【正文】 餾為多次氣液相平衡。%的苯，釜液中含苯不超過2%（以上均為質(zhì)量%）。塔底液體在再沸器中部分氣化，其中氣相返回塔底，液相則作為塔底殘液從再沸器抽出。解：已知，則可得出相平衡方程： q線方程： q線與相平衡線相交，交點為，則聯(lián)立兩方程 可解得 具有最小回流比時的精餾段操作線即點與點的連線，此時有 ⑴當(dāng)時， ⑵當(dāng)時，713 。或 716 為測定塔內(nèi)某種塔板的效率，在常壓下對苯甲苯物系進行全回流精餾。解：由圖75的平衡數(shù)據(jù)做相圖，畫梯級圖求理論塔板： 已知：， ， （不包括塔釜） 全塔效率：718 在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯甲苯混合物。 719 （摩爾分率，下同）。 簡捷算法：t，℃xyαt，℃xyα00 得 根據(jù)吉立蘭方程： 由 得 ⑵由物料衡算方程求塔頂塔底流量： 帶入數(shù)據(jù)： 解得： 冷凝器熱負(fù)荷： 再沸器熱負(fù)荷： 720 在精餾塔的操作中，若進料量及塔底再沸器熱負(fù)荷不變，而進料組成因故降低，試分析塔頂產(chǎn)品組成如何變化？可采取什么措施使不變？解：若進料量及塔底再沸器熱負(fù)荷不變，而降低，由于塔設(shè)備一定，即塔板數(shù)不變，則由相圖中可看出降低。可近似認(rèn)為該物系為理想物系。計算結(jié)果列表如下：nC4nC5nC6nC7nC8nC9nC10Σ進料量100進料組成塔頂量000塔頂組成000塔底量00塔底組成00726 試簡要說明為何在原油蒸餾塔中，恒摩爾流假設(shè)完全不成立？答：原油是一個復(fù)雜的混合物，各組分之間的性質(zhì)差異較大，即為非理想物系。甲醇在氣液兩相中的濃度很低，平衡關(guān)系服從亨利定律。在操作條件下，氣液平衡關(guān)系為，式中：p—氣相中的氨的分壓，；x—液相中氨的摩爾分率。試計算塔頂產(chǎn)品及塔底產(chǎn)品中各組分的組成為多少？組分nC4nC5nC6nC7nC8nC9nC10摩爾分率解：以nC7為重關(guān)鍵組分，nC6為輕關(guān)鍵組分，進行清晰分割計算。722 某液相混合物的組成為：、（均為摩爾分率）。K)。 ②（不包括塔釜）。試求全塔效率。715 以簡捷計算法解上題。試計算以下兩種情況下的最小回流比。 ⑷已知q線方程為，根據(jù) 則有： 可解得 711 某精餾塔內(nèi)有兩塊理論板，塔頂裝有全凝器，塔底裝有再沸器（見題圖）。認(rèn)為塔內(nèi)氣、液相符合恒摩爾流假設(shè)。解：簡單蒸餾時：作為理想溶液的苯甲苯溶液的 通過試差可解得： 假設(shè)餾出液組成為x3，根據(jù)物料衡算有： 即用簡單蒸餾餾出總量的1/。73 已知某精餾塔塔頂氣相的溫度為82℃，使用全凝器時，試求該塔塔頂?shù)牟僮鲏毫?。解?0根管呈雙排錯列，則管排的冷平面面積： 角系數(shù)由P224圖625可查得各種情況下的角系數(shù)： ⑴管排總的當(dāng)量冷平面面積： 由查圖625中A線，得角系數(shù) ⑵第一排管的當(dāng)量冷平面面積： 由查圖625中c線，得角系數(shù) ⑶第二排管的當(dāng)量冷平面面積： 由查圖625中E線，得角系數(shù) ⑷第一排管接受直接輻射的當(dāng)量冷平面面積： 由查圖625中D線，得角系數(shù) ⑸第二排管接受直接輻射的當(dāng)量冷平面面積： 由查圖625中F線，得角系數(shù) 610 已知某圓筒爐輻射室的尺寸如下：爐膛直徑5518mm，；輻射管，管心距為304mm，有效長度為12m，共計52根，兩路并聯(lián)，單排排列。解：熱電偶的熱端既與熱空氣進行對流傳熱，又與管內(nèi)壁進行輻射換熱，當(dāng)熱電偶的讀數(shù)穩(wěn)定時，上述兩個熱量達(dá)到平衡，即 熱電偶與熱空氣的對流傳熱： 熱電偶與管壁的輻射傳熱： 其中 式中下標(biāo)1為熱電偶，2為管壁 誤差： 如果在熱電偶外加一遮熱罩，可以減少測量誤差。第六章 管式加熱爐61 兩塊相互平行的黑體長方形平板,其尺寸為12m，間距1m。若兩流體呈并流流動，傳熱系數(shù)不變，試問傳熱面積為多少？解：換熱器的熱負(fù)荷為： 可解得 由此可求出逆流流動時換熱器的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 并流流動時換熱器的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 526 ，將流量為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的空氣由20℃加熱到90℃。已知兩流體均在湍流情況下進行傳熱，套管直徑為φ251mm。試問傳熱系數(shù)為多少？解：甲苯在定性溫度下的比熱 則換熱器傳熱量： 甲苯和水逆流傳熱的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 522 在列管式換熱器中，用冷卻水冷卻煤油。解：(絕)的飽和水蒸氣， 對二甲苯在95℃下的比熱為 冷流體吸收的熱量： 此即為換熱器的熱負(fù)荷，即 水蒸氣放熱 根據(jù) 得水蒸氣用量： 519 煉油廠在一間壁式換熱器內(nèi)利用渣油廢熱加熱原油。解：， 在定性溫度下水的物理性質(zhì)為： 設(shè)液膜為層流，則其對流傳熱系數(shù)為： 由 得 517 用冷水將油品從138℃冷卻至93℃，油的流量為，水的進、出口溫度為25℃及50℃。試計算單位面積平板上借自然對流散失的熱量W。煙道氣垂直流過管束，沿流動方向有21排管子，每排有4根管子，管心距為215mm。解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為 校正系數(shù) 則 510 現(xiàn)用一蛇管換熱器冷卻某液體，該液體流量為3，進口溫度和出口溫度分別為50℃及20℃，在平均溫度下該液體的密度為1200，粘度為。試求每米管長的熱損失和兩絕熱層界面的溫度。為了減少熱損失，在管外包兩層絕熱材料：第一層為厚30mm的礦渣棉，；第二層為厚30mm的石棉灰。為了減少熱損失，在普通建筑材料外面又包一層厚度為50mm的石棉層[]，包扎后測得爐內(nèi)壁溫度為800℃，耐火材料與建筑材料交界面溫度為686℃，建筑材料與石棉交界面溫度為405℃，石棉外側(cè)面溫度為77℃。為確定其起始流化速度，現(xiàn)用該催化劑顆粒及30℃的空氣進行流化實驗，測得起始流化速度為，求操作狀態(tài)下的起始流化速度。解：⑴ 可用 ⑵流化床能夠存在的流速上限即為顆粒的沉降速度 設(shè)為層流： 假設(shè)成立，在200℃的氣流中流化，氣體的物理性質(zhì)可近似地視為與空氣相同。解：轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力： 313 有一轉(zhuǎn)筒真空過濾機的轉(zhuǎn)速為，每小時可獲得濾液。試求濾框的數(shù)目及其厚度。若廢水的處理量為,求所需槽的長度L?；蚴褂谜n本提供的公式 即 則 校驗 在阿侖區(qū)假設(shè)成立，即顆粒的臨界直徑為。解： 假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)： 則 校驗 假設(shè)成立，試選擇一合適的通風(fēng)機。試選擇一臺合適型號的離心泵，并估算泵的軸功率。輸送管尺寸為的鋼管。管路中的動壓頭可忽略不計。26 在某一車間，要求用離心泵將冷卻水由涼水塔下的水池經(jīng)換熱器返回涼水塔，入涼水塔的管口比水池液面高10m，管口通大氣，管路總長（包括當(dāng)量長度）為400m，管子直徑均為，換熱器的壓頭損失為，離心泵的特性參數(shù)如下表所示。今擬將該泵安裝于水源水面之上3m處，問此泵能否正常操作？該處夏季水溫為20℃。解：15℃水的密度為 以真空表位置為1截面，壓力表位置為2截面 (表壓) （表壓） ， 在2截面間列柏努利方程： 22 原來用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為的水溶液，水溶液的其它性質(zhì)可視為與水相同。當(dāng)壓差計讀數(shù)為50mm時，空氣的質(zhì)量流量為多少？解：21℃空氣的物性：， 壓差計指示值： 由皮托管測得的管中心流速： 查圖125得 即 124 在直徑的輸送輕油管路上，安裝了一個標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計以測量輕油的流量。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 半開閘閥， 在貯槽及反應(yīng)器間列柏努利方程： 式中：， ， 121 有一水平輸送原油的管路，管徑為，總長度為42km。其他數(shù)據(jù)如附圖所示。管線的直管長度為35m，管路上有一個全開閘閥，2個90176?？諝庖缘牧髁吭诠芡馄叫辛鬟^，空氣的平均溫度為30℃，換熱器長度為4m。試計算：⑴如閥1和閥2均全關(guān)閉時，油水分界面高度H為多少米？（忽略Π形管中的阻力損失）⑵如打開閥2時，H為多少米？（忽略Π形管中的阻力損失）⑶如水在Π形管中的流動阻力損失時，重新計算⑴和⑵的內(nèi)容。油品的輸送量為，輸送管路的全部能量損失為，試求泵的有效功率。若壓差計內(nèi)裝密度為的95%乙醇溶液，壓差計讀數(shù)R’為29mm。解：混合后各油品的重量百分比： 由 得： 13 氫和氮混合氣體中。出口處的壓力，測得，試求此反應(yīng)器底部A和頂部B處的表壓和絕壓為多少。解：已知 18 ，體積流量為。試問要維持的加料量，高位槽中的液面須高出塔的進料口多少米？解：管內(nèi)流體的流速： 以高位槽的液面為截面1，以進料管入口為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得：111 如題圖所示為一由敞口高位槽的穩(wěn)定供水系統(tǒng)，管徑為。 在13截面間列柏努利方程： 式中：，（表壓）， ，（表壓）， 代入式中： 整理得： 得：⑶若考慮阻力損失：在⑴中閥2關(guān)閉時： 得： 在⑵中閥2打開時： 得：113 25℃的水以的流量在直徑為的鋼管中流動，試判斷其流動型態(tài)。管路的直徑長度為520m,管路上有兩個全開閘閥,6個90176。解：20℃水的物性： 由查圖128得 管件的局部阻力系數(shù)：入口，出口 全開閘閥，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭，一個半開的閘閥?？偣苈返囊?guī)格為，長度為；從分支點至反應(yīng)器B的管路規(guī)格為，長度為15m；從分支點至吸收塔C的管路規(guī)格為，長度為20m（以上管長均包括各自管路上的各種局部阻力的當(dāng)量長度）。問當(dāng)U形管壓差計讀數(shù)為145mmH2O時，流經(jīng)管道空氣的質(zhì)量流量為多少？解：25℃，1atm下空氣的物性， 則在下 先假設(shè)為定值，由查圖141得 在定值區(qū)，假設(shè)正確，則認(rèn)為此即為管內(nèi)的實際流速 則 126 密度為，粘度為2cP的某溶液，通過的鋼管流動，最大流量為，U形管壓差計的讀數(shù)R最大不超過400mmHg，試計算標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計的孔板孔徑。解：由于管路狀況不變，泵前后敞口容器的液面差不變，而只是密度變化。貯罐內(nèi)異丁烷液面恒定，其上方的壓力為（絕壓）。 ⑵在坐標(biāo)中描繪出管路特性曲線和泵特性曲線，兩曲線的交點即為泵的工作點。解：在水池與高位槽間列柏努利方程： 式中：， ， 代入式中： 查附錄表20（P418），可選用2B31型水泵。試選擇一臺合適的泵，并確定其安裝高度。解：往復(fù)泵理論流量 而由得活塞的往復(fù)次數(shù)： 在貯槽液面至與設(shè)備間列柏努利方程： 式中：(表壓)，(表壓) ， 代入式中： 212 有一臺雙動往復(fù)泵，其沖程為300mm，活塞直徑為180mm，活塞桿直徑為50mm。求該塵粒在20℃空氣中的沉降速度。解：20℃空氣物性， 斯托克斯公式適用范圍為，即最大顆粒直徑： 牛頓公式適用范圍為，即最小顆粒直徑時 35 用高2m、長5m的重力降塵室分離空氣中的粉塵。除塵室的長度為5m。試求⑴氣體處理量，(標(biāo)準(zhǔn)狀