计算题

一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。已知进料中含苯和甲苯各0.5（摩尔分率）。且为饱和蒸汽状态进料。塔顶产品x_D，塔底残液含苯不超过0.03，塔顶装有全凝器，泡点回流。原料处理量10kmol/h，塔顶液相回流比为最小回流比的1.2倍。系统的相对挥发度为2.5。试求：
（1）每小时塔顶、底的产品量；
（2）塔釜中每小时上升的蒸汽量。

问答题有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为ф180mm×10mm，内管中热水被冷却，从90℃冷却到60℃，热水流量为3000kg h。冷却水在环隙从20℃升到50℃。总传热系数K=2000W （m2˙K）。试求： （热水75℃时比热容Cp1=4191kJ （kg•K），冷水35℃时比热容Cp2=4174kJ （kg•K）） ①冷却水消耗量； ②并流和逆流操作时所需管长。

问答题有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为ф89mm×3.5mm，流量为2000kg h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数a1=230W （m2˙K），水的对流传热系数a2=290W （m2˙K）。忽略污垢热阻和管壁热阻。假设总传热系数随温度的变化忽略不计。（苯65℃时比热容Cp1=1.86kJ （kg•K），水25℃时比热容Cp2=4.178kJ （kg•K））试求： （1）冷却水消耗量； （2）并流和逆流操作时所需传热面积。

问答题在20℃下将苯从贮槽中用泵送到反应器，经过长40m的ф57mm×2.5mm的钢管，管路上有两个90°弯头，一个标准阀半开。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通，而反应器是在500kPa下操作。若要维持0.5L s的体积流量，求泵所需的功率。泵的效率取0.5。苯的密度为ρ=879kg m3。 （λ=0.0334，90°弯头le d=35，标准阀半开le d=475）

问答题有一套管换热器，用冷却水将25kg s的苯由350K冷却至300K，冷却水在ф25mm×2.5mm的内管（钢管）中流动，进、出口温度为290K和320K，已知水和苯的对流传热系数分别为850W （m2•℃）和1700W （m2•℃）。两侧污垢热阻可忽略，换热器的热损失也可忽略，（苯325K时比热容Cp1=1.8kJ （kg•K），水305K时比热容Cp1=4.187kJ （kg•K），钢管导热系数） 试求： （1）冷却水消耗量； （2）所需管长。

问答题如图所示，有一粘度为1.7mPa•s，密度为765kg m3的某液体，由一高位槽经直径ф114mm×4mm的钢管流入一密闭槽中，其压力为0.16MPa（表压）。流体在管内流速1m s。如果两槽液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离。（设阀门未全开时Le d=50及λ=0.0265，90°弯头Le d=35）。

问答题在连续精馏塔中分离双组分理想溶液，已知进料组成为0.5（摩尔分数），釜液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303，精馏段操作线方程为：y=0.72x+0.275。 试求： （1）塔顶易挥发组分的回收率； （2）进料热状态参数q。

问答题如图所示，有一高位槽输水系统，管径为ф57mm×3.5mm。已知水在管路中流动的能量损失Σhf=45u2 2（u为管内流速）。求水的流量为多少m3 h？欲使水量增加30%，应将水箱水面升高多少m？

问答题在连续精馏塔中分离双组分理想溶液，原料流量为100kmol h，组成为0.3（摩尔分数），其精馏段和提馏段操作线方程为： 精馏段：y=0.714x+0.257 提馏段：y=1.686x-0.0343 试求 （1）馏出液组成和釜液组成； （2）精馏段下降液体流量kmol h； （3）进料热状态参数q。

问答题用泵自河边的吸水站将20℃的河水送至水塔中。水塔进水口到河水水面的垂直高度为34.5m，管道系采用ф114mm×4mm的钢管，管长1800mm，包括全部管路长度及管件的当量长度（不包括设备进出口）。20℃的河水黏度μ=1.005mpa·s，密度ρ=1000kg m3。若泵的流量为30m3 h，试求外加能量为若干？（管路摩擦系数λ=0.025）

问答题一正在运行中的精馏塔，因进料预热器内加热蒸汽压力降低致使进料q值增大。若F、xF、R、D不变，则L、V、W、xD、xW将如何变化？

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