化工原理计算题及答案

化工原理计算题及 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 1 计算题答案 化工原理试卷计算题答案 一、计算题 ( 共43题 320分 ) 1. 5 分 (2823) D2823 取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。在截 面1—1和2—2间列伯努利方程: 22.ppuu1212h++W= gZ+++ gZ+1e2,f,,22式中:Z=0，Z=10 m 12 p= p=0(表压) 12 u= u?0 12 -1h =20 J?kg ,f 则泵所提供的能量为: .2-1hW= gZ+=9.81×10+20=98.1+20=1.2×10 J?kg e2,f 2. 10 分 (3758) D3758 (1)求热气体向冷气体传递的热流速率, : , '' 已知: 冷气体的进出口温度T=310 ?,T=445 ?; 12 '-1q 冷气体的质量流量=8000kg?h，则冷气体单位时间获得的热量, m''''',c=q()TT,; pm21 '=0.1; 冷气体单位时间损失的热量, ,,l '''''cq()TT, 热气体向冷气体传递的热流速率, =,+=1.1 ,,pm21l 80003×1.05×10×(445-310) =1.1×36005 =3.47×10 W (2)求热气体最终温度, T: 2 由热气体热量衡算可得 500035qcTT(), ==×1.05×10×(580-T)=3.47×10 W ,2mp123600 T =342 ? 2 ',TTT,,, 580-445=135 ? 112 ',TTT,, =342-310=32 ? 221 1 2 计算题答案 13532, =71.6 ?(即71.6 K) ,T,m135ln32 3.47105×,-2-1 K===24.2 W?m?K。 200716，.A,Tm 3. 5 分 (2466) D2466 以槽内液面为截面1—1，容器与出口导管联接处为截面2—2，并以截面2—2为基准面， 列伯努利方程:(流体阻力可略而不计) 22ppuu1212 Z++= Z++ 122g2g,g,g 2p32 4=+ 2g,g p2 4=+0.46 1000，9.81 p=34.7 kPa(表压)。 2 4. 10 分 (3711) D3711 由冷、热流体的热量衡算: ''qc(120,70),qc(60,20)(无污垢) mpmp '''qc(120,80),qc(T,20)(有污垢) mpmp2 'T,20120,80'2得:,，则T,52 ? 2120,7060,20 1,T,无污垢时:(60+50)=55 ? m2 1',T,有污垢时:(68+60)=64 ? m2 '''qc(120,80),KA,Tmpm,,又: ,qc(120,70)KA,Tmpm '''K,T40K4055m,即:， 则 ,，,0.687550K,TK5064m 则污垢热阻占原总电阻百分比为: 2 3 计算题答案 11,'K1KK，100%,(,1)，100%,(,1)，100%,45% 。 '10.6875KK 5. 10 分 (4951) D4951 R (1) 由=0.630得R=1.70 R，1 xd (2) 由=0.361得x=0.975 dR，1 F'F'LL (3) 由=1.805可得=2.24 ? FFF',Lww xFww 由=0.00966可得=0.00966 ? xw'F',FFLLw(),1Fw 将式?代入式?可得:x=0.0120 w (4) 由两操作线方程联立求解交点坐标: y=0.630x+0.361 f y=1.805x-0.00966 f 解得:x=0.315。 f 6. 5 分 (2190) D2190 -355, 已知:=950 kg?m, p=1.093×10 Pa, p=1.013×10 Pa v ,,为使液封槽中形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p? p+×g×h v用已知数据代入得h?0.86 m 7. 10 分 (3708) D3708 (1)逆流时， 120 ??70 ? 60 ??20 ? ,T,,T60,5012,,54.85,T(逆流)= ? m,T601lnln50,T2 (2)并流时， 120 ??T 2 'T 20 ?? 2 3 4 计算题答案 ''(T,T),(T,T)1122 (并流)= ,Tm'T,T11ln'T,T22 ',,T并流,,，，并流,T并流,T并流,,,,，，，，，，m ,,, '，，,,,,，，，，,逆流,T逆流,T逆流,,，，,T逆流m '100(),T,T22 100ln''12020T,T,TT,2222,, 即: 54.855040 ' 解上两式方程得:T=75.2 ?， 55.8 ? T,22 (3)传热速率比原来降低的百分数为: ',，，，，(并流),T(并流)35.8,,1,，100%,1,，100%,1,，100%,10.5% ,,,,,,',(逆流)40,T(逆流),,，，，， 8. 10 分 (4547) D4547 9 气体进塔浓度Y==0.099 11009, 气体出塔浓度Y=0.099×(1-0.9)=0.0099 2 液体进塔浓度x=0 2 1000273-1 惰性气体摩尔流量F==37.9 kmol?h ，,(.)1009B 224.293 Y1 与成平衡的液相组成X*==0.0033 130 FYY(),B12 吸收剂最小用量(F)= CminXX*,12 3785009900099.(..)，,3-1 ==1.02×10 kmol?h 000330.,3-1 (1) 实际吸收剂用量F=1.2(F)=1.23×10 kmol?h C Cmin34 -1 q =1.23×10×18=1.22×10kg?h m,C (2) 溶液浓度F(Y-Y)=F(X-X) B 12C 12 FYY(),379009900099.(..)，,B12 X== 1312310.，FC 3F12310.，C (3) 液气比==32。 F379.B 4 5 计算题答案 9. 5 分 (2465) D2465 设大气压强为p。先确定A，B，C，D点的压强: 0 p=R(Hg)g + p= p ,A20B p=R,(Hg)g + p= p+,(HO)g(h- h) C1B212R,(Hg)g + R,(Hg)g + p= p+,(HO)g(h- h)g 120212由此可得锅炉内表压力: p- p=( R+ R),(Hg)g-(h- h),(HO)g 012122 =(1.2+1.1)×13600×9.81-(3-1.2)×1000×9.81 5=2.89×10 Pa *. 5 分 (3733) D3733 (1)逆流时:300 ?——?180 ? 170 ??——80 ? =130 ?，=100 ? ,T,T12 130，100,,T =115 ? m2 3410，''555q,,H(2)==×(6.9×10-3.8×10)=3.44×10 W ,m3600 而=KA,T ,m 53.44，10,2A===20 m。 K,T150，115m 11. 5 分 (4530) D4530 y004.004.1, Y===0.0417 1 1004,.096.1,y1 , Y= Y(1-)=0.0417(1-0.8)=0.00834 21 YY,00417000834..,96000334，.12 (F)=F=1000×0.96 ,C minB Y00417.0331.1,X,02m0126. -1 =96.9 kmol?h -1 实际用洗油量F=1.5(F)=1.5×96.9=145 kmol?h。 C C min 5 6 计算题答案 12. 5 分 (4935) D4935 因为苯和甲苯的混合物为理想物系， op1767.A所以=2.38 ,,,ABop744.B opp,10133744..,B x==0.26 ,Aoo1767744..,pp,AB opx1767026..，AA y=,=0.45 A10133.p ,x238026..，ABA 或y==0.46 ,A11，,()x12381026，,，(.).,ABA 13. 5 分 (4973) D4973 -1 -1 苯的摩尔质量为78 kmol?h甲苯的摩尔质量为92 kmol?h 9798 馏出液组成:x==0.974 d973，9892 x35.0974.Rdx， 精馏段操作线方程式为: y=x+==0.78 x+0.216 n +1n n nR，1R，1351.，351.， 该操作线斜率为0.78 ,截距为0.216。 14. 5 分 (4526) D4526 p987A-3 y===0.00974=9.74×10 A101300p 10. n17A x==0.0108 A10010.，nnAB，1817 10. nn-3AA17 c==0.588 kmol?m ,,A，m10010.V ,1000 c0588.-4 -3-1A (1) H==5.96×10kmol?m?Pa ,*987pA 6 7 计算题答案 p*9874A (2) E==9.14×10 Pa ,x00108.A 4E91410.， (3) m==0.902。 ,p101300 15. 5 分 (3732) D3732 (1)并流时:300 ?——?200 ? 20 ?——?180 ? =280 ?，=20 ? ,T,T12 280,20==98.5 ? ,Tm280ln20 (2)逆流时: 300 ?——?200 ? 180 ??——20 ? '' ,T=120 ?, ,T=180 ? 21 120，180',T ==150 ? m2 (3)当石油需预热到达250 ?时,由于热裂物的最终温度为200 ?,显然不能采用并流而 只能采用逆流。 逆流时:300 ?——?200 ? 250 ??——20 ? '''' ,T=50 ?，,T=180 ? 12 180,50'',T =?101.5 ?。 m180ln50 16. 5 分 (3763) D3763 7 8 计算题答案 1 K= ,11，，，，RRss,,12,,,12 1= 10002.1，，，，000018.000032.260450.3500 -2-1 =214 W?m?K ，RR污垢热阻000018000032..，ss,,12 ===0.107=10.7%。 1K总热阻1214 17. 10 分 (4972) D4972 (1) q=1 ,x2505..，f y===0.714 q 11，,()x125105，,，(.).,f 090714.., R==0.869 min071405.., R=1.5×0.869=1.30 (2)R不变，随塔板数增多，精馏段操作线平行上移，最大极限是q线与操作线交点 落于平衡线，则此时，R=R'而x达最大极限值(x)。 mind dmax ()xy,().x,0714d maxqd max R'==1.30 ,minyx,071405..,qq (x)=0.99 dmax 这时，塔板数为无穷大。 18. 10 分 (2152) D2152 对1—1和2—2截面(如图所示): 2pul122, gZ=(1++)+(表压) ,1d,2 ,2gZ,2p/212 u= 2(1，,，,l/d)1 42，9.81，6,2，2.6，10/1000 = (1，0.5，0.03，3/0.08) 2-2 =25.0 m?s 对2—2和3—3截面:(u= u) 23 8 9 计算题答案 2pul222(表压)=()+h(阀门) ,fd,2 则阀门阻力引起的能量损失 2544h(阀门)=2.6×10/1000-×0.03× f20.08 =26-18.75 -1 =7.25 J?kg 19. 5 分 (4968) D4968 y=x=0.95 1d 全回流操作，y=x=0.916 21 ,x2470916..，1 y*===0.964 111，,()x124710916，,，(.).,1 yy,0950916..,12 =0.71。 ,,,1yy*,09640916..,12 20. 5 分 (4538) D4538 y=0.08 1 008. Y==0.0870 1 1008,. 00870.-3 X*==0.00326=3.26×10 1 267. 2000-1 F(Y-Y)=G==31.25 kmol?h B 1 2 A64 FYY(),3125.-1B12 (F)===9586 kmol?h C min,332610.，XX*,12 958616518，，.3-1 q ==285 m?h V,C1000 21. 5 分 (2803) D2803 按u计算雷诺数: max ,du0.010×0.09×1000max(Re)===900<2000 max-31.0×10, 因此流型肯定为层流，且已知平均流速 -1u=0.5 u =0.5×0.09=0.045 m?s max 9 10 计算题答案 226410.0(0.045)lu,p=h== ××××,f24500.012d, -1 =0.144 J?kg 水流过的压降为 ,p=0.144，1000=144 Pa。 22. 5 分 (4546) D4546 M(SO)=64 ,M(HO)=18 22 003.64x==0.00862 003..097，6418 3p*=E?x=3.55×10×0.00862=31 kPa。 23. 5 分 (2169) D2169 (1)管内径d=22-2×3=16 mm 2.8-1 管内水流速u==3.87 m?s 23600，0.785(0.016) 3,0.016，3.87，10du4 Re===6.20×10 ,3,1，10 (2)选高位槽水面为1—1截面，选管子出口为2—2截面，并以2—2截面为基准面，不 计阻力损失，则 22ppuu1212 gZ++=gZ++ 12,,22因为p=p=大气压, Z=0, u?0, 1221 22u(3.87)2 Z===0.763 m 12g2，9.81 24. 5 分 (2471) D2471 4P=0.091 MPa=9.1×10 Pa 0445p=9.1×10+6.0×10=1.5×10 Pa(绝压) A 442455p=9.1×10+×1.01×10=1.5×10 Pa(绝压) B76044p=9.1×10+0.600×1000×9.81=9.69×10 Pa(绝压)。 C 25. 10 分 (2160) 10 11 计算题答案 D2160 先求作用于孔盖内侧的压强。设作用于人孔盖的平均压强等于作用于盖中心点的压强。 以罐底为基准水平面，压强以表压计算，则 Z=10.4 m Z=0.8 m 12-3 p=0 ,=0.98×1000=980 kg?m 1 p=p+,g(Z-Z) 2112 =0+980×9.81×(10.4-0.8) 4-2 =9.23×10 N?m 人孔盖上所承受的全部压力F为: ,24，0.6 F= ps=9.23×10() 244 =2.61×10 N 26. 5 分 (2190) D2190 -355, 已知:=950 kg?m, p=1.093×10 Pa, p=1.013×10 Pa v ,,为使液封槽中形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p? p+×g×h v用已知数据代入得h?0.86 m 27. 5 分 (2455) D2455 (1)转子流量计在流速较大时，丙酮与水的体积流量之比为: ,,,q(丙酮)(水)[',(丙酮)]V, q(水),(丙酮)[,',,(水)]V -3,对20 ?的丙酮 (丙酮)=790 kg?m (丙酮)q1000(1500,790)-1V, ，q(丙酮)==8.04 L?h V6.00790(1500,1000) -3, (2)对于(硫酸)=1300 kg?m的硫酸 (硫酸)q1000(1500,1300)-1V, ，q (硫酸)==3.33 L?h V6.001300(1500,1000) 28. 5 分 (4503) D4503 y0022.1 Y===0.0225 110022,.y1,1 y0001.2 Y==?0.0010 210001,.1,y2 X=0 2 11 12 计算题答案 mX 因为Y*=，对于稀溶液Y*=mX 1，(1,m)X YY,F0022500010..,12C 所以()==?521 minY00225.F1B,X,02m545 FFCC 则=1.3()=1.3×521=677 minFFBB F1-5B 故X=X+(Y-Y)=0+(0.0225-0.0010) ?0.0000318 =3.18×10。 1212677FC 29. 5 分 (2470) D2470 如图列出p，p，p压强 ABC p= p+Rg= p+1590×0.1×9.81= p+1560 Pa ,0100AR ,p= p-[ h-( h-R)]g= p+981 Pa BA1210 p= p+Rg= p+2541 Pa ,CB20R ,则p= p-Rg= p+1560 Pa EC20 E点表压为1560 Pa 30. 10 分 (2824) D2824 在贮槽液面1—1与测压口中心2—2间列伯努利方程: 22ppuu1212hgZ++ = gZ+++ ,12f,(1,2),,22已知:p=0(表压)，u=0，Z=0 112 2pu22h由此可得: gZ =++ ? ,1f,(1,2),2 ,当阀门开启时:p+gh=p+gR (p为大气压) ,2R 4, p =gR -gh =3.963×10 Pa (表压) ? ,2R ,当阀门关闭时:p+g(Z+h)=p+,gR ? 1R ,R13600，0.64R Z=-h=-1.52=7.18 m 11000, 12 13 计算题答案 22uu15l222h =(,+)=(0.025+0.5)=4.25 ，u,,f,(1,2)20.1d22 24u1360010，22h将Z，p和的值代入式?:9.81×7.18=++4.25 u,12f,(1,2)221000 -1解得管内流速:u=3.42 m?s 2 ,23-1， 体积流量:q=3.42×0.1×3600=96.7 m?h V4 31. 5 分 (2823) D2823 取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。在截 面1—1和2—2间列伯努利方程: 22.ppuu1212hgZ+++W= gZ+++ 1e2,f,,22 式中:Z=0，Z=10 m 12 p= p=0(表压) 12 u= u?0 12 -1h =20 J?kg ,f 则泵所提供的能量为: .2-1hW= gZ+=9.81×10+20=98.1+20=1.2×10 J?kg e2,f 32. 10 分 (3710) D3710 根据多层圆筒壁径向的传热速率为常数，则按保温砖层计算每小时单位长度的热损失: (TT)2(TT),,,,,12112-1-12r =600 kJ?h?m ,,,,mrr,l12ln,1r1 r2，0.14，(500,400),2 ln,,0.528 3r600，1013600 r2 =1.695, r=1.695r=1.695×50=85 mm 21r1 故保温砖的最小厚度,=r-r=85-5035 mm 21=1 同理按玻璃棉计算: 13 14 计算题答案 rTT2(,),,2,，0.07，(400,80)3223 ln,,,0.844 3,r600，1023600l r3 ，r=2.33×85=198 mm ,2.333r2 则此时相应的玻璃棉厚度mm。 ,,r,r,198,85,113232 33. 10 分 (4551) D4551 (1) 最小液气比 314410.，-2y==1.43×10 1 510110.， y -2 1Y=1.45×10=1 1,y1 214410.，-3y==1.43×10 2 510110.， y -3 2Y==1.43×102 1,y2 X=0 2 ,2Y14510.，1-3X*===5.29×10 1 274.274. ,,23FYY,1451014310..，,，C12 ()===2.47 min,3FXX*,52910.，B12 (2) 吸收剂的质量流量 FFCC =1.5× ()=1.5×2.47=3.71 minFFBB -2F=3.71F=3.71×q(1-y),22.4=3.71×1000×(1-1.43×10),22.4 C B V,0 1-1 =163 kmol?h 3 -1q =F×M=163×18=2.93×10kg?h m,CC C (3) 出口溶液的摩尔比(比摩尔分数) 由F(Y-Y)=F(X-X)得 B 1 2 C 1 2 YY,12X=+X 1 2FCFB 14 15 计算题答案 ,,231451014310..，,， =+0 371. -3 =3.52×10 34. 10 分 (3727) D3727 (1) 传热速率: '2800'''34 ==×4.18×10×(45-20)=8.13×10 W q,c,(T,T),pm213600 (2) 传热面积: 60.1，35.1 ==47.6 ? ,Tm2 48.13，10Q2 A===1.71 m K,T1000，47.6m (3) 管长: 1.71AL===1.5 m。 n,d19，3.14，0.019 35. 10 分 (2187) D2187 ,,dudu222111= ,,12 ,,,273，90dT12211u=u()() (其中===1.24) ()21273，20d,,T,21122 ,d18.2-111 =2.5??=17.1 m?s 21.50.1d1.24,11 36. 10 分 (2162) D2162 证明: 水平时，由伯努利方程得: ,,-p=p-p=?h ? ABf -1h——直管阻力造成的能量损失(J?kg) f ,压降-p与压差计读数的关系: ,,,-p =[ -]gR ? R ,hf由式?、式?得:R= ? [,,,]gR 15 16 计算题答案 倾斜时，同理: ˊˊˊˊ,-p=p -p=,?h+gh, ? ABf ˊˊ,且-p=(,-,)Rg+gh, ? R ',hf比较式?、式?得:R’= ? (,,,)gR 由于水平和倾斜时，管径、管长和流量均不变 ˊ则 h= h ffˊ故R= R。 37. 10 分 (4919) D4919 (1) F = F+F =100 fdw F x=Fx+ Fx ffddww 即100×0.60=F×0.96+F×0.04 dw 0.92F=60-4=56 d-1 则 F=60.9 kmol?h d-1 F=39.1 kmol?h w 馏出液平均摩尔质量: -1 M=0.96×78+0.04×92=74.6 kg?kmol d 残液平均摩尔质量: -1 M=0.04×78+(1-0.04)×92=91.4 kg?kmol w-1 馏出液量:q=60.9×74.9=4561 kg?h m , d-1 残液量:q=39.1×91.4=3574 kg?h m , w-1-1 (2) q=1 F'=F=150 kmol?h F=F-F=150-60.9=89.1 kmol?h VVLVd F891.L R===1.46 609.Fd x146.096.Rdx， (3) y=x+= n +1n nR，1R，11461.，1461.， y=0.595x+0.390 n +1n 38. 10 分 (4943) D4943 opp,10133473..,B x==0.41 ,Aoo1804473..,pp,AB opx1804041..，AA, y==0.73 A10133.p 16 17 计算题答案 pyyAAA073.p,xxx(.)1073,AAA=3.89 ,,,,,AB041.pyyBBBp,(.)1041,xxxBBB 相平衡方程为: ,x389.xABAA y=,A11，,()x1289，.x,ABAA 39. 10 分 (4911) D4911 (1)求F和F d w 3178 x==0.346 f3169，7892 9878 x==0.983 d982，7892 12.78 x==0.0141 w12..988，7892 M=0.346×78+(1-0.346)×92=87.16 f 8716-1 F==100 kmol?h f8716. 由全塔物料衡算: F = F+F fdw F x=Fx+ Fx fddwwf 代入数值得:100= F +F dw 100×0.346,0.983 F +0.0141F dw-1-1 解得 F =65.75 kmol?h=18.26 mol?s w-1-1 F=34.25 kmol?h=9.51 mol?s d (2) 求上升蒸气的摩尔流量F ; V-1 F=F+F=R?F+F=(R+1)F=(2.5+1)×9.51=33.30 mol?s VLdddd (3) 求回流液的摩尔流量F : L-1F=R?F=2.5×9.51=23.78 mol?s Ld 40. 10 分 (3764) D3764 '' 由冷气体一侧计算传热速率: =,+ , =0.1,, ,,,ll ''''''''ccq()TT,q()TT, =+=1.1 ,,ppm21m21l 410010.，3 =1.1××1.05×10×(430-300) 3600 17 18 计算题答案 5 =4.17×10 W 由热气体一侧计算传热速率: = qcTT(),,mp12 410010.，53 4.17×10=×1.05×10×(550-T) 23600 由上式解得: T=407 ? 2 ,T550430,1202 ==<2, 107407300,,T1 ,,TT，107120，12,T, = m22 =114 ?(亦即114 K) 541710.，,-2-1 K===12.2 W?m?K。 AT,300114，m 41. 10 分 (2154) D2154 对1—1和3—3截面(如图所示): 11222h gZ=u+=u+(0.5+2) u ,1f22 1122-2 u= gZ=g×3=g=9.81 m?s 133 对2—2和3—3截面: ppp3232 + gZ=h(BC)+ =2u+ 2f,,, 2,则B点的真空度=(p-p)=( gZ-2u)? 322 =(9.81×4-2×9.81) ×1500 4 =2.94×10 Pa 42. 10 分 (3760) D3760 78-15=63 ?, 78-30=48 ? ,T,,T,12 ,T636348，1,T, ==1.31<2, =55.5 ?(亦即55.5K) m482,T2 2ndl, A==20×0.024×1.5=2.26 m , 冷凝器传热速率: 5 =KA=1000×2.26×55.5=1.25×10 W ,,Tm 酒精蒸气冷凝需要移去的热流速率: 18 19 计算题答案 320087910，，'4 ==4.88×10 W ,33610.， ' 由此可见: >, 该冷凝器足以完成任务。 ,, 43. 10 分 (1159) D1159 选100 mol丙烷作为计算的基准 由方程CH+5O—?3CO+4HO可知 38222 每100 mol丙烷需消耗500 molO，生成300 molCO和400 molHO 222则空气的总投入量为500×1.25?0.21=2976.2 mol 剩余N:2976.2×0.79=2351.2 mol 2 剩余O:500×1.25-500=125 mol 2 则烟道气总量为 300+400+2351.2+125=3176.2 mol 故生成100 mol的烟道气需丙烷为 100，100,3.15 mol 3176.2 2976.2，100,93.7需空气的量为mol 3176.2 19