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化工原理习题汇总2

1.外径为120mm的蒸汽管道,其外包扎一层厚度为400mm的保温层,保温层材料的导热系数为(mK)。

若蒸汽管道的外表面面180℃,保温层的外表面温度为40℃,试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布关系式。

2.在温度25℃的环境中横穿一外径为100mm的蒸汽管道,管道外包有两层保温材料,内层厚40mm,导热系数为(mk);外层厚30mm,导热系数为(mk)。

管道与环境间对流传热系数为6W/(m2k),与环境接触表面的温度为60℃。

试求:管道单位长度散热量及保温层单位长度总热阻。

3.在间壁式换热器中,要求用初温为25℃的原油来冷却重油,使重油从170℃冷却至100℃。

重油和原油的流量分别为×104kg/h和×104kg/h。

重油和原油的比定压热容各为kJ/(kgK)和kJ/(kgK),试求重油和原油采用逆流和并流时换热器的传热面积各为多少已知两种情况下的总换热系数均为100W/(m2k)。

4.有一列管式换热器,管束由管径Φ25mm×2mm的不锈钢管组成,管长。

用饱和水蒸气在壳程加热管程空气,已知水蒸气的对流传热系数为10kW/(m2k),空气的普朗特数Pr为,雷诺数Re为2×104,空气的导热系数为(mk)。

管壁及两侧污垢热阻可忽略,热损失也可忽略。

试求:(1)空气在管内的对流传热系数;(2)换热器的总传热系数(以管外表面积为基准)。

5.在、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。

已知混合气进塔组成为(摩尔分数,下同),尾气出塔组成为。

操作条件下系统的平衡关系为p*=×104xkPa,操作时吸收剂用量为最小用量的倍。

试计算吸收率和吸收液组成。

6.在一填料塔层高度为8m的吸收塔中,用纯溶剂吸收某混合气体中的溶剂组分。

已知进塔混合气体的流量为400kmol/h,溶质的含量为(摩尔分数),溶质的回收率为95%,操作条件下的气液平衡关系为Y=,溶剂用量为最小用量的倍。

试计算气相总传质单元高度。

7.在、20℃下用清水在填料塔内逆流吸收空气中的二氧化硫气体。

已知混合气体的流量为(m2s),二氧化硫的组成为(体积分数)。

操作条件下气液平衡关系为Y=,气相总体积吸收系数为(m3hkPa),操作时吸收剂用量为最小用量的倍,要求二氧化硫的回收率为%。

试求填料层高度。

8.已知某低组成气体溶质被吸收时,平衡关系服从亨利定律,气模吸收系数为×10-7kmol/(m2skPa),夜魔吸收系数为×10-5m/s,溶解度系数为(m3kPa)。

试求气膜阻力、液膜阻力和气相总阻力,并分析该吸收过程的控制因素。

9.在常压下对A、B两组分理想溶液进行单级分离操作。

已知原料处理量为80kmol,其组成为(轻组分摩尔分数,下同),要求馏出液组成为,试比较平衡蒸馏和简单蒸馏两种操作方式馏出液的量(物系的平均相对挥发度可取)。

10.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液,物系的平均相对挥发度为,馏出液组成为(摩尔分数,下同),釜残液组成为,釜残液流量为150kmol/h。

回流比为最小回流比的倍,且已知进料方程为y=。

试求精馏段操作线方程。

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