【正文】 只需定性分析。 22）在某二元混合物連續(xù)、基本型精餾操作的基礎(chǔ)上，若進(jìn)料組成及流量不變，總理論板數(shù)及加料板位置不變，塔頂產(chǎn)品采集比D/F不變。設(shè)平衡線為，操作線為，（K、C、a、b均為常數(shù)），試推導(dǎo)由操作線上x0至xN所需理論板數(shù)N的數(shù)學(xué)解析式。精餾線截距為由(，)和(0，)作出精餾線由q = 1和(，)作出q線連接(xw，xw)和q線與精餾線的交點(diǎn)得提餾線，作圖得理論板數(shù)NT = 7塊，加料位置為第5塊理論板。用作圖法求完成分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)，并計(jì)算甲醇的回收率和塔釜蒸發(fā)量。進(jìn)料量為100kmol/h，泡點(diǎn)進(jìn)料。 解：∵ q = 1 ∴ xe = xf = R = = = 查吉利蘭圖得：由芬斯克方程得：則 N = ，取 NT = 15解：根據(jù)教材附錄數(shù)據(jù)作“yx”圖 19）已知塔頂、塔底產(chǎn)品及進(jìn)料組成中苯的摩爾分率分別為：xD=，xW=，xF=，泡點(diǎn)進(jìn)料和回流。塔頂用全凝器，泡點(diǎn)回流，塔底用蒸餾釜，間接加熱。 解：（1）總理論板數(shù) （2）精餾段理論板數(shù) 18）以常壓操作的連續(xù)精餾塔分離“乙醇～水”溶液。（圖略）16）承第14題，試用逐板計(jì)算法計(jì)算離開塔頂?shù)?塊塔板的液體濃度x2。 15）承第14題，按最佳加料板位置加料，試用作圖法求總理論板數(shù)，并指明加料板的序號。設(shè)泡點(diǎn)回流。已知相對揮發(fā)度α=，原料液濃度Zf=（正庚烷的摩爾分率，下同），塔頂產(chǎn)品濃度xD=，加料熱狀態(tài)q=，餾出產(chǎn)品的采出率D/F=。 解：①Fxf = DxD＋(F－D)xW kmol/hV = F = 100 kmol/hVLFxDxf q=0xw由 V = (R+1)D 得 ②塔頂全凝器蒸汽冷凝量 V = 100 kmol/h 解：由精餾線得：，R = 由提餾線得：，xD = ≈提餾線斜率，得 F = 提餾線截距，得 xW = 由 FxF = DxD＋WxW 得：= 13）用一連續(xù)精餾塔分離甲醇和水的混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，以飽和蒸汽形式連續(xù)進(jìn)入塔底。92= kJ/(kmolK)∴②屬飽和液體進(jìn)料q2 = 1③屬飽和蒸汽進(jìn)料q3 = 0。78＋180。380kJ/(1kg/78kg/mol)＋= 8892＋22862 = 31754 kJ/mol由附表可知 xf = ，℃，則平均溫度℃= K℃(kgK)，故原料液的比熱為：Cp = 180。試求以下各種情況下的q值：①進(jìn)料溫度為25℃；②℃的液體進(jìn)料；③℃的蒸汽進(jìn)料。 11）用常壓精餾塔連續(xù)分離苯和甲苯混合液。若回流比R=，泡點(diǎn)回流，提餾段L’/V’為多少？試計(jì)算塔頂全凝器的蒸汽冷凝量及蒸餾釜的蒸發(fā)量。 10），以熱狀態(tài)參數(shù)q=、液混合物狀態(tài)進(jìn)入連續(xù)精餾塔進(jìn)行分離。試計(jì)算塔頂產(chǎn)品的采出率D/F。以上濃度皆指易揮發(fā)組分的摩爾分率。 8）某二元物系，原料液濃度xf=，連續(xù)精餾分離得塔頂產(chǎn)品濃度xD=。物系相對揮發(fā)度α=，試求：閃蒸所得平衡汽、液相的濃度。已知95℃時。若維持壓強(qiáng)不變，令此三元物系降溫至95℃，求所得平衡汽相的組成。 5）試計(jì)算總壓為760mmHg（絕壓）下，、（摩爾分率）的混合蒸汽的露點(diǎn)。4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作為理想溶液，其各純組分的蒸汽壓計(jì)算式為式中p0的單位是mmHg，t的單位是℃。問：總壓為60mmHg（絕壓）時，A與B的沸點(diǎn)各為多少℃？在上述總壓和65℃時，該物系可視為理想物系。②以平均α作為常數(shù)代入平衡方程式算出各點(diǎn)的“y—xi”關(guān)系，算出由此法得出各組yi值的最大相對誤差。此物系為理想物系。 苯酚（C6H5OH）（A）和對甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)為：溫度 ℃苯酚蒸汽壓 kPa對甲酚蒸汽壓 kPa溫度 ℃苯酚蒸汽壓 kPa對甲酚蒸汽壓 kPa = ℃第六章 習(xí)題1） 1）= ℃二臺串聯(lián)：即: ………③又： ……………………………………………④③、④式聯(lián)立，解得：T2162。試求：①并聯(lián)使用時總傳熱系數(shù)；②并聯(lián)使用時每個換熱器的氣體出口溫度；③若兩換熱器串聯(lián)使用，其氣體出口溫度又為多少（冷卻水進(jìn)出每個換熱器的溫度不變）？解：單臺：WhCph(T1－T2) = WcCpc(t2－t1)∴WhCph(T1－T2) = KiAiDtm，℃∴二臺并聯(lián)：W/(m2℃)即……①又 …………………………………………②由①、②式聯(lián)立，解得 T2162?！?。180。問此換熱器是否合用？解：kJ/s設(shè)換熱器上部為蒸汽冷凝段,以下標(biāo)“1”表示,下部為冷卻段,以“2”表示則 kJ/s T1=46℃ kJ/s t2=30℃ Q1 Q2 T2=10℃ 設(shè)冷水Cp為常量，則上下兩段分界處t3： t3 t1=5℃ 即 ∴t3 = ℃ 于是：m2 m2∴A = A1＋A2 = ＋ = (以外表面積計(jì))現(xiàn)有換熱器A＇= npd0L = 30180。水走管內(nèi)與CS2呈逆流流動，冷卻誰進(jìn)出溫度分別為5℃和30℃。CS2走管外，其流量為250kg/h，冷凝潛熱為356kJ/kg，(kg38）有一立式單管程列管換熱器，其規(guī)格如下：管徑φ25，管長3m，管數(shù)30根。6180。p180。104 = 180。假設(shè)：列管為光滑管，摩擦系數(shù)可按柏拉修斯方程計(jì)算。列管直徑為φ25，長為6m，換熱器的熱負(fù)荷為2500kW。列管總數(shù)為200根，長度為6m，管子規(guī)格為φ383mm。試問逆流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數(shù)據(jù)與傳熱系數(shù)均為常量。已知逆流操作時，柴油出口溫度50℃，原油出口60℃，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數(shù)據(jù)、初溫和傳熱系數(shù)皆與逆流時相同，試問并流時柴油可冷卻到多少溫度？34）一套管換熱器，冷、熱流體的進(jìn)口溫度分別為55℃和115℃。水蒸汽溫度不變，空氣的質(zhì)量流量及進(jìn)口溫度不變，設(shè)各物性數(shù)據(jù)不變，換熱器的管長亦不變，試求空氣的出口溫度。試求換熱器的管長?！?，空氣走管內(nèi)，進(jìn)口溫度20℃，要求出口溫度達(dá)110℃，空氣在管內(nèi)流速為10m/s。問此換熱器能否滿足要求。 31) 120℃飽和水蒸汽將空氣從20℃加熱至80℃，104kg/h。試求：①傳熱系數(shù)K及各部分熱阻的分配；②若管內(nèi)流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？③若管外流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？解：①Ri = R0 = ℃/W 鋼管l = 45W/(m℃) m = 1/(W/m2℃)K0 = W/(m2℃)熱阻分配：污垢：管外：管內(nèi)：管壁：② ， ， ∴ = m2℃/W W/( m2℃)③ ， ∴ = m2℃/W W/( m2℃)℃)，已知兩流體均為湍流流動， m若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時總傳熱系數(shù)又為多少？25）一列管換熱器，管子規(guī)格為φ25，管內(nèi)流體的對流給熱系數(shù)為100 W/(m℃)，單管程溶液給熱系數(shù)為400W/(m24）某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內(nèi)呈湍流。管子規(guī)格為φ352mm鋼管?！?，水蒸氣冷凝給熱系數(shù)為104 W/(m23）為保證原油管道的輸送，在管外設(shè)置蒸汽夾?！?，已知耐火磚內(nèi)側(cè)為1000℃，外壁溫度為35℃。℃)、 W/(m22）設(shè)計(jì)一燃燒爐，擬用三層磚，即耐火磚、絕熱磚和普通磚?！?，管外壁溫度為350℃，外界溫度為15℃，試計(jì)算絕熱層外壁溫度?！?，管內(nèi)壁溫度為300℃，試求空氣溫度。為減少輻射散熱，在這兩平面間設(shè)置n片很薄的平行遮熱板，設(shè)A所有平面的表面積相同，黑度相等，平板間距很小，試證明設(shè)置遮熱板后A平面的散熱速率為不裝遮熱板時的倍。管外壁溫度為88℃，試求蒸汽冷凝量。又若將管子水平放置每小時蒸汽冷凝量又為多少。管外壁溫度為92℃。擋板間距，殼體內(nèi)徑。s， W/(m已知定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)為：103J/(kg16）有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230℃降至120℃，流量為25000kg/h，內(nèi)有φ25，每根管長6m，管中心距為32mm，正方形排列?！?，(m（管外只考慮自然對流給熱）。解：d = －2 = m∴ 50∵ u = ∴＜ 2000 ∴層流＞100= W/(m2℃)13）室內(nèi)分別水平放置兩根長度相同，表面溫度相同的蒸汽管，由于自然對流兩管都向周圍散失熱量，已知小管的，大管直徑為小管的8倍，試求兩管散失熱量的比值為多少？解：∵小管GrPr = 108 ∴b = 1/3 又因 Gr∝d03，故大管GrPr ＞108則 14）某烘房用水蒸汽通過管內(nèi)對外散熱以烘干濕紗布。103Pa℃)，(kg已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數(shù)據(jù)如下：密度為1230kg/m3，粘度為4103Pa12）冷凍鹽水（25%的氯化鈣溶液）從φ2長度為3m的管內(nèi)流過，溫度自5℃升至15℃。苯的流量為1800kg/h?？諝獾拿芏瓤砂蠢硐霘怏w計(jì)算，其余物性可按常壓處理。10）空氣流過φ362mm的蛇管，流速為15m/s，從120℃降至20℃，空氣壓強(qiáng)4105Pa（絕壓）。9）水流過φ60，由20℃被加熱至60℃。已知α為下列變量的函數(shù)：。設(shè)兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。已知兩種絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)之比1，兩層絕熱層厚度相等皆為30mm?！?W/m② 即 ∴ t2 = ℃6）通過空心球壁導(dǎo)熱的熱流量Q的計(jì)算式為：，其中，AA2分別為球壁的內(nèi)、外表面積，試推導(dǎo)此式。℃)。 50第一層是mm厚的氧化鋅粉， W/(m5）Φ38。 W/(m已知爐內(nèi)壁溫為1000℃，外壁溫度為55℃，設(shè)各層磚間接觸良好，求每平方米爐壁散熱速率。92 W/(m℃)， W/(m②如該材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為線性：，則λ0和a值為多少？ 2）通過三層平壁熱傳導(dǎo)中，若測得各面的溫度ttt3和t4分別為500℃、400℃、200℃和100℃，試求合平壁層熱阻之比，假定各層壁面間接觸良好。測量數(shù)據(jù)如下：電熱器材料的表面溫度溫度200C。 對小顆粒，歐根公式中含u2的項(xiàng)可略， 解：①對小顆粒，沉降可認(rèn)為屬Stokes區(qū)：②對大顆粒，沉降可認(rèn)為屬Newton區(qū)： 23）石灰、水懸浮液通過增稠器增稠，進(jìn)料：。最小顆粒了粒徑為98 ?！嗫偝龎m分率==+++++=粒徑（微米）3366101016163030平均粒徑（微米）8132330D/d50質(zhì)量分率xi21）試 計(jì)算某氣、固系流化床的起始流化速度與帶出速度。擬處理量為600 。 20）某粉磨車間空氣的粉塵濃度較高，擬用兩臺相同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器串聯(lián)操作除塵。19）流體通過圓直、等徑管內(nèi)的阻力 與管長 、管內(nèi)徑 、管壁絕對粗糙度 、流體流速 及流體的粘度與密度 有關(guān)。煙氣的 與 可按空氣計(jì)。煙氣常壓，300℃，需處理量為4300 。 能除去40%的顆粒的 。 可全部除去的最小粒徑的 。設(shè)顆粒自由沉降。煙氣常壓，250℃，處理量為4300 。 測得密度為2600 顆粒在20℃ ，計(jì)算顆粒的等體積當(dāng)量直徑。 等體積當(dāng)量直徑 ，密度為2600 顆粒在20℃清水中的自由沉降速度。 、密度2670 顆粒在 ，計(jì)算液體的粘度。 測得密度2600 的顆粒在20℃ ，計(jì)算顆粒球徑。解： ①s1 m2/s∴m3/s已知ε，對1m3濾餅作物料衡算，設(shè)對應(yīng)濾液x m3∴ x= m3濾液/m3濾餅 m3/m2 mm② m3/s又 ∵ ∴ m3/m2 ∴ 15）試進(jìn)行光滑固體圓球顆粒的幾種沉降問題計(jì)算：①浸沒角度為120176。x = m3濾液∴ m3/m2q2＋2qqe=Kτ＋2103=105τ ∴τ= s②濾框厚度減小為15mm，設(shè)為δ＇從上解可知，V餅∝δ 即 V∝δ 也即 q∝δ∴ m3/m2 ∴τ＇= s③框數(shù)加倍，也即 A＇= 2A = 2V餅q=V/A 故q不變，也即τ不變14）欲過濾料漿濃度為 ，固相密度1820 ，在某恒壓差條件下測得過濾常數(shù) ， ，現(xiàn)用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)進(jìn)行過濾，料漿濃度、溫度及濾布均與小試相同，唯過濾壓差為小試時的 。%（質(zhì)量）的懸浮液，濾餅含水40%（質(zhì)量），固體顆粒密度2100 。濾餅剛充滿濾框時停止過濾，求：①每批過濾時間？②若