二：计算题（50分）1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。

要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。

求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？若回流比为1.5 ，它相当于min R 的多少倍？假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知：3=α，6.0=F x ，9.0=D x ，02.0=w x ，1=q 。

相平衡关系：()xxx x y 21311+=-+=αα，F=W+D F=W+1， 9.0102.006⨯+⨯=⨯w F 。

联立求解得：Kmol F 52.1=。

最小回流比：1=q ，q F x x ==6.0，818.06.0.2106.3213=+=+=x x y q 。

376.06.0818.0818.09.0mi n =--=--=q q q D x y y x R 。

其倍数为：4376.05.1==n 。

提馏段操作线方程：WL x W x WL L y w ---='''. ， 52.0=W ，02.352.15.1.'=+=+=+=F D R F L L00416.0208.1-=x y 由6.0'1=x ， 得：72.000416.0208.1'2=-=x y 。

即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72.2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX 。

已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L hKmol 和V hKmol ，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为1Y 、2Y 、1X 、2X 。

证明当解吸因素1=LmV时，传质=-=-=⎰⎰*1212Y Y Y Y G mXY dY Y Y dYN ()⎰-+-1222Y Y Y L V X Y L V m Y dY22211222mX Y Y Y mX Y dYN Y Y G --=-=⎰()=----=---=22222122211mX Y mX Y mX Y mX Y mX Y N G 2221mX Y Y Y --。

3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力c G 为s Kg 绝干料5.1。

物料进出干燥器的温度分别为C 021及C 066。

湿空气经预热后的温度为C 0127，湿度为干空气水Kg Kg 007.0，出干燥器的温度为C 062。

若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。

试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（KKg Kj C s .88.1=）。

干燥水分量：()()()21211.1.w w w w G W c ---=，s Kg w 238.0=。

干燥器热量衡算： ()()()()1222210..19.4249088.1..88.101.1.θθθ-+-+=-+s c C G t W t t H L s Kg L 95.10= 。

湿度：02H H WL -= ，0287.02=H 干空气水Kg Kg三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力系数为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力系数？图示，在1-1，2-2面间列板努利方程gp g u z ρ12112++='22222h g p g u z +++ρ gu g u d l u 2.2..81.92500010222进ςλ++⨯++=++⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+⨯=81.921.5.081.921.1.050.03.081.921.52us m u 44.2= h m s m u d V 3329.68019.0..41===π。

在2-2，3-3面间列板努利方程+++gp g u z ρ22222='32332h g p g u z +++ρ，g u g u g u d l 22.2..050222ςςλ+++=+出 ⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+⨯=81.92181.921.1.025.03.081.9244.252ς ， 8=ς 即流体的流量为hmsm339.68,019.0局部阻力系数为8。

2、 在一 列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 050，热水流量为hm360，冷却水在管内 流动，温度从C 020升到C 045。

已 知传热系数K 为Cm w .20002， 换热管为mm 5.225⨯φ的钢管，长 为3m.。

求冷却水量和换热管数 （逆流）。

已知：3960m K =热水ρK Kg Kj C C .187.4==冷水热水（1）、τ..22A K V = 6030.30.4.222⨯=K sm K 261056.3-⨯=τ.102.332-⨯=V （2）、222'2121..V A K V ==τ 3'7.1m V = （3）、τ..222''A K V= ， 36002.301056.32..22622''⨯⨯⨯⨯==-τA K V3''8.6m V =3、 ()2111T T C G -= ，sKgG 322= C t 05.42=∆=A ()1222t t C G -/t K ∆.=24.39m 。

.167=n 即冷却水的流量为sKg 32和管子根数为167根。

三：计算题（50分） 1，流量为5000hm3的水通过一根20Km 长的水平管，总压降为0.5Mpa 。

现在中央接一完全相同的平行管到中点。

问总流量变为多少hm3？ 设接平行管道后，总流量为hmV 33。

二平行管流量为hm V31和hm V32。

板努利方程：=+ρ3232p u ∑++11212f h p u ρ =+ρ3232p u ∑++22222f h p u ρ 总压降相同得：+2..2333u d l λ 2..2111u d l λ=2..2u d l λ， λλλλ===321，l l l l 21321===。

3121u u = u u 583= h m V V 3'633058==。

2、 2,，泵将C 020的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为mmm 498⨯φ的无缝钢管。

吸入管长为50m ，排出管长为160m 。

且泵到管出口的距离为10m ，其中流量为hm 335。

（已知：atm p 10=，02.0=λ,0.3=s H m,Kw N 2=电,94.0=电η）.(C 020时水，31000mKg =ρ，23.1024.1msN -⨯=μ，230104.2mN p ⨯=)求：忽略动压头，求泵的安装高度？泵的轴功率和效率？s m d V u 53.13600.09.0..4135.41221===ππ。

sm u 53.12=。

mg u d l g u H h g u H Z s f s 555.181.9.253.1.09.050.02.081.9.253.10.32..222222'2=--=--=--=λ考虑0.5m 的安装安全系数。

则泵的安装高度为1m. Kw N N 88.194.0.2===电电轴η. ()gu g u d l Z h Z H 22..22'出进ςςλ+++=+= . 81.9.253.1.5.0109.05016002.0112⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=H . m H 75.16=. Kw g HQ N 6.13600/81.9.1000.35.75.16===ρ . %85==电N N η3，一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为mm 5.225⨯φ，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却2CS 饱和蒸汽，使之从饱和温度C 046降至C 010。

2CS 走管外，其流量为s Kg G 07.01=，其冷凝潜热为Kg Kj 356，比热为C Kg Kw 0.05.1。

水走管内，且与2CS 成逆流流动。

冷却水的进出口温度分别为C 05和C 030。

已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热系数分别为C m W K 021.2000=和C m W K 022.100=。

问此换热器是否造适用？换热器已有的传热面积：207.73.025.0.14.3.30..m dl n A ===π。

求所需的传热面积：冷凝段的热量：1Q =Kw r w 9.24356.07.0.==冷却段的热量：()Kw T T C w Q 65.236.05.1.07.0..2112==-=。

总热量为：Q=1Q +2Q =27.55Kw冷却水的用量：()()s Kg t t C Q G 0263530.187.455.27.12=-=-=水冷却水离开冷却段的温度：C C G Q t t 014.7187.4.263.065.25=+=+=比水冷凝段的温度差：()()C t 07.2530464.746ln30464.746=-----=∆冷却段的温度差：()()C t 04.165104.746ln5104.746=-----=∆冷凝段所需传热面积：2184.47.25.2001000.9.24.m t K Q A ==∆=冷却段所需传热面积：2261.14.16.1001000.65.2.m t K Q A ==∆=所需的总的传热面积：A=6.452m .4， 用一传热面积为210m 的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa ，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取C 08，热损失可忽略不计。

试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热系数为多少？（２）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa ，问此时蒸发器的传热系数为多少？查得20Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 01.60，汽化潜热为Kg Kj9.2354 查得200Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 02.120查得350Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 08.138水分蒸发量：F x x F W 625.01.10=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=，375=-W F .F=1000Kg , W=625Kg溶液的沸点为 C t 01.6881.60=+=。

传热系数K 为：()Cm w t A Q K 02.7851.682.120.3600.101000.9.2354.625=-=∆=改变压力后的传热系数： ()Cm w t A Q K 02'.5781.688.138.3600.101000.9.2354.625=-=∆=。