化工原理2

一.填空题

1. 稳定流动的定义是___________________________。 2. 传热过程中阻力越大,传热推动力就越___________

3. 精馏过程中,当全回流时,塔顶产品D为_____,回流比为_____, 需要的理 论塔板数为______

4.自然对流是指_______________________________-

5.气体吸收过程,已知m=1,气膜体积传质分系数kYa?2?10?4 kmol·

m?3?s?1,液膜体积传质分系kXa?0.4kmol?m?3?s?1。则该吸收过程为____

膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为 ______。

6. 工业生产过程中,为防止离心泵发生气缚现象,应采取的措施是____________

7. 液液萃取的原理是___________________________________。

8. 测得的球形石英粒子(密度ρ=2600kg/m3)在20℃水中(密度ρ=998kg/m3, 粘 度μ=1mPa·s) 的沉降速度为7.86×10-4m/s,则其直径为____________。

9. 列管式换热器在使用一段时间后,其传热能力有所下降,其主要原因是_______________________________。

10. 在北方过冬时,往往感到皮肤十分干燥,嘴唇容易干裂,这是因为_____________________________。 二.计算题

1. 某物料在一间壁列管式换热器中用100℃水蒸汽从25℃加热至85℃,传热系数K=120W?m?2?K?1。经一年运转后,由于污垢的影响,在相同操作条件下物料出口温度仅为75℃, 现欲使物料出口温度仍维持85℃,问加热蒸汽温度应取何值?(提示:先求经一年运转后的传热系数K) (30分)

2. .某工厂水洗工段需用一台清水泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为98kPa ,水槽敞开且液面恒定。水槽液面与输送管出口端的垂直距离为25m,在某送液量下,泵对水作的功为400 J·kg-1

, 管内摩擦系数为 0.020,吸入和压出

管路总长为120m(包括管件及入口至出口处的当量长度), 输送管径为φ108×4mm, 水的密度为1000 kg·m-1

。求(1)输水量为多少m3·h-1

(2)因生产规模扩大,要求输水量增加20%,其它条件不变,则泵的功率应为多少 J·kg-1?(30分)

3. 某氨-空气混合气中氨含量为5%(体积),流量为2500m3/h。现欲将它在填料塔中用清水逆流吸收其中的氨。当液气比为最小液气比的1.4倍时,吸收可达

98.5%.已知塔径为1.5m,操作压强为101.33kPa,温度为25℃,平衡关系为y?0.70x,气相体积总传质系数Kya?160kmol/(m3?h).试求:

(1) 出塔液相浓度; (2) 所需填料层高;

(3) 若将吸收剂改为含氨0.10%(摩尔分率)的水溶液.而气体流量组成、液体出塔组成和Kya均不变,填料层高度将怎样变化? (30分)

4.某二元理想混合溶液在一连续精馏塔中进行分离。已知塔中某塔板的气、液相组成分别为0.83和0.70,相邻上层塔板的液相组成为0.77,而相邻下层塔板的气相组成为0.78(以上均为轻组分A的摩尔分数,下同)。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体,其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2/3,试求:(1)精馏段操作 线方程; (2)提馏段操作线方程;

(3)全塔平均挥发度α和相平衡方程。(30分) 参考答案

一.填空题

1. (流动流体在管道中任一点上的流速、压力等有关物理参数都不随时间而变)。 2. (大)

3. ( 0 ),( 无穷大),(最少)。

4. (不依靠泵或风机等外力推动,由于流体内部存在温度差导致流体中 质量力分布不均匀所引起的流动)。 5. ( 气 ),( 99.95%≈100% )。 6.(启动前先在泵壳内灌满所要输送的液体)。

7. (利用液体混合物各组分在某溶剂中溶解度的差异而实现分离)。 8. (30μm)。

9(管壁结有污垢,降低了传热系数)。

10. (北方冬天湿度较南方小,人的皮肤上的水分容易向空气中传递的缘故)。 二.计算题 1. 解:

原:W2?Cp2?(85?25)?K?A??tm ……(1) (2分) ?tm?75?15?37.280C (3分) 75In15‘' 一年后:W2?Cp2(75?25)?K ……(2) (3分) ?A??tm ?tm?'75?25?45.510C (3分) 75In25''(75?25)K??tmK'?45.51?? (2)/(1)得: (3分)

(85?25)K??tm120?37.28 所以,经一年运转后的传热系数为: K'?81.94W.m?1.K?1 (4分)

‘\?A??tm 保持原生产能力,即 K?A??tm?K (2分)

??tm? ?tm? (4

\\K??tm120?37.280??50.19C (3分) ‘K89.14(T?25)?(T?85)?50.19℃ (3分)

T?25InT?85lu120u2?0.020??12u2分) d20.122222T=111℃

?hf1?2??2.

解:

取水槽液面为基准面,在水槽液面(截面1-1)和输送管出口截面(截面2-2)之间 建立柏努利方程

(1)

?Z1?0;p1?0;u1?0;he?400J.kg?1;Z2?25m;P2?98kPa; (2分)

柏努利方程为:

2u2???hf1?2(2分) 简化的柏努利方程为:he?Z2g??2P2(2)设输水量增加后流速为u2',阻力为∑h'f1-2,泵功率为h'e

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