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14化工原理练习题


化工原理练习题(传热) 一.填空题 1. 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b ?>b ?>b ?;导热系数λ ?< λ ?<λ ?。在稳定传热过程中,各层的热阻 R ?______R ?______R ?;各层导热速率 Q ? ___Q ?___Q ?。 2. 圆筒壁总传热系数 K 与间壁两侧对流传热系数α ?.α ?以及间壁导热系数λ 的关系 为_________.当间壁管规格为φ 108×4mm,导热系数为 45(w. m ?.K ?)时,管内外两侧给热 系数分别为 8000 (w.m ?.K ?)和 1200(w.m ?.K ?)时,总传热系数 K ?__________. 3. 一列管换热器,列管规格为 φ 38 × 3, 管长 4m, 管数 127 根,则外表面积 F ? =____________________,而以内表面积计的传热面积 F ?______________。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________,折流挡板的形状 有____________________,____________________等。 二.选择题 1. 列管换热器管程常用流速范围为:一般液体( ),气体( )。 A. 0.5~3m.s ? B. 3~15m.s ? C. 5~30m.s ? 2. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水,其进、出口温度分别为t?、t?,蛇管外有 热流体稳定流过,借搅拌器作用,使热流体保持均匀温度 T(T 为热流体出口温度) ,如冷却蛇 管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温t?应( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 三、.问答题 1. 说明流体流动类型对给热系数的影响。 2. 传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同? 3. 有一高温炉,炉内温度高达 1000℃以上,炉内有燃烧气体和被加热物体,试定性分析 从炉内向外界大气传热的传热过程。 四.计算题 1. φ 120×5mm 的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为 0.07w.m ?.K ?。 设蒸汽管 的内壁温度为 110℃,管壁导热系数为 45w.m ?.K ?。 要求保温层外壁温度不超过 20℃,每米 蒸汽管的热损失控制在 60w 以下,试计算保温层的最小厚度。 2. 一套管换热器,外管为φ 83×3.5mm,内管为φ 57×3.5mm 的钢管, 有效长度为 60m。 用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为 2205kJ.kg ?。已知油的流量为 8000kg.h ?,比热为 2.2kJ.kg ?.K ?,进口温度为 30℃,出口温度为 80℃。 试求:(1)蒸汽用量; (不计热损) (2)传热系数; 化工原理练习题(精馏) 一.填空题 1.精馏操作的依据是_________________。 实现精馏操作的必要条件包括 ___________和_____________。 2.已分析测得这四股物料的组成为 0.62,0.70,0.75,0.82,试找出 Y ? X ?,Y ?,X ?的 对应值,Y ?= ____,X ?=____, Y ?=____ ,X ?=_____, 3. 某二元物系的相对挥发度α =3, 在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作, 已知 x ?=0.3,则 y ???=___(由塔顶往下数) 4.某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为 y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为

y=1.45x-0.015,则回流比 R=____,馏出液组成 x ?________,原料组成 x ?=__________.釜液组 成 x ?=_________. 5.如图所示,a点表示________;b点表示________;c点表示____ ____; ab段表示_____________; bc段表示___________ __。 二.选择题(5 分) 1. 某精馏塔精馏段理论板数为 N ?层,提馏段理论板数为 N ?层,现因设备改造,使提 馏段的理论板数增加,精馏段的理论板数不变,且 F、x ?、q、R,V 等均不变,则此时:() A. x ?减小,x ?增加; B. x ?减小,x ?不变; C. x ?减小,x ?减小; D. x ?减小,x ?的变化视具体情况而定。 三..问答题 1.精馏塔在一定条件下操作时,问将加料口向上移动两层塔板,此时塔顶和塔底产品组成将 有何变化?为什么? 四.计算题(65 分) 1. 分离苯和甲苯混合液,进料组成为 0.4,馏出液组成为 0.95,残液组成为 0.05(以上组成 均为苯的摩尔分率) 。 苯对甲苯的平均相对挥发度为 2.44。 泡点进料, 塔顶冷凝器为全凝器, 塔釜为间接蒸汽加热。试求: (1) 最小回流比; (2) 若回流比取最小回流比的 1. 2 倍,列出精馏段操作线方程 (3) 列出提馏段操作线方程。 2. 苯和甲苯混合液含苯 0.4(摩尔分率,下同),流量为 100kmol.h ?,于常压下进行连续精 馏, 要求塔顶 x ?=0.9, 塔底 x ?=0.0677, D=40kmol.h ?, 原料于泡点下进入, R 为 1.4Rmin, 已知操作条件下相对挥发度α =2.47 是常数。求: (1) 精馏段操作线方程; (2) 提馏段 操作线方程。 3.如图, 在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中, 每小时向塔釜加入苯-甲苯混合液 100kmol, 苯含量为 50%(摩尔%,下同) ,泡点进料,要求塔顶馏出液中苯含量 80%,塔顶采用全凝 器,回流液为饱和液体,回流比为 3,相对挥发度为 2.5,求每小时获得的顶馏出液量 D, 釜排出液量 W 及浓度 x ?。 4.某一精馏塔,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热。用以处理含易挥发组成 x ?=0.5(mol 组成) 的饱和蒸汽。 塔顶产量 D 和塔底排量 W 相等。 精馏段操作线方程为 y=5x/6+0.15 试求: (1)回流比 R,塔顶组成 x ?,塔釜组成 x ?。 (2)提馏段操作线方程。 5.由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔,每小时向塔釜加入含甲醇 40%(摩尔分率)的甲醇 水溶液 100kmol,要求塔顶馏出液组成 x ?=0.84,塔顶采用全凝器,回流比 R=3,在操作 条件下的平衡关系为 y=0.45x+0.55,求: (1) 塔釜组成 x ?; (2) 每小时能获得的馏出液量 D。 化工原理练习题(干燥) 一.填空题 1. 干燥这一单元操作,既属于传热过程,又属______________。 2. 相对湿度φ 值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小,当φ 值大时,表示该湿空气的吸

收水汽的能力_________;当φ =0 时。表示该空气为___________。 3. 干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的,其恒定干燥条件是指:_________________ 均恒定。 4. 在一定空气状态下干燥某物料,能用干燥方法除去的水分为__________;首先除去的 水分为____________;不能用干燥方法除的水分为__________。 5. 已知某物料含水量 X ?=0.4kg 水.kg ?绝干料,从该物料干燥速率曲线可知:临界含水 量 X ?=0.25kg 水.kg ?绝干料,平衡含水量 X*=0.05kg 水.kg ?绝干料,则物料的非结合水 分为__________,结合水分为__________,自由水分为___________,可除去的结合水分为 ________。 6. 对于不饱和空气,表示该空气的三个温度,即:干球温度 t,湿球温度 t ?和露点 t ?间 的关系是______________。 7. 等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。 8. 湿 空 气 通 过 预 热 器 预 热 后 , 其 湿 度 ___________ , 热 焓 ______________ , 相 对 湿 度 __________。(增加、减少、不变) 9. 对不饱和空气通过间壁换热器进行加热,使温度由t?升至t?,此时其湿球温度__ __,相对湿度_____,露点_____,湿度____。 10. 对于为水蒸汽所饱和的空气,则其干球温度t,湿球温度t?,绝热饱和温度t??,露点 温度t?的关系是t__t?_t??__t?。 二、问答题 1. 如何强化干燥过程? 2. 欲在 298K 时用相对湿度为 60%的空气干燥木材,使其中水分降到 11.5%(湿基) ,你 认为是否可能?为什么?已知在此条件下木材的平衡水分为 12%(干基) 。 3. 某恒定干燥过程, (如图所示:预热器 K1,干燥器 K2,冷却冷凝器 K3) ,已知预热器 出口空气的干球温度为 t ?,湿球温度为 t ??此状态空气在干燥器经历一个绝热增湿过程, 出干燥器空气温度为t?,经冷却冷凝器冷却冷凝,析出一部分水份之后,再经预热器预热 至t?,且其湿球温度仍为t??,如此反复循环。试在湿空气的 H-I图(或t-H)图 上用线段和箭头绘出空气在上述干燥过程状态变化的示意图。 并说明空气在各设备中所经历 的过程。 三.计算题 1. 某干燥器的生产能力为 1000kg.h ?(产品) , 物料从含水量 2%干燥至含水量 0.2% (均为湿 基) 。已知生产车间的气温为 22℃,相对湿度为 60%;空气离开干燥器时的温度为 45℃,湿 球温度为 32℃。干燥为等焓过程。试求: (1)水分蒸发量; (2)离开干燥器时空气的体积流量为多少 m ?.h ?? (3)空气进入干燥器的温度; (4)热效率为多少? 2. 某气流干燥器的生产能力为 180kg 产品.h ?,现要求将物料从含水量 2%干燥至含水量 0.2%, (均为湿基) 。 已知生产车间的气温为 25℃, 空气的湿含量为 0.01kg 水汽.kg ?干空气。 空气经预热器预热至 94℃进入干燥器, 若空气离开干燥器时的湿球温度为 32℃, 露点为 25℃。 问: (1) 水 分 蒸 发 量 为 多 少 kg.h ? ? (2) 干 空 气 消 耗 量 为 多 少 kg.h ? (3)干燥器的热效率为多少? (4)空气离开干燥器的温度? (5)干燥过程是否等焓(说明原因)

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