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生物科学食品工程原理复习题

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18

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食品工程原理复习题
[一］单选择题
(1)   某液体在内径为d1的管路中稳定流动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过长度相等内径为d2（d2=d1/2)的管子时，流速将变为原来的______倍；流动为层流时，管子两端压力降△pf为原来的______倍；湍流时(完全湍流区且管壁相对粗糙度相等） △pf 为原来的______倍.
    A 4       B 16        C 32       D 8

(2）  如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20℃水，指示液均为汞,则________. 
    A R1≠R2 ，  R1 = R2 = R4        B R1 = R2 = R3 = R4
    C R1 = R2 < R3 < R4             D R1≠R2≠R3≠R4

(3) 由于离心泵叶轮形状不同,流体阻力损失也不同，阻力损失最大的为 （  )
  A 后弯叶轮          B 直叶轮
  C前弯叶轮          D β2=90°的叶轮

（4）  “离心泵启动时应全关出口阀”“漩涡泵启动时则应全开出口阀” ,则（  ) 
  Ａ 这两种说法都不对         Ｂ 这两种说法都对
  Ｃ 第一种说法不对           Ｄ 第二种说法不对

(5） ①在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：____________
  甲。 传热管的壁温将接近加热蒸汽温度;
  乙．换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流给热系数.
  A）甲乙均合理    B）甲乙均不合理    C)甲合理， 不合理    D）乙合理, 甲不合理
②已知当温度为Ｔ时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度____________  耐火砖的黑度。
  A)大于    B）等于    C)不能确定是否大于    D）小于
③在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。若空气流量大10%,  为保证空气出口温度不变,可采用的办法是______________.
A)壳程加折流挡板， 增大壳程α值
B）将原先的并流改为逆流流动以增大Δtm
  C)开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量
  D）开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力

（6) 选择题：(按 a。增加、b.减少、c.不变、d。不定， 填入括号内）
随温度增加，气体的溶解度（    ），亨利系数E（    ）.

(7)  某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分,液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T，则：(    ）。
    （Ａ）ｔ＝T      （Ｂ）ｔ＜T
    （Ｃ）ｔ＞T      （Ｄ）不能判断
 单选择题
（8） 在完全湍流(阻力平方区）时,粗糙管的摩擦系数λ数值________.
    A 与光滑管一样         B 只取决于Re
    C 只取决于相对粗糙度   D 与粗糙度无关

（9） 如图,U形压差计测得：________。
   （A）  A、B间的阻力损失              (B)  A、B间的压强差
   （C)  A、B间的位头差加阻力损失      （D）  A、B间位头差

 (10） ①  将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（    ）
  Ａ 离心泵    Ｂ 往复泵    Ｃ 齿轮泵    Ｄ 喷射泵
②  某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（    ）
  Ａ 停泵，向泵内灌液    
  Ｂ 降低泵的安装高度
  Ｃ 检查进口管路有否泄漏现象
  Ｄ 检查出口管路阻力是否过大
 （11) 棉花保温性能好，主要是因为______。
A  棉纤维素导热率小；
B  棉花中含有相当数量的油脂;
C  棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到阻碍；
D  棉花白色，因而黑度小。
 （12） 判断下面的说法中哪一种是错误的：
A  在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大;
B  在同一温度下，物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A和ε的物理意义相同；

（13）    设计蒸发器时，为减少蒸发所需的传热面积并降低设备费,应选择以下哪几种方案
  A 高的加料温度
  B 低的加料温度
  C 高的蒸发室压力
  D 低的蒸发室压力
  E 高的加热蒸汽压力
  F 低的加热蒸汽压力

（14) 选择题：(请按a。增加、b.减少、c.不变,填入括号内）
在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加，则出口气体中的CO2含量将（  ）气相总传质系数Ky将（    ）,出塔液体中CO2浓度将（    ）.

(15) 连续精馏塔设计时,当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理
论板数为Ｎ。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务
所需理论板数为Ｎˊ,其相对大小是______。
    （Ａ)Ｎˊ＞Ｎ；      （Ｂ）Ｎˊ＝Ｎ；
    （Ｃ）Ｎˊ＜Ｎ；      (Ｄ）判断依据不足.

16．孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值________。
  A 总在增大       B 先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值
  C 总是减小       D 不定
17．一个工程大气压等于_______Pa； _______Kgf/cm2。
   A 1。013×105  B 9.81×104  C 760
   D 735.6         E 10.33        F 10     G 1
18．在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为—1m,则测得入口处的压力 (  ）
  Ａ 自始至终大于大气压力
  Ｂ 随着流量的增大，经历大于大气压力，等于大气压力，小于大气压力三个阶段
  Ｃ 自始至终小于大气压力
  Ｄ 自始至终等于大气压力
19．用离心通风机将空气输入加热器中，由20℃加热至140℃。该通风机安于加热器前,或加热器后,则 （  ）.
   Ａ 输送的流量不变
   Ｂ 需要的全风压不变
   Ｃ 需要的全风压不变,但流量要变
   Ｄ 输送的流量和需要的全风压都要变
20．为了蒸发浓缩某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用
  A 并流加料流程
  B 逆流加料流程
  C 平流加料流程
21．  吸收中，温度不变，压力增大,可使相平衡常数＿＿＿＿＿（增大,减小，不变），
传质推动力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(增大，减小，不变）。
22．x09a02060
    对某双组分理想物系，当温度t=80℃时,,，液相摩尔组成，则与此液相组成相平衡的汽相组成为                   .
       (1)0。5 ;     （2）0.64 ；  (3）0。72 ；  （4）0.6

［二]填空题
(1) 在下图中定性地画出流体流动时，各支管的液面高度(忽略阻力损失）:

 (2） U形压差计用水作指示液，测量气体管道中的压降,若指示液读数R=20mm，则表示压降为______Pa，为使R读数增大，而△P值不变，应更换一种密度比水______的指示液.

 （3)  t02b02036
离心通风机全风压的单位是＿＿＿＿＿＿＿＿＿其物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

（4)  通过一换热器，用饱和水蒸气加热水，可使水的温度由20℃升高至80℃，现发现水的出口温度降低了，经检查水的初温与流量均无变化，可能是因为：
1____________________________________________________________，
2____________________________________________________________，
3____________________________________________________________，
4____________________________________________________________。

（5） ①  解吸时溶质由＿＿＿＿＿向＿＿＿＿＿传递；
②  溶解度很大的气体,属于＿＿＿＿＿＿控制；
③  在逆流操作的填料塔中，当吸收因数Ａ＜１时，若填料层高H＝∞，则气液两相将于
塔＿＿＿＿达到平衡。

（6） 溶液的相对挥发度α的表达式为____________。α>1表示组分A和B_______
_______，α=1则表示组分A和B__________________________________.
（7)  米糠油在管中作层流流动,若流量不变，μ、L不变,管径增加一倍，则摩擦阻力损失________________________。

（8） 1atm=          mH2O=            N/m2； 
1cP=           P=              Pa.S

 （9)  在测定离心泵性能曲线的装置中，一般应在泵的进口处安装＿＿＿＿＿＿＿＿，泵出口处安装＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿，而在出口处，＿＿＿＿＿＿必须安装在＿＿＿＿＿＿之后，（前后关系是对液体流向而言).在出口管路上还应安装测量＿＿＿＿＿＿＿的仪表(或相应的装置）.

（10)  离心泵用出口阀调节流量实质上是改变＿＿＿＿＿＿＿曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变＿＿＿＿＿＿＿曲线,旋涡泵常采用＿＿＿＿＿＿＿方法来调节流量.
 (11）  t05a02010
由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热率愈大，
则该壁面的热阻就愈______，其两侧的温度差愈_______.

（12)  在双效并流蒸发系统中，将10000kg/h的10％稀溶液浓缩到50％,总蒸发水量为＿＿＿kg/h;若第一效的蒸发水量为3800kg/h,则出第一效溶液的浓度为＿＿＿＿＿＿＿＿。

(13)    在相同的液相浓度下，易溶气体溶液上方的分压较______,难溶气体溶液上方的分压
较______。（大，小)

(14) 设计精馏塔时，若增大系统压强,则其相对挥发度将________,塔顶温度将_______，塔
釜温度将__________。
15 阻力实验，测阀门的局部阻力如图所示，阀门的阻力=         mm水柱。

16．举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________。
17．有一台单效蒸发器。原来的加热介质为压力为0。5 MPa的饱和蒸汽，沸点加料,若改用压力为0。4MPa的饱和蒸汽加热,其生产强度将___________，原因是_______________；单位蒸汽消耗量将__________________,原因是_____________________.
18．在双效并流蒸发系统中,将10000kg/h的10％稀溶液浓缩到50％,总蒸发水量为＿＿＿kg/h；若第一效的蒸发水量为3800kg/h，则出第一效溶液的浓度为＿＿＿＿＿＿＿＿.
19． 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将＿＿＿＿＿,NOG将＿＿＿＿＿（增加，减少，不变)。
20． 某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成，相应的露点为t2。则t1与t2大小关系为____________。

［三]问答题
1． 在相同的操作条件和相同的蒸发任务下，试从理论上（假设传热系数均等，无温差损失。)
比较单效蒸发与多效蒸发(单效蒸发器的传热面积与多效中单个蒸发器的传热面积相同）:
  ⑴生产能力相同否？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
  ⑵生产强度相同否?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
  ⑶在并流加料的多效蒸发中，一般各效的总传热系数逐渐减少，为什么蒸发量却逐效略
有增加?

2．如图示，用一单级悬臂式B型离心泵，将水由槽A送到槽B.试问:
(1）为了调节流量,拟装一调节阀,应装在何处?并说明理由。
（2)调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？

3．  现拟做传热实验,以饱和水蒸气加热空气，冷凝水在饱和蒸汽温度下排除.采用套管
换热器，换热面积Ai已知,试问：
  （1）如何确定流程、流向；
  （2)写出以α表示的传热速率方程;
  （3）若要测定Ｋ值，应测定哪些参数；测得Ｋ值后，如何定性考查Ｋ值对否？
  （4）现要提高Ｋ值，应该采取什么措施最方便?为什么？

[四]计算题   如图所示输水系统。已知：管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压出管路总长80m，管路摩擦系数λ=0。025，管子内径为0。05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求：
⑴泵轴功率N轴的值?
⑵压力表的读数为多少kgf/cm2。

［五］计算题   有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根， 管长为2m。要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃, 选用108℃ 饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数为1×104W/(m2·K)， 管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计， 而且不计热损失.已知空气在平均温度下的物性常数为cp=1kJ/(kg·K), λ=2.85×10—2W/(m·K）,
μ=1。98×10-5(Pa·S), Pr=0。7。试求:
    （A)空气在管内的对流给热系数；
    (B)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准）；
    （C)通过计算说明该换器能否满足需要?
    (D)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。

[六］计算题  用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y1=0。01（摩尔分率），吸收率90%，气－液平衡关系 y = 0。9x。试求：
(1)      溶液最大出口浓度；
(2）      最小液气比;
（3)      当吸收剂的用量为最小吸收剂用量的2倍时的传质单元数；
（4）        气相总传质单元高度为0。5 m时的填料层高度.

［七]计算题    用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料,进料量100kmol/h，加料组成为50％，塔顶产品组成xD=95%，产量D=50kmol/h，塔釜间接蒸汽加热。回流比R=2Rmin，设全部塔板均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度。求:
   （1）最小回流比Rmin；
   (2）精馏段和提馏段的上升蒸汽量；
   （3）列出该情况下提馏段操作线方程。

［八］计算题  j01c20091
    在管路系统中装有离心泵，如图。管路的管径均为60mm，吸入管长度为6m,压出管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03，压出管装有阀门,其阻力系数为ζ=6。4,管路两端水面高度差为10m，泵进口高于水面2m,管内流量为0.012m3/s试求：
⑴泵的扬程；
⑵泵进口处断面上的压强为多少；
⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力,是否可流过同样流量。(用数字比较）

注:标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75,当地大气压强为760mmHg，高位槽水面维持不变。

［九］计算题 
    16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为φ38×2。5mm的钢管，每段长6m。105℃的热水以4m3 /h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃。两流体作逆流流动。热水对管壁的对流给热系数αo 为 5000W/（m2·℃）,已知盐水物性(平均温度下）ρ=1200kg/m3 ,cp =3。3kJ/（kg·℃），μ=0.95×10 – 3 Pa·s，λ=0。56W/（m·℃)，管内外污垢热阻分别为Rs1 =1/3788 (m2·℃)/W,Rs o =1/3846 （m2·℃）/W。求盐水出口温度和所需套管的段数。忽略管壁热阻及热损失。（热水在平均温度下的cp=4.18kJ/(kg·℃） ,ρ=1000 kg/m3)

[十]计算题 
今拟在一逆流操作的填料塔中，用纯矿物油吸收混合气中的溶质，进口混合气中溶质含量为1。5%（体积％)，要求吸收率为85％，操作条件下的平衡关系y = 0。5x。试求：
（1)      出口矿物油中溶质的最大浓度；
(2)      最小液气比；
(3)      取吸收剂用量为最小用量的3倍时的传质单元数；
   （4)  气相总传质单元高度为1m时的填料层高度。

［十一］计算题 
 用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.4(摩尔分率，
下同），馏出液组成为0.9,残液组成为0。1,相对挥发度为2.5，饱和液体进料.塔顶
冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。操作回流比为3。试求:
（1）馏出液及残液量;
（2）塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol?
(3)离开塔釜上一块理论板液相组成为多少？

 [十二］计算题  j01b20183（20分）
    如图所示,槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连,管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的Ｕ形压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。
（1)当闸阀关闭时测得Ｒ=600mm，ｈ=1500mm；当闸阀部分开启时,测得Ｒ=400mm,ｈ=1400mm,管路摩擦系数取0。02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。
(2）当阀全开时（取闸阀全开Le/d=15，λ=0.018),测压点Ｂ处的静压强为若干N/m2(表压）。

[十三]计算题  j05b20101（20分）
    16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为φ38×2.5mm的钢管，每段长6m.105℃的热水以4m3 /h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃。两流体作逆流流动。热水对管壁的对流给热系数αo 为 5000W/（m2·℃)，已知盐水物性（平均温度下)ρ=1200kg/m3 ，cp =3.3kJ/（kg·℃)，μ=0。95×10 – 3 Pa·s,λ=0。56W/（m·℃）,管内外污垢热阻分别为Rs1 =1/3788 (m2·℃）/W，Rs o =1/3846 （m2·℃）/W。求盐水出口温度和所需套管的段数。忽略管壁热阻及热损失。(热水在平均温度下的cp=4.18kJ/（kg·℃） ,ρ=1000 kg/m3)

［十四］计算题  j08a10011(10分)
用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y1=0.01（摩尔分率)，吸收率90%，气－液平衡关系 y = 0。9x。试求：
(1)溶液最大出口浓度；
(2）最小液气比;
（3）当吸收剂的用量为最小吸收剂用量的2倍时的传质单元数；
（4）气相总传质单元高度为0。5 m时的填料层高度。

［十五]计算题  j09a10107（10分)
某一正在操作的连续精馏塔,有塔板15块,塔顶设为全凝器,用于分离苯一甲苯混合液。混合液中含苯40％，泡点进料，馏出液含苯90%，残液含苯5%(以上皆为摩尔分率)，塔釜间接蒸汽加热。
（1）求最小回流比Rmin;
（2）如采用回流比R=3.92，求理论塔板数Ne及总板效率ET。

参考答案
[一］单选择题
(1）  A;B；C

(2）  B

（3)  C

（4)  B

（5) ①A)    ②D）    ③D）

(6） b   a

(7) A

（8）C

9A

10① A     ② C

11C

12B

13  A、D、E （各1分）

14b    a    b

15c

16   B
17 B    G
18 B
19  D
20 B
21      减小        增大
22  
  理由：          

 [二］填空题
（1) 图略。

(2) 196。2Pa；小

（3）  N/m2   风机提供给每m3气体的能量

(4)  传热速率下降引起。根据Q = KADtm  分析，可能有几种情况:
1、  蒸汽压力下降，Dtm减小;
2、  蒸汽侧有不凝气,使冷凝给热系数a大幅度地下降,K减小;
3、  水侧污垢积累，污垢热阻增大，K减小；
     4、冷凝水排除器不通畅，有积水现象,使K减小。

 (5) ①  液相    气相      ②  气膜             ③    塔底

(6）  或，可以分离,不能用普通精馏方法加以分离.

(7) Δp2 /Δp1 = 1/16

(8）  10.33；1.0133´105;0。01；0。001

（9） 真空表   压力表  调节阀  压力表  出口阀  流量

（10) 管路特性  泵的性能  调节回流支路的阀的

（11) 小,  小

（12)  8000Kg/h       16。13％

（13) 小，大

（14） 变小,变大,变大

(15）  126
（16)   套管式换热器,列管式换热器，夹套式换热器，板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器，板翅式换热器等任选五种。
（17)   下降  传热温差减小;基本不变 二种压力蒸汽的冷凝潜热基本相同  每空0。5分
(18)     8000Kg/h       16.13%
（19)   不变；增加                
（20) 

 [三］问答题
1 （1) 相同
(2) 理论上多效蒸发的生产强度约为单效的1/n 
(3) 因由前一效进入后一效的料液呈过热状态，所以部份料液自行蒸发， 产生了较多的二次蒸汽 
2．
① 装在泵的出口。因装在吸入管在阀关小时容易导致汽蚀发生，损坏叶轮,所以。（2分）
②在0—0与1—1之间列伯努利方程 （3分）gZ+U2/2+P/ρ+∑hf=Const  
 ∵  阀开大时,U↑，  而  U↑导致∑hf↑和U2/2↑，从而导致P/ρ↓
  即：p1上的读数（真空度）增大(而绝对压力下降)。
在0—0与2—2之间列伯努利方程式：    Ws+E0=gZ+U2/2+P/ρ+∑hf 
∵ 阀开大使U↑导致U2/2↑和∑hf  ↑
另一方面泵的新工作点处He下降（亦即Ws下降）,故P/ρ也下降，

压力表2的读数p2也降低。

3．（１）饱和水蒸气走环隙,空气走管程.蒸汽可从任一侧通入，无逆流、并流之分。
(２）Ｑ＝αi Ａi Δｔm
      Δｔ2 =ｔw 2 -ｔ2      Δｔ1 =ｔw 1 —ｔ1
      Δｔm = （Δｔ2 —Δｔ1 )/Ln(Δｔ2 /Δｔ1 ）
（３)测定饱和水蒸气温度Ｔ、ｔ1、ｔ2和Wh 或Wc ，所测Ｋ值应与空气的对流给热系数相近。
（4）设法提高管内空气的流速最方便
    ∴  此时  Ｋ≈αi  , 而αi ∝ui0.8

[四]计算题  ⑴Na=Ne/η    Ne=W·We    W=10×1000/3600=2。778kg/s   
We-—泵对单位质量流体所做的有效功。     为此：选取1-1与2—2截面，并以 1-1截面为基准面。在两截面间作机械能衡算：
    gZ1+(p1/ρ)+(u12/2)+We=gZ2+(p2/ρ)+（u22/2）+Σhf
∵Z1=0    Z2=2+18=20M    p1=p2=0    u1=u2=0    We=g·Z2+Σhf
Σhf=λ（ΣL/d）（u2/2)  
    u=（V/3600）/[（π/4）d2］=（10/3600）/（0。785×0.052）=1.415m/s
   Σhf=0.025×（100/0.05）(1.4152/2）=50。06J/kg  
   We=9。81×20+50。06=246.25J/kg
   Ne=W·We=2.778×246。25=684J/s    Na =Ne/0.8=684/0.8=855W
⑵再就3-3与2-2截面作机械能衡算，并取3—3为基准面  
   gZ3+（p3/ρ)+（u32/2)=gZ2+（p2/ρ)+（u22/2)+Σhf，压  
    ∵Z3=0    Z2=18    p2=0    u2=0
∴p3/ρ=gZ2+Σhf，压—(u32/2）=9。81×18+λ(L压/d）（u32/2)-(u32/2)
=176.58+0。025(80/0.05）×（1.4152/2）-(1.4152/2) =215.6J/kg
p3=1000×215。6=215.6×103Pa    p3=215。6×103/（9。81×104）=2.198kgf/cm2 （表)

 ［五］计算题 
（1） Re=dG/μ=0.02×8000/［（3600×0.785×0.022×300)×（1.98×10-5）］
        =2。38×104〉104
      Pr=0.7   L/d=2/0。025=80
    ∴α=0.023(λ/d)Re0.8Pr0。4=0。023×(2。85×10—2/0.02)×(2.38×104）0.8×0。70。4
        =90。1W/(m2·℃）
  （2) 1/K1=1/a1+d1/(a2·d2）=1/104+25/（90.1×20）=0.01397（m2·℃)/W
      ∴K1=71.6W/(m2·℃）
  （3) Q=W2cp2(t2-t1)=（8000/3600)×103×（85-20）=1。44×105W
      Δtm=［(108—20）-(108-85）]/Ln[(108-20)/(108—85）]=48。4℃
      A1=nπd1L=300×3.14×0。025×2=47。1m2
Q=K1A1/Δtm
A1'=Q/K1Δtm=1。44×105/（71。6×48.4)=41。6 m2
      A1’〈A1  满足要求
  （4) 求壁温Tw
∵壁的热阻忽略     ∴Tw=tw
空气平均温度tm=（20+85)/2=52.5℃
∵ （T-Tw）/(1/ a1）=(Tw—tm）/[d1/（ a2d 2)］
即（108-Tw)/（1×10—4）=(Tw-52。5)/［25/（90。1×20）]
      ∴ Tw=107.6℃
      即壁温接近外侧蒸汽温度(或α大的一侧流体的温度）

[六]计算题  j08a10011  (题分：10)
属低浓气体吸收
(1）      溶液最大出口浓度为x1e

    (2）

（2)     

    (4)

 ［七］计算题 
(1)

(3)

提馏段操作线方程为：

［八］计算题 
⑴u=V/[（π/4)d2]=0.012/［（π/4)×0。062]=4.24m/s    吸入管阻力损失:
Shf.s=0。5u2/2g+0.75u2/2g+0。03(6/0。06)（4.242/2g)=（0.5+0。75+3)×4。242/（2×9.81)=3。90m    压出管阻力损失Shf.D =(2×0。75+6。4+1+0.03×13/0.06）×4.242/2g=14。1m  
   故泵的扬程为H=△Z+△p/(ρg）+ Shf =28m
⑵在泵进口断面上，从液面至此截面列伯努利方程：
0=pb/（ρg)+2+4。242/（2×9。81)+ Shf。s = pb/（ρg)+2+0.92+3.9
   ∴pb=0。682at（真）
⑶当高位槽沿原路返回时,在槽面与水面间列伯努利式：10=Shf,s′+Shf，D′
10=［（0。5+0.75+0。03×（6/0.06）+2×0.75+6.4+1+0.03×(13/0。06)］×u2/2g 
  ∴u′=3.16m/s    V′=8.93×10-3m3/s
  流量小于原值

［九]计算题 
由两流体的热衡算得：
4×1000×4。18（105—48)=3840×3。3(t2-16)       解得   t2 =91.2℃
传热速率方程式为: Q=Ko πdo LΔtm
其中：  Δtm =[(48-16）-(105-91。2）]/Ln［（48-16）/(105-91.2）]=21。6℃
    Q=（3840/3600）×3。3×103 ×(91.2—16)=2.647×105W
    Re=di G/μ=｛0。033×3840/［3600×（π/4）×0。0332 ］}/（0.95×10— 3 )=4.334×104>104
    Pr=cp μ/λ＝3.3×103 ×0.95×10- 3 /0。56=5.6
αi=0。023(λ/d i )Re0.8 Pr0。4 =0.023×(0。56/0。033）×（4。334×104)0.8 ×5。60.4＝3983 W/(m2·℃）
    Ko =1/(1/αo ＋do /(di αi ）＋Ro ＋Ri do /di )   （忽略管壁热阻)
Ko =1/[1/5000＋38/(33×3983)＋1/3846＋38/(33×3788)］=950W/(m2·℃)
∴2.647×105=950×π×0.038L×21.6
        解得： L=108m    108/6=18段

［十］计算题  属低浓气体吸收
（1）   出口矿物油中溶质的最大浓度为：
(2）  

或
(3）

(4)

［十一］计算题 
(1)    
       即 
       解之得：

  （2）
  （3) 提馏段操作线方程为：

  设离开塔釜上一块理论板液相组成为xN，则

［十二］计算题 
解：（1)当闸阀全关时,根据静力学关系:
    (ZA+h）ρg=RρHgg    得水槽液位高度:ZA=RρHg/ρ—h=0.6×13.6—1。5=6。66m
   （2) 闸阀部分开启时
    列A—A与B—B截面伯努利方程式      ZA=uB2/2g+PB/ρg+∑hfAB
    PB/ρg=（RρHg—hρ）/ρ=(0。4×1。36×104-1.4×1000)/1000=4。04m
    ZA—PB/ρg=uB2/2g+(λ（L/d)+ζ）uB2/2g=（1+λ（L/d）+ζ）uB2/2g
    6.66-4。04=（1+0。02×15/0.1+0。5）uB2/2g=4.5uB2/2g
  ∴uB==3。38 m/s
    V=(π/4)×d2u×3600=0.785×0。12×3.38×3600=95.5 m3/h
   (3)当闸阀全开时，列A-A与C—C截面伯努利方程：
    ZA=uc2/2g+∑hfA—C=（1+λ（L+Le)/d+ζ)uc2/2g
    6。66=（1+0。018（35/0.1+15）+0。5）uc2/2g       解得uc=4.02m/s
    由A-A与B-B截面间伯努利方程式得： 
    ZA=uB2/2g+PB/ρg+∑hfAB
        =PB/ρg+(1+λ（L/d)+ζ)uB2/2g
  ∴PB/ρg=ZA-（1+λ(L/d)+ζ)uB2/2g
        =6.66-（1+0.018×15/0。1+0.5)×4。02 2/（2×9.81）=3.20 m
  ∴PB=3.20×1000×9。81=3.14×104N/m2
［十三］ 计算题 
由两流体的热衡算得：
4×1000×4。18（105-48）=3840×3.3(t2—16)       解得   t2 =91.2℃
传热速率方程式为: Q=Ko πdo LΔtm
其中：Δtm =[(48-16）—(105—91.2)]/Ln［（48-16)/(105-91。2)]=21.6℃
    Q=（3840/3600)×3。3×103 ×(91。2-16)=2.647×105W
    Re=di G/μ={0.033×3840/[3600×（π/4）×0。0332 ]}/（0。95×10- 3 ）=4.334×104〉104
    Pr=cp μ/λ＝3.3×103 ×0。95×10— 3 /0。56=5。6
αi=0。023（λ/d i ）Re0.8 Pr0.4 =0。023×（0。56/0。033）×(4。334×104）0.8 ×5.60。4＝3983 W/（m2·℃)
    Ko =1/（1/αo ＋do /（di αi ）＋Ro ＋Ri do /di )   (忽略管壁热阻)
Ko =1/[1/5000＋38/（33×3983）＋1/3846＋38/(33×3788）]=950W/(m2·℃)
∴2.647×105=950×π×0.038L×21。6
        解得： L=108m    108/6=18段
［十四]计算题 
   属低浓气体吸收
(1）溶液最大出口浓度为x1e   
(2）

（3）

    （4）

[十五］计算题 

  （1)由xF=0.4，q=1作q线，与平衡线相交于点e，则由图上可知e点的横、纵座标分别为xe=0。4 、ye=0。62。    故   
(2）精馏段操作线方程为： 
     在图上找到a点（0