复习资料 一、主要内容 第一章 表压,真空度,U型管压差计原理,衡算的方法,牛顿粘性定律,压头,压头损失,伯努利方 程应用,两种流动型态,沿程阻力计算,气蚀余量: 第二章 傅立叶定律,对流给热系数和总传热系数,平均温度差,热量衡算,传热过程计算,常见热交 换器的名称 第三章 传质速率和总传质系数,气液相传质设备的作用,xy相图,相对挥发度,平衡线及其方程(平 衡关系式),操作线及其方程,物料衡算,q值的意义,回流比和最小回流比,理论板和理论级 数,逐板计算法,图解法,简捷计算法,气液相组成在相图上的表示,塔板效率,吸收的平衡 关系式和物料衡算,传质单元数法,对数平均浓度差法 第四章 四种反应器,四种流动模型,模型参数,停留时间,空间时间,分布函数,典型模型的E(t), 反应器的物料衡算和热量衡算,典型反应器的计算(除一·维扩散模型)和选择,化学膨胀因子, 体积膨胀率,绝热反应计算,固定床催化反应器的设备类型,固定床反应器拟均相模型的计算, 反应器的生热和去热,热稳定性的判据。 二、主要公式 P 2 p2 qm=pmA1=pN42=常数 H=Z2+ p2 w2 +h pg 2g pg 2g U型管压差计:△p=(-pB)R 0.3164 dp
复习资料 一、主要内容 第一章 表压，真空度，U 型管压差计原理，衡算的方法，牛顿粘性定律，压头，压头损失，伯努利方 程应用，两种流动型态，沿程阻力计算，气蚀余量； 第二章 傅立叶定律，对流给热系数和总传热系数，平均温度差，热量衡算，传热过程计算，常见热交 换器的名称； 第三章 传质速率和总传质系数，气液相传质设备的作用，x-y 相图，相对挥发度，平衡线及其方程（平 衡关系式），操作线及其方程，物料衡算，q 值的意义，回流比和最小回流比，理论板和理论级 数，逐板计算法，图解法，简捷计算法，气液相组成在相图上的表示，塔板效率，吸收的平衡 关系式和物料衡算，传质单元数法，对数平均浓度差法； 第四章 四种反应器，四种流动模型，模型参数，停留时间，空间时间，分布函数，典型模型的E（t）， 反应器的物料衡算和热量衡算，典型反应器的计算（除一维扩散模型）和选择，化学膨胀因子， 体积膨胀率，绝热反应计算，固定床催化反应器的设备类型，固定床反应器拟均相模型的计算， 反应器的生热和去热，热稳定性的判据。 二、主要公式 g p Z g p Z 2 2 1 1 + = + qm =ρ1w1A1 =ρ2w2A2 = 常数 H f g w g p H Z g w g p Z + + + = + + + 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 U 型管压差计： Δp = (ρA–ρB ) gR g w d l H f 2 2 = , 0.25 Re 0.3164 λ = , dw Re =
离心泵的安装高度:H1=P-B d:(ps-p)g Stokes公式:w;= Cnu 0.023-RePr O=KS△t 1 K n- KG(p-p*)=K2(c*-c) KG=HK Kg kG Hkl pr,(x) y2(x4) ax 1+(a-1)x qF=qD+qw, qFXf-qD Xd+ q wXw =qw+(1-q)q R R+1 R+1 lg Ig a
离心泵的安装高度： h H g p g p H f V g = − − − 0 Stokes 公式： 18 ( ) 2 d g w p S i − = Q =St d . . m 0 023 Re Pr 0 8 = , c p Pr = m Q = KSt i o b K 1 1 1 = + + , 2 1 1 2 ln t t t t t m − = K ( p p*) K (c * c) A N = G − = L − KG kG HkL 1 1 1 = + ， KG = HKL 0 0 B A p p = ， ( ) ( ) ' 0 0 B B A A A A p x p x = x x y 1+ ( −1) = q F = q D + q W ， q F xf = q D xd+ q W xw q V = q L + q D ， R= q L / q D q V = q V ’+ (1-q ) q F ， q L ’= q L + q q F n n d x R x R R y 1 1 1 1 + + + + = , f x q x q q y 1 1 1 − − − = lg ( / ) ( / ) lg A B w A B d m x x x x S =
mX 1+(1-m)X Y=-(X-X2)+Y2 q dr yI-y2 NoG H q Y*△Ym KyaN E(1) :)=C Gr=cao s+r-a-b P0( P 0(1-xA) 1+v,x (-△H) T=To+2(x-x Mc x m= vocO 三、例题 p桶大气 2如图3所示,利用通空高位槽A恒定的落差向釜内输送 溶液,釜内表压为49×104Pa,管路直径100mm,全长20m, 溶液密度为1000kg/m3,粘度为10-3Pa·s。欲获得3my/h 的流量,试确定高位槽液面与管路排出口的落差R。(12分) 答案:Re=10600, λ=0.0175 He0.2m R=5.24m
m X mX Y 1 (1 ) * + − = (X X 2) Y2 q q Y B S = − + − = − = 1 2 1 2 0 * Y Y m G Y Y Y Y Y dY N , = K a q H Y B 0G qV 0 V = , t E t e − = 1 ( ) dt dx r c A A A0 (− ) = , − = A x A A A V r dx c q V 0 0 0 ( ) , A A A x r c 0 (− ) = a s r a b A + − − = , A A A A A A y x p x p 0 0 1 (1 ) + − = A A A A A w x c x c + − = 1 (1 ) 0 ( ) 0 A A0 T = T + x − x , p A r Mc y ( H ) 0 − = − = A x m A V A r dx m q c 0 0 0 ( ) 三、例题 2.如图 3 所示，利用通空高位槽 A恒定的落差向釜内输送 溶液， 釜内表压为 4 4.910 Pa，管路直径 100mm，全长 20m， 溶液密度为 1000 kg/m3，粘度为 10 Pa s 3 • − 。欲获得 30m3 / h 的流量，试确定高位槽液面与管路排出口的落差 R。（12 分） 答案：Re=106000， =0. 0175 Hf=0.2m， R=5.24m
3加热炉内火焰的温度为1000℃,a1=200W/m·K,炉外空气自然对流的a2=20W/m2·K,温 度为10℃,求壁温(忽略壁热阻)。 解:忽略壁热阻,壁两侧同温 Q=aS(T-Iw=a2S(tw-o 200S(1000-1w)=20S(1w-10) 910(℃) 5.一个由8块实际塔板与塔釜组成的精馏塔,在全回流条件下实验,通过 Fenske公式,可 评价“有效板数”(即理论板数)。现用苯一甲苯理想溶液实验,测得塔釜中含轻组份苯4.1% (摩尔分数,下同),塔顶馏出液含苯%6.0%,塔釜上第一块板上的液相组成为9.5% 1将塔釜视为平衡级(理论级),求相对挥发度 2求理论塔板数 3求上述8块板的全塔效率 4实际精馏中,进料为含苯50%的泡点苯一甲苯溶液,欲得到含苯9‰的塔顶馏份,求最 小回流比。(18分) 解: x8=9.5% 全回流下 yw=X8=9.5% 1+(a-1)xn1+(a-1)×4.1% 解得 (x/xB)a 960×95.9 lg 4.0×4.1 E=0==75% 8 =0.5 yr=0.711 R 0.90
3.加热炉内火焰的温度为 1000℃，α1=200W/m2 • K，炉外空气自然对流的α2=20W/m2 • K，温 度为 10℃，求壁温（忽略壁热阻）。 解：忽略壁热阻，壁两侧同温 ( ) ( ) 1 2 Q S T t S t t = − W = W − 200 (1000− ) = 20 ( −10) W W S t S t tW = 910 (℃) 5.一个由 8块实际塔板与塔釜组成的精馏塔，在全回流条件下实验，通过 Fenske 公式，可 评价“有效板数”（即理论板数）。现用苯－甲苯理想溶液实验，测得塔釜中含轻组份苯 4. 1% （摩尔分数，下同），塔顶馏出液含苯 96. 0%，塔釜上第一块板上的液相组成为 9. 5%， 1.将塔釜视为平衡级（理论级），求相对挥发度； 2.求理论塔板数； 3.求上述 8 块板的全塔效率； 4.实际精馏中，进料为含苯50 %的泡点苯－甲苯溶液，欲得到含苯 90%的塔顶馏份，求最 小回流比。（18 分） 解： 1. x8=9. 5 全回流下 yw= x8=9. 5 由 1 ( 1) 4.1% 4.1% 1 ( 1) + − = + − = w w x x y 解得 α=2. 46 2. 1 6.0 lg 2.46 4.0 4.1 96.0 95.9 lg 1 lg ( / ) ( / ) lg 0 − = = − = A B w A B d x x x x n 3. 75% 8 0 6 = = = n n E 4. xf = 0. 5, yf = 0. 711 = 0.90 − − = f f d f m y x x y R
6工业上用过氧异丙苯(A)在液相下酸催化水解生产苯酚和丙酮: Ph(CH3 )2 COOH →PhOH+(CH3)2CO 当[H=0.06mo/l,86℃时: 若使用相同两釜串联连续搅拌釜,求总转化率达0.998时反应器的空间时间和第一釜所达 转化率。(9分) (-r4)=kc。0(1-xA) kco( -xuT )=kc0(1-xA2)r 代入x2=0.998,解得:r=267(s-),xn=0.955 反应器的空间时间2r=534(s-) 七、生产环氧乙论右口 CaH4+空气 反应器宁进行的终温压气宿 反应 ← 2 Caa经H2-CH 物 反应速字xw=k〔cnH4)0·8(on)O·71no/h,1goat,当 料气按反应消牦的出勿E比时:可筒化为:Yw=[CaH42, 浓用kro1/n·单位时,1=77×10-e(nah, Irg oa t 化剂的堆「尿层)B=2.00×9“。,试计犷 使转化率达70%。尔小时处400n°上述原的床你积 窆气按O。:。=:4计算)。 F4分)
6.工业上用过氧异丙苯（A）在液相下酸催化水解生产苯酚和丙酮： Ph(CH3)2COOH ⎯⎯2⎯⎯4 → H SO PhOH + (CH3)2CO 当 [H+ ]= 0.06mol / l，86℃ 时： 2 -1 ( ) , 8.0 10 s − −rA = kcA k = 若使用相同两釜串联连续搅拌釜，求总转化率达 0.998 时反应器的空间时间和第一釜所达 转化率。（9 分） 解： ( ) (1 ) A A0 A −r = kc − x − = − = − ( ) (1 ) (1 ) 0 2 1 0 2 0 1 0 1 A A A A A A A A A c x x kc x c x kc x 代入 xA2 = 0.998， 解得： 267( ) −1 = s ， xA1 = 0.955 反应器的空间时间 2 534( ) −1 = s
提示:本题中W即催化剂质量m,w即以质量为基准的反应速率(-m),先由公式 41o 求催化剂用量,再求床层体积。(194m3) 8简单不可逆二级反应原则上可选用哪几种反应器(多项选择) √间歇反应器,连续搅拌釜,√管式反应器,√多釜串联连续搅拌釜,√多段管式反应器 9生产醋酸乙烯是在固定床反应器中进行的等温等压气相反应 活性碳 C2H2+CH3 COOH →CH3 COOCH=CH2 B 表观反应速率 k=1.24×10-kmol(h· kPa. kg催化剂),a=0010kPa1 原料气按反应消耗的比例配比(摩尔比),每小时处理上述原料气1120标准立方米。试计算使 转化率达50%的催化剂用量。(15分 (提示 1120 0.5,P 0.5=25 224 P40(1-xA)100-x4) Pc=100-2× 100(1-xA)100xA P db q 10吸收过程中混合气体中惰性气体的量一定,填料塔的传质单元数NG由下列哪些因素决定(必 须标出所有正确的) 总传质系数混合气进塔组成√吸收剂的量填料比表面积√气液平衡关系
提示：本题中 W 即催化剂质量 m，rW 即以质量为基准的反应速率（-rm），先由公式 − = A x m A V A r dx m q c 0 0 0 ( ) 求催化剂用量，再求床层体积。（19.4 m3） 8.简单不可逆二级反应原则上可选用哪几种反应器（多项选择）： 间歇反应器， 连续搅拌釜， 管式反应器， 多釜串联连续搅拌釜， 多段管式反应器 9.生产醋酸乙烯是在固定床反应器中进行的等温等压气相反应： C2H2 + CH3COOH → 200C,100kPa 活性碳 CH3COOCH=CH2 A B C 表观反应速率 C A m ap kp r + − = 1 ( ) 5 -1 =1.2410 kmol/(h kPa kg 剂), = 0.010kPa − k 催化 a 原料气按反应消耗的比例配比（摩尔比），每小时处理上述原料气 1120 标准立方米。试计算使 转化率达 50% 的催化剂用量。（15 分） （提示： pC = p总 − p A − pB ） 解： A = −1， y A0 = 0.5 , pA0 = 50 kPa， 0.5 25 22.4 1120 q A0 = = (kmol/ h) A A A A A A A A x x y x p x p − − = + − = 2 100(1 ) 1 (1 ) 0 0 A A A A C x x x x p − = − − = − 2 100 2 100(1 ) 100 2 50 (1 ) 1 ( ) A C A m k x ap kp r = − + − = − = A x m A A r dx m q 0 0 ( ) =27. 9（吨） 10.吸收过程中混合气体中惰性气体的量一定，填料塔的传质单元数N0G由下列哪些因素决定（必 须标出所有正确的）： 总传质系数 混合气进塔组成 吸收剂的量 填料比表面积 气液平衡关系