.某物体的质量为1000 kg,则其重量为( )。
A 1000 NB 9810 NC 9810 kgfD 1000/9.81 kgf3.某系统的绝对压力为0.04 MPa,若当地大气压力为0.1 MPa,,则该系统的真空度为()。
A.0.1 MpaB.0.14 MpaC.0.04 MpaD.0.06 MPa4. 4 ℃水在SI制中密度为( ),重度为( )。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-35. 4 ℃水在在工程单位制中密度为( ),重度为()。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-36.将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用()。
A离心泵B往复泵C齿轮泵D喷射泵7.某泵在运行1年后发现有气缚现象,应()。
A停泵,向泵内灌液B降低泵的安装高度C检查进口管路有否泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大8.离心通风机的铭牌上标明的全风压为100 mmH2O意思是( )。
A 输任何条件的气体介质全风压都达100 mmH2OB 输送空气时不论流量多少,全风压都可达100 mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时,全风压为100 mmH2OD 输送20 ℃,101325 Pa的空气,在效率最高时,全风压为100 mmH2O9.离心泵的实际安装高度( )允许安装高度,就可防止气蚀现象发生。
A 大于B 小于C 等于D 近似于10.操作条件下允许吸上真空高度为H s,允许的最大安装高度为H g,max,泵的入口速度为u1,S H f,0-1为吸入管路单位重量液体的阻力损失,则( )。
例1-1 静力学方程应用 如图所示,三个容器A、B、C内均装有水,容器C敞口。密闭容器A、B间的液面高度差为z1=1m,容器B、C间的液面高度差为z2=2m,两U形管下部液体均为水银,其密度0=13600kg/m3,高度差分别为R=0.2m,H=0.1m,试求容器A、B上方压力表读数pA、pB的大小。 解 如图所示,选取面1-1、2-2,显然面1-1、
2-2均为等压面,即2211pppp,。 再根据静力学原理,得: gHpHzgpaB02
于是
1.0281.910001.081.91360020
HzggHppaB
=–7259Pa 由此可知,容器B上方真空表读数为7259Pa。 同理,根据p1=p1及静力学原理,得: gRgzpgRpBA01)()(表表
所以 gRRzgppBA01)(()()表表 2.081.9136002.0181.910007259
=2.727104Pa
例1-2 当被测压差较小时,为使压差计读数较大,以减小测量中人为因素造成的相对误差,也常采用倾斜式压差计,其结构如图所示。试求若被测流体压力p1=1.014105Pa(绝压),p2端通大气,大气压为1.013105Pa,管的倾斜角=10,指示液为酒精溶液,其密度0=810kg/m3,则读数R为多少cm?
若将右管垂直放置,读数又为多少cm? 解 (1)由静力学原理可知:
sin0021RggRpp
将p1=1.014105Pa, p2=1.013105Pa,0=810kg/m3,=10代入得:
055021
10sin81.981010013.110014.1sin
gppR
=0.073m=7.3cm (2)若管垂直放置,则读数
055
021
90sin81.981010013.110014.1sin
第4章 流体通过颗粒层的流动典型例题例1:过滤机的最大生产能力用一板框压滤机对悬浮液进行恒压过滤,过滤20分钟得滤液 20m 3 ,过滤饼不洗涤,拆装时间为15分钟,滤饼不可压缩,介质阻力可略。
试求:(1) 该机的生产能力,以 m 3 (滤液)/h 表示(2)如果该机的过滤压力增加 20℅,该机的最大生产能力为多少 m 3(滤液)/h ?解:(1)h m V Q D /3.34601520203=⨯+=+=θθ (2)根据恒压过滤方程V 2=KA 2θ202020222===θV KA为了得到最大生产能力,则应 min 15==D f θθ在原压力下对应的滤液量为 300152022=⨯==f opt KA V θ33.17m V opt = ΔP ’=1.2ΔPV ∝ΔP 1/2395.183.172.1m V opt =⨯=h m V Q Df opt/9.3760151595.183max =⨯+=+=θθ例2:滤饼的洗涤问题采用板框压过滤机进行恒压过滤,操作1小时后,得滤液 15m 3 ,然后用2m 3的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。
假设清水的粘度与滤液的粘度相同。
滤布阻力可略,试求:(1) 洗涤时间(2) 若不进行洗涤,继续恒压过滤1小时,可另得滤液多少 m 3 ?解:V 2=KA 2θKA 2=152采用横穿洗涤法,则有:Ew d dV d dV ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛θθ41 hr V KA V f w w 07.11521541224122=⨯⨯=⨯=θ 或者 hr J f w 07.114115222=⨯⨯==θδθ''22θKA V = , 322.21215''m KA V =⨯==θ32.6152.21m V =-=∆例3:操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液,一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m 3 (滤饼不可压缩,介质阻力可略)。
三 计算题1 (15分)在如图所示的输水系统中,已知 管路总长度(包括所有当量长度,下同)为 100m ,其中压力表之后的管路长度为80m ,管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m , 水的密度为1000Kg/m 3,泵的效率为0.85, 输水量为15m 3/h 。
求:(1)整个管路的阻力损失,J/Kg ; (2)泵轴功率,Kw ; (3)压力表的读数,Pa 。
解:(1)整个管路的阻力损失,J/kg ; 由题意知,s m A V u s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ (2)泵轴功率,kw ;在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中, ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0, p 1= p 0=0(表压), H 0=0, H=20m 代入方程得: kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=, η=80%, kw w N N e 727.11727===η2 (15分)如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm ,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ,压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时,进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ,出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ,压力表读数为 2.452×H=20m H 1=2m105Pa ,泵的效率为70%,水的密度ρ为1000kg/m 3,试求: (1)两槽液面的高度差H 为多少? (2)泵所需的实际功率为多少kW ? (3)真空表的读数为多少kgf/cm 2?解:(1)两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得:∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中, ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得: m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= (2)泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中, ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0, H=29.4m代入方程求得: W e =298.64J/kg , s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=, η=70%, kw N N e 27.4==η(3)真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程,有:∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中,∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0, u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得,24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。
第一章流体流动例1.高位槽内的水面高于地面8m,水从φ108×4mm的管道中流出,管路出口高于地面2m。
在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按∑hf = 6.5 u2计算,其中u为水在管道的流速。
试计算:⑴ A—A'截面处水的流速;⑵水的流量,以m3/h计。
解:处列柏Z1g(Z1q例2.49J/kg,103Pa 时,B解:(1? ?? ?0+u? ???由B? ?? ?? ???∴W=(P A-P B)/ρ- Z B g+49=98.1+49=147.1J/kg? ?? ?∴q m=q vρ=36/3600×1100=11kg/s? ?? ?Pe= q m×W=147.1×11=1618.1w? ?? ?泵的抽功率N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw(2)由第一个方程得(P A-PB)/ρ=Z B g+9.81得??P B=P A-ρ(Z B g+9.81)=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)=6.2×104Pa例3.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。
管路的直径均为Ф76×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管与排处管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑hf,1=2u2,∑h f,2=10u 2计算,由于管径不变,故式中u 为吸入或排出管的流速m/s 。
排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa (表压)。
试求泵的有效功率。
解:总能量损失∑hf=∑h f,1+∑h f ,2在截面与真空表处取截面作方程: z 0g+u 02/2+P 0/ρ=z 1g+u 2/2+P 1/ρ+∑h f ,1(∴q ∴ 例4. f ,BC =1.18u 2P 1∴P 1 P B +ρg (x+R 1)=P c +ρg (h BC +x )+ρ水银R 1gP B +1100×9.81×(0.045+x )=P c +1100×9.81×(5+x )+13.6×103×9.81×0.045 P B -P C =5.95×104Pa在B ,C 处取截面列柏努力方程0+u B 2/2+P B /ρ=Zg+u c 2/2+P C /ρ+∑hf ,BC∵管径不变,∴u b =u cP B -P C =ρ(Zg+∑hf ,BC )=1100×(1.18u 2+5×9.81)=5.95×104Pau=4.27m/s压缩槽内表压P1=1.23×105Pa(2)在B,D处取截面作柏努力方程0+u2/2+P B/ρ= Zg+0+0+∑hf,BC+∑hf,CDP B=(7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2)×1100=8.35×104PaP B-ρgh=ρ水银R2g8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×103×9.81×R2R2=609.7mm例5.物质。