化工原理计算题答案.docVIP

化工原理试卷计算题答案 一、计算题 ( 共43题 320分 ) 1. 5 分 (2823) 如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？ 解 取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。在截面1—1和2—2间列伯努利方程： gZ1+++e= gZ2+++ 式中：Z1=0，Z2=10 m p1= p2=0(表压) u1= u2≈0 =20 J·kg-1 则泵所提供的能量为： e= gZ2+=9.81×10+20=98.1+20=1.2×102 J·kg-1 2. 10 分 (3758) 一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。 D3758 (1)求热气体向冷气体传递的热流速率, : 已知: 冷气体的进出口温度=310 ℃,=445 ℃; 冷气体的质量流量=8000kg·h-1，则冷气体单位时间获得的热量, =; 冷气体单位时间损失的热量, =0.1; 热气体向冷气体传递的热流速率, =+=1.1 =1.1××1.05×103×(445-310) =3.47×105 W (2)求热气体最终温度, T2： 由热气体热量衡算可得 ==×1.05×103×(580-T2)=3.47×105 W T2 =342 ℃ 580-445=135 ℃ =342-310=32 ℃ =71.6 ℃（即71.6 K） K===24.2 W·m-2·K-1。 3. 5 分 (2466) 已知20℃水在109 mm×4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。液面上方的压强p=100 kPa。液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20℃水的密度=1000 kg·m-3）。 以槽内液面为截面1—1，容器与出口导管联接处为截面2—2，并以截面2—2为基准面，列伯努利方程：（流体阻力可略而不计） Z1++= Z2++ 4=+ 4=+0.46 p2=34.7 kPa(表压)。 4. 10 分 (3711) 在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比? D3711 由冷、热流体的热量衡算： （无污垢） （有污垢） 得：，则 ℃ 无污垢时：（60+50）=55 ℃ 有污垢时：（68+60）=64 ℃ 又： 即：， 则 则污垢热阻占原总电阻百分比为： 。 5. 10 分 (4951) 某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下： 精馏段：yn +1=0.630 xn+0.361 提馏段：ym +1=1.805 xm-0.00966 试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。 D4951 (1) 由=0.630得R=1.70 (2) 由=0.361得xd=0.975 (3) 由=1.805可得=2.24 ① 由=0.00966可得=0.00966 ② 将式①代入式②可得:xw=0.0120 (4) 由两操作线方程联立求解交点坐标: y=0.630xf+0.361 y=1.805xf-0.00