化工原理计算题

计算题

1.一输水系统，将敞口容器中的水送到吸收塔顶作吸收剂，贮槽水面至塔顶喷嘴的垂直距离为38m，塔内的表压强为4 m H2O柱，采用Φ100*5的钢管输送，连接在管路中孔板流量计两侧的U形管压差计读数为R=158mmHg, 已知：孔径d0=0.045m，孔流系数C0=0.7，SH2O=1，Hf =3mH2O柱，泵效率η= 0.75，求泵所需轴功率Pa。

2. 用离心泵将水池中的水送到高位槽,高位槽和水池均为敞口容器,高位槽水面高出池面50m,采用Φ100*5的管道输送,泵的送水量为34m3/h，输送过程中管路磨擦阻力损失为2.4m, 若泵的效率为60%, 计算泵所需的实际功率Pa。 3.一输水系统，用泵从水池送水到高位槽，水池和高位槽均为敞口容器，水池到泵入口处的垂直距离为4.8m，水池到泵出口处的垂直距离为5m，要求qv=36m3/h，管道为Φ80*2的钢管，已知泵前的进水管道的阻力压头损失为Hf1=0.2m水柱，出水管道的阻力压头损失为Hf2 =0.5m水柱，泵出口处压强计的读数为2.5at，SH2O=1。试求：①水池到高位槽的垂直距离H。②泵所需的实际功率Pa (η=0.7)。

4. 两液体在套管换热器中逆流换热，冷热流体的 给热系数α均为600W/m2K，其中热流体从150℃ 降到70℃，其相对密度S1=1，体积流量qv1=0.001m/s， 比热Cp1=3*10J/kg.K；冷流体从30℃升高到80℃； 换热器采用壁厚为5mm的钢管，管壁较薄，可视为 平面壁，其导热系数λ=50W/m.K。求所需传热面积。

1

3

0 32.5 3 H 2 1 4.8m 5m

5. 在逆流换热器中，用初温30℃的水将1.25kg/s的液体(Cp＝1.7 kJ/(kg*K)、密度为850kg/m3)由80℃冷却到40℃。换热器列管直径为φ25*2.5mm，水走管内。水侧和液体侧的给热系数分别为0.95和1.50 kW/(m2*K)，污垢热阻忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热管长度。

6.P144-21在套管换热器中用逆流换热水冷却热油，......；22T；25T。 7. 吸收塔在常压及293K时用清水吸收混合气体中的SO2, 气体与水逆流接触，混合气体(标态)流量为3500m3/h，其中含SO2(体积分率)为8%，吸收率为92%，气液平衡关系为：Y*= 21.8X，L=1.5 LM。试求： ⑴ 吸收剂水的用量为多少kmol/h。⑵ 气相传质单元数NOG。

8.用清水在常压下吸收有机合成残气中的甲醇，处理气量为1.5m3/s（标态），气体中含甲醇0.0175 (mol分率)。要求甲醇的吸收率为90%，采用L=1.3LM，当时条件下的气液平衡关系为Y*=1.15X。试计算吸收水用量及气相传质单元数NOG。

9.在某全混流反应器中进行液相反应：2A→P，其动力学方程为（-rA）=kC2A，转化率为50%。

(1). 若反应器增大为原来的6倍其它条件保持不变，转化率为多少？ (2). 若体积相同，换成管式反应器，其他条件保持不变，转化率为多少？ 10.有一反应A +B—→C + D为二级反应，(-rA) = k CACB，式中k =0.02m3/ kmols 进料中A和B的浓度均为 2 kmol/m3，要求A的转化率达90% , 从反应时间方面考虑，问在间歇釜、管式反应器和连续单釜中初选哪一种反应器较为合适？（间歇釜的辅助时间一般为半小时；要求先计算反应时间，后说明答案） 11.P44-3 用醋酸和丁醇生产醋酸丁酯。已知反应物配比为：n

醋酸

:n

丁醇

=1:4.97，

反应物的密度为750kg/m3。反应为二级反应，速率常数k=0.992m3/kmol*h。反应的转化率xA=0.60，辅助时间t’=30min,装料系数为0.85，现要求每天生产2400kg醋酸丁酯。试计算间歇釜的总容积VT。

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