【正文】 解： 則 83 于、27℃下用混于空氣中的甲醇蒸汽。（以100mol做為進料基準量）nC4nC5nC6nC7nC8nC9nC10Σ進料量100進料組成塔頂量000D塔頂組成000塔底量00W塔底組成00 根據(jù)和D+W=F=100 得D= W=。、液相平衡溫度為95℃，試分別用相平衡常數(shù)法及相揮發(fā)度法計算與液相組成相平衡的氣相組成。解：⑴可用作圖法求理論塔板數(shù)： 已知， 作圖可得出理論塔板數(shù)為9塊（包括塔釜）見上頁。 ③（不包括塔釜）。甲醇水的相平衡數(shù)據(jù)見題75。解：已知, 相平衡方程： 用簡捷算法求理論塔板數(shù)： 由于q=1，即，代入相平衡方程得 則最小回流比 根據(jù)吉立蘭方程： 由 得 精餾段： 。⑴；⑵。原料為氨和水蒸氣的混合物，（摩爾分率），原料在兩塊理論板中間進入塔內(nèi)，塔頂氣相在全凝器中冷凝至飽和液體，其中一部分作為塔頂產(chǎn)品，一部分作為塔頂回流。解：已知，, 列全塔物料衡算方程： 帶入數(shù)據(jù)： 解得： 精餾段氣、液相流量： 79 每小時將15000kg含苯40%的苯甲苯溶液，在連續(xù)精餾塔中進行分離。 閃蒸時： 根據(jù)物料衡算方程： ① 根據(jù)相平衡方程： ② 聯(lián)立兩方程： 即用閃蒸汽化總量的1/。苯及甲苯的飽和蒸汽壓可按下述安托萬公式計算，即：式中 t系統(tǒng)的溫度，℃； po飽和蒸汽壓，mmHg。對流室最下一排管徑及管心距與輻射管相同，計8根，管長2748mm，如油品出對流室的溫度為290℃，要求出輻射室的溫度為370℃，（質(zhì)量）。65 平均溫度為150℃的油品在的鋼管中流動，大氣溫度為10℃。如兩平板的表面溫度分別為727℃及227℃，試計算兩平板間的輻射換熱量?，F(xiàn)有一臺單程列管換熱器，內(nèi)有φ25。試問⑴當(dāng)管內(nèi)流體流速增加一倍，⑵當(dāng)管外流體流速增加一倍，其它條件不變時，上述兩種情況下的傳熱系數(shù)分別增加多少？（忽略管壁熱阻和污垢熱阻）解：條件未改變時的總傳熱系數(shù)： ⑴當(dāng)管內(nèi)流體流速增加一倍時： 根據(jù)公式可知 管內(nèi)對流傳熱系數(shù)變?yōu)? 總傳熱系數(shù)為： 換熱器的傳熱系數(shù)增加率: ⑵當(dāng)管外流體流速增加一倍時，管內(nèi)對流傳熱系數(shù)變?yōu)? 總傳熱系數(shù)為： 換熱器的傳熱系數(shù)增加率: 如果以管內(nèi)表面為基準：則， ⑴⑵524 在一套管換熱器中，用飽和水蒸氣將在管內(nèi)作湍流流動的空氣加熱，此時的傳熱系數(shù)近似等于空氣的對流傳熱系數(shù)。水在直徑為φ192mm的鋼管內(nèi)流動。若渣油進、出口溫度分別為300℃及200℃，原油進、出口溫度分別為25℃和175℃。試求冷卻水量。解：在定性溫度下空氣的物理性質(zhì)為： 體積膨脹系數(shù) 查表57，得 ，則對流傳熱系數(shù) 傳熱量 515 飽和溫度為100℃的水蒸氣在長為2m、。煙道氣流過管束最窄處的速度為5m/s。蛇管的直徑為φ45，液體在蛇管內(nèi)流動。解：根據(jù)圓筒壁傳熱量計算公式： 由于穩(wěn)定傳熱各層的傳熱量相等，則第一層圓筒壁的傳熱量為 由此可解得： 57 水在φ38，流速為1m/s，水的進、出口溫度分別為15℃及80℃。管內(nèi)壁溫度為300℃，保溫層外表面溫度為40℃。試問包扎石棉后熱損失比原來減少了多少？解：包扎石棉層后的熱損失 則有 包扎石棉層前的熱損失： 所以絕對熱損失 所以相對熱損失 53 燃燒爐的平壁由下列三種材料構(gòu)成：耐火磚導(dǎo)熱系數(shù),厚度b=230mm。30℃下空氣的粘度和密度分別為：。顆粒的特性如下：密度；球形度；固定床空隙率；開始流化時空隙率。若過濾介質(zhì)的阻力可忽略不計，問每小時欲獲得濾液時過濾機的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？此時轉(zhuǎn)筒表面濾餅的厚度為原來的多少倍？（過濾操作中真空度維持不變）解：轉(zhuǎn)筒真空過濾機忽略介質(zhì)阻力時， 濾餅的厚度與每旋轉(zhuǎn)一周的濾液量有關(guān)： 第四章 固體流態(tài)化及氣力輸送41 ，其顆粒密度為，堆積高度為5m，流化后床層高度為10m。解：由上題已知：, 根據(jù)過濾基本方程： 代入數(shù)據(jù)： 整理方程： 解方程得： 濾框數(shù)目： 濾框厚度=311 某廠用板框壓濾機在恒壓條件下過濾一種膠質(zhì)物料，濾框的空間尺寸為，有20個濾框。解：20℃水的物性， 假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)： 假設(shè)成立 由得：38 用如圖310所示的旋風(fēng)分離器從200℃、壓力為的含塵空氣中除塵。36 今擬采用如圖35所示的多層降塵室除去某氣體中的密度為、直徑以上的球形微粒。S。解：40℃空氣，20℃空氣 若按20℃計，則風(fēng)機風(fēng)量為： 全風(fēng)壓： 因此可選91914D型。解：在貯酸槽液面至與反應(yīng)釜間列柏努利方程： 式中：(表壓)，(表壓) ， 代入式中： 查附錄表20，選用F型耐腐蝕泵的40F65型，其 則211 某單動往復(fù)泵活塞的直徑為160mm，沖程為200mm，現(xiàn)擬用該泵將密度為的某種液體從敞口貯槽輸送到某設(shè)備內(nèi)，要求的流量為，設(shè)備內(nèi)壓力為(表壓)，外界大氣壓力為736mmHg。貯槽內(nèi)液面維持恒定，從貯槽液面到設(shè)備入口處的高度為5m。水溫為25℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?50mmHg。試求： ⑴管路特性曲線； ⑵泵的工作點及其相應(yīng)流量和壓頭。解：海拔1000m處的大氣壓 因此該泵不能正常操作。若管路狀況不變，泵前后兩個敞口容器的液面間的高度不變。已知孔板孔徑為60mm，在操作溫度下輕油的密度為，運動粘度為1cSt。原油的流量為，密度和粘度分別為和300cP，管路兩端壓差保持不變，試問： ⑴在管路下游1/3處并聯(lián)一條同樣直徑的管子時，原油輸送量增到多少？ ⑵欲使原油流量增加50%，需并聯(lián)多長的管子？解：⑴在管路下游1/3并聯(lián)一條同樣直徑的管子時： 并聯(lián)前的 由于流體的粘度較大，可假設(shè)并聯(lián)管路后仍為層流 根據(jù)并聯(lián)管路特點，并聯(lián)部分的管路阻力損失相等 而 即： 由于管徑及管長均相等，則有 則并聯(lián)后的總管流速為： 由于管路兩端點壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 解得： 檢驗： 假設(shè)成立 ⑵若使原油流量增大50%，則，而 由于管路兩端點壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 即需并聯(lián)28km的同樣直徑的管路。試計算管路中油的流量。標(biāo)準彎頭。試估算空氣通過換熱器時的壓力降，以和表示。解：⑴當(dāng)閥1和閥2均全關(guān)閉時，以油水界面為截面1，以Π形管管頂為截面2。解：管內(nèi)流體的流速： 以容器A的液面為截面1，以塔C為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得： 110 如題圖所示，從敞口高位槽向精餾塔加料，高位槽液面維持不變，塔進料口處的壓力為（表壓）。試計算壓力差，分別用SI單位和工程單位表示。求此混合氣體在400K和的密度。解：混合氣體平均分子量： 14 如題圖所示，用U形管壓差計測定氣體反應(yīng)器進。17 密度為的原油經(jīng)過直徑為的鋼管流動，流速為，試求原油的體積流量、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速。原料液的密度為，管子直徑，從高位槽至塔的進料口處的阻力損失為。 在12截面間列柏努利方程： 式中：，（表壓）， ，（表壓）， 代入式中： 整理得： 得：⑵打開閥2而不考慮阻力損失，以油水界面為截面1，以閥2為截面位。解：30℃空氣的物性：， 以光滑管形式來確定λ： 則 117 用泵將密度為、粘度為80cP的燃料油通過直徑為的鋼管輸送到油罐。試求整個輸送管路的壓力損失和壓力降。解：在A、B截面間列柏努利方程： 式中：， ， 對于鋼管取，則 先假設(shè)在阻力平方區(qū)，由圖128查得 則可計算得： 校驗： 按層流計算，將代入公式： 整理得： 得： ，假設(shè)成立 即管路中油的流量： 120 用泵將20℃的液體苯從貯槽輸送到反應(yīng)器，經(jīng)過排管，直管長度為42m，管路上有兩個90176。122 如題圖所示由敞口高位槽A分別向反應(yīng)器B和吸收塔C穩(wěn)定的供給20℃的軟化水，反應(yīng)器B內(nèi)壓力為。當(dāng)U形管壓差計讀數(shù)為1250mmH2O時，輕油的體積流量和質(zhì)量流量各為多少？解： 先假設(shè)為定值，由查圖141得 再由此查得，如上法計算后得 ， 再由此查得基本不變，則認為此即為管內(nèi)的實際流速 則 125 在輸送空氣管道上安裝了一個孔徑為75mm的標(biāo)準孔板流量計，孔板前空氣壓力為，溫度為25℃。試問： ⑴泵的壓頭有無變化； ⑵泵的出口壓力表讀數(shù)有無變化； ⑶泵的軸功率有無變化。25 用油泵從貯罐向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷。Q,0H,m26232112解：⑴在水池與涼水塔管口間列柏努利方程： 式中：， 代入式中得： 此即為管路特性曲線。試選擇合適的離心泵，并確定其安裝高度。吸入管與排除管的壓頭損失分別為1m和4m。當(dāng)有15%的液體漏損和泵的總效率為72%時，試分別計算該泵的活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)與軸功率（忽略速度頭）。第三章 沉降及過濾31 塵粒的直徑為10μm、密度為。34 密度為的球形石英顆粒在20℃空氣中自由沉降，試計算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。氣體在標(biāo)準狀態(tài)[0℃，1atm()]下的體積流量為，氣體的平均溫度為427℃，壓力為1atm()。塵粒的密度為，,進口氣速為。經(jīng)過2小時過濾，濾框完全充滿濾餅，并每平方米過濾面積得到濾液。試求： ⑴固定床空隙率； ⑵流化床空隙率； ⑶流化床的壓降。已估計出此時流化床的空隙率。解：由起始流化速度得 即操作條件下起始流化速度為。絕熱磚導(dǎo)熱系數(shù)；普通磚導(dǎo)熱系數(shù)，厚度b=240mm。管道長50m。試求水與管壁間的對流傳熱系數(shù)。試求該液體的對流傳熱系數(shù)。已知在煙道氣的進、出口平均溫度下其運動粘度,導(dǎo)熱系數(shù),普蘭特準數(shù)。管外壁的平均溫度為94℃。如將冷卻水流量增加到，求冷卻水的出口溫度。試分別計算兩流體作并流流動、逆流流動及折流（單殼程和雙管程）流動時的平均溫差，并討論計算結(jié)果。已知水的對流傳熱系數(shù)為，煤油的對流傳熱系數(shù)為。當(dāng)空氣流量增加一倍，而空氣的進、出口溫度仍然不變，問該套管換熱器的長度應(yīng)增加百分之幾？解：由于用蒸汽加熱空氣，控制熱阻在管內(nèi)的空氣一側(cè)，即有 當(dāng)空氣的流量增加一倍時有 而空氣的進出口溫度不變，即 則換熱器長度之比 %。蒸汽在管外冷凝[其對流傳熱系數(shù)可取]，空氣在管內(nèi)流動，兩側(cè)污垢熱阻及管壁熱阻可忽略不計，試核算該換熱器能否完成上述傳熱任務(wù)。解：對于黑體： 兩平行板的角系數(shù)φ可由圖65查得φ= 兩平板間的輻射換熱量： 62 兩極大平行平面進行輻射傳熱，、若在兩平面間放置一極大的拋光鋁遮熱板（），試計算傳熱量減少的百分數(shù)。設(shè)油品對管壁的對流傳熱系數(shù)為，管壁熱阻和污垢熱阻可忽略不計，試求此時每米管長的熱損失。油品的流量為，K=12，燃料氣的密度為，其用量為，燃料的低發(fā)熱值為，輻射室出口的煙氣溫度及輻射管表面熱強度及輻射室的熱效率。A、B、C物系的安托萬常數(shù)，無因次。 比較簡單蒸餾和閃蒸兩種蒸餾方式：閃蒸為一次氣液相平衡，簡單蒸