制氧计算题汇总.doc

1．在标况下，一个容积为1000m3、储满压力为2.5MPa的氧球罐，当压力降为1.5MPa时，实际供应了多少m3氧气给用户？
解：根据理想气体状态方程式，PV=MRT可知：
（1）1000m3、2.5MPa的氧球罐可储存1标准大气压状态下氧量M1为：P1V/ PV= M1RT/MRT
M1/M =P1/P=(2.5+0.1)/0.1=26倍
M1=26×1000=26000 m3
( 2 )压力降为1.5MPa后球罐可储存1标准大气压状态下氧量M2为：
同理：M2=(1.5+0.1) /0.1×1000=16000 m3
（3）则实际供应用户1标准大气压状态下氧气量M3为：
M3= M1—M2=26000—16000=10000 m

2.已知某一空分装置，空气量为34000Nm3/h，切换损失为5%，氧气产量为5900Nm3/h，纯度为99.6%，纯气氮气量为6000 NM3/H，纯度为99.9%，求平均氮纯度。（空气按二元计算，其中氧气占21%）
解：根据氧气产量与氮气纯度的关系可知
氧气产量=【（平均氮纯度—空气中氮的体积分数）*加工空气量】/
（平均氮纯度—氧气中氮的体积分数）
5900=【（平均氮纯度—79%）*34000】/（平均氮纯度—0.4%）
平均氮纯度=95.5%

3．若4000m3/h制氧机的加工空气量为20000m3/h，氧气产量为4000m3/h，氧气纯度为99.5%，计算此套制氧机的氧提取率为多少？（当地空气氧含量为21%）
解：氧提取率=（氧产量*氧纯度）/（空气量*空气中氧的体积分数）
氧提取率=4000*99.5%/20000*21%
=94.8%

4、已知一个大气压下P=1×10 5Pa，空气气体常数R=287J/（kg.k），求温度t=20℃时空气的密度ρ空。
解：1)根据理想气体状态方程有：Pν=nRT
ν=Ⅴ∕M=1/ρ空 ,n=1摩尔
1×10 5×1/ρ空=1×287×（273+20）
空气的密度为ρ空=1.19 kg/ m3
2) 根据理想气体状态方程有：PV=MRT
PV=(Vρ)RT
P=ρRT
1×10 5Pa=ρ×287×(20＋273)
ρ=1.19 kg/ m3

5. 已知某一空分装置，纯气氮纯度为99.9% 气量为6000 NM3/H，污气氮纯度为94.5%气量为21000 NM3/H，求平均氮纯度。
解：平均氮纯度=（纯气氮量*纯氮纯度+污气氮量*污氮纯度）/
（纯气氮量+污气氮量）
平均氮纯度=（6000*99.9%+21000*94.5%）/（6000+21000）
=95.7%

6.加工空气量为300m3/h（空气中的氧含量为20.9%，其余为氮），平均氮纯度为96%，氧气纯度为99.5%，则氧产量为多少？
解：根据氧气产量与氮气纯度的关系可知
氧气产量=【（平均氮纯度—空气中氮的体积分数）*加工空气量】/
（平均氮纯度—氧气中氮的体积分数）
氧产量=（96%-79.1%）*300/（96%-0.5%）
=53.1m3/h

7.  已知主冷中液氧高度为2.6m，上塔底部压力为32Kpa，问液氧底部压力为多少？（液氧密度为1123Kg/ m3）
解： ΔΡ=ρgh=Ρ1-Ρ2
Ρ1=ρgh＋Ρ2
液氧底部压力=液氧高度*液氧密度*9.8+上塔底部压力
=2.6*1123*9.8+32000
=60614Pa（表）

8.某空分设备进塔空气量为23500m3/h,氧气产量为4760m3/h,氧纯度为99.6%,试计算其氧提取率。
解：氧提取率=（氧产量*氧纯度）/（空气量*空气中氧的体积分数）
氧提取率=4760*99.6%/23500*20.9%
=96.5%

9.已知上塔底部压力为0.46×105Pa(表压)，上塔下部阻力为1.96×104Pa，中部阻力为5.88×103Pa，上部阻力为4.9×103Pa，求上塔顶部压力为多少？
解：上塔顶部压力=上塔底部压力—上塔下部阻力—上塔中部阻力
—上塔上部阻力
=0.46×105—1.96×104—5.88×103—4.9×103
=15.62×103 Pa（表）

10.已知主冷中液氧高度为1.8m，液氧密度为γ=1123kg/m3,上塔底部压力为0.46×105Pa(表压),问液氧底部压力为多少？
解：液氧底部压力=液氧高度*液氧密度*9.8+上塔底部压力
=1.8*1123*9.8+0.46×105
=65809 Pa（表）

11．已知一台6000Nm3/h制氧机加工空气量为34000Nm3/h，氧气产量为6000Nm3/h，氧气纯度为99.6%（设空气中含氧量为21%）则这台制氧机的提取率是多少？
解：氧提取率=（氧产量*氧纯度）/（空气量*空气中氧的体积分数）
氧提取率=6000*99.6%/34000*21%
=83.7%

12.如图所示，对于下塔任意截面I-I，到塔上部作一系统。请写出该系统的物料平衡方程及操作线方程。
解：物料方程：G=g+VLN ①
Gy=gx+ VLN xLN ②
将②式整理得：y=（g/G ）.x+ （VLN/G ）. xLN ③
将①代入③式得：y={g/（g+ VLN ）}.x+ {VLN/（g+ VLN ）} . xLN
设g/ VLN =r 则y={r/（1+r）} .x+ {1/（1+r ）}. xLN 即为下塔操作线方程.
I I
VLN xLN
G g
y x

G g
y x

13.一根Dg450的管道,通过它的水流量为360m3/h,试计算通过该管的水流速?

解：Dg450：直径(内径)为450毫米的管道
流速=流量／管道横截面积(πr ²)
Q=360 m ³/h=0.1 m3/S
Ⅴ=0.1 m ³/S÷3.14×﹙0.45／2﹚²
Ⅴ=0.629 m /S

14.已知一台泵的流量为600 m3/h，扬程为40m，水的比重为1000Kg/m3求此泵的有效功率。
有效功率=泵的扬程（m）×质量流量(t／h或kg／s)×重力加速度(m／s2)
体积流量=600 m3/h=0.17 m3/s
质量流量=体积流量×密度=0.17×1000=170kg／s
有效功率=40×170×9.8=66640kw

15.温度一定时1000m3球罐压力为2.4Mpa时气体体积在标态下是多少N m3?
解：根据理想气体状态方程式，PV=MRT可知：
1000m3、2.4MPa的氧球罐可储存1标准大气压状态下氧量M1为：P1V/ PV= M1RT/MRT
M1/M =P1/P=(2.4+0.1)/0.1=25倍
M1=25×1000=25000 m3

17. 0℃时，装有2.5MPa的600m3氧气球罐，炼钢用氧时，压力降到1.5MPa，则在25℃时该球罐给炼钢提供了多少氧气?
解：根据理想气体状态方程式，PV=MRT可知：
（1）600m3、2.5MPa的氧球罐可储存1标准大气压0℃状态下氧量M1为：P1V/ PV= M1RT/MRT
M1/M =P1/P=(2.5+0.1)/0.1=26倍
M1=26×600=15600 m3
( 2 )压力降为1.5MPa后球罐可储存1标准大气压0℃状态下氧量M2为：
同理：M2=(1.5+0.1) /0.1×600=9600 m3
（3）则实际供应用户1标准大气压0℃状态下氧气量M3为：
M3= M1—M2=15600—9600=6000 m3
（4）折算为25℃时1标准大气压状态下氧气量M4为：
M4={6000*（273+25）} /273
=6549.5

18. 温度一定时，650m3球罐压为2.9Mpa时的气体体积是压力1.4Mpa时的多少倍?
解：根据理想气体状态方程式，PV=nRT可知：
P1V/ P2V= M1RT/ M2RT
M1/ M2 =P1/P2=(2.9+0.1)/（1.4+0.1）=2倍

19、在参数为一级气缸直径D=0.38m，活塞杆直径d=0.065m，活塞行程S=0.25m，转数n=167r/min，一吸
气压力P1=1 atm ，一级排气压力P2=2.5 atm ，一级气缸相对余隙d=10%，膨胀过程指数m=1.25时，计
算压缩机的排气量（双作用压缩机）。已知λ为排气系数；λV为容积系数；λp为压力系数；λt为温度
系数；λl为泄漏系数；λpλtλl=0.8
答案：①λv=1-α[(p2/p1)m-1]=1-0.1×[(2.5/1)1.25-1]=0.78
②λ=λv·λp·λt·λρ=0.78×0.8=0.624
③则排气量
Q=(Л/4)·(2D2-d2)·s·n·λ
=(1/4)×3.14×(2×0.382-0.0652)×0.25×167×0.624=5.82m3/min

20、一分子筛吸附器，内装5A球形分子筛，在加工气量为VK=1800 m3/h，工作压力PK=2451675Pa（25atm）
，工作温度TK=303K，工作周期一小时，净化要求为CO2含量小于等于2PPm，空气中CO2含量为30 PPm 时，
求吸附加工空气中CO2所需的分子筛量（推荐分子筛吸附CO2量为重量的1.5%，CO2密度为1.976Kg/m3）（标
准状态）
答案：
①在303K时CO2密度为：
ρT=ρ0×(T0/T)=1.976×(273/303)=1.78Kg/ m3
②加工空气中所含CO2量为：
GCO2=VK×ρT×YK=1800×1.78×300×10-6=0.96Kg/h
③吸附CO2所需分子筛量为：
MS(CO2)=0.96/0.015=64Kg/h
21已知主冷中液氧高度为2.6m，上塔底部压力为32Kpa，问液氧底部压力为多少？fje
只看czghn
答：P1-P2=ρgh
P1-32=1.143×9.8×2.6=61.12kpa
22、压力容器在运抵施工现场后，需对其进行气密性试验，只有达到残留率98%以上才能进行现场安装就位。请你根据以下试验数据，对这一压力容器做出气密性试验的最终报告？
试验数据：11：00测得容器压力0.09MPa.环境温度为17℃,保压2小时后复测容器压力为0.093MPa,环境温度为 27℃.
答：根据PV=mRT
第一次检测的体积为：0.1／0.09=Q273／V1×﹙17＋273﹚
得：V1=0.847241379 Q
第二次检测的体积：0.1／0.093= Q273／V2×﹙27＋273﹚
得：V2=0.8436 Q
残留率= V2／V1=0.8436 Q／0.847241379 Q=0.998=99.8％
答：该压力容器可以进行按装。

23、2#14000制氧机入塔空气量为78000m3/h，从V2阀旁通入污氮气管道的膨胀空气量为3000M3//h，氩馏份量为18000m3/h，，粗氩流量为505m3/h,粗氩含氧量为5PPM，精氩塔余气放空阀开阀为25%（余气放空流量计满量程为25m3/h),色谱化验精氩纯度为6PPMO2、4PPMN2，请问此时2#14000的氩提取率是多少？
已知空气中氩含量为0.932%

24、有两个水容积为400m3球形氮气贮罐，贮存有压力为2.0MPa（表压），温度为30℃的氮气，问球罐内共贮存多少标准立方米氮气？
答案：根据已知条件：P=2.0+0.1=2.1MPa T=30+273=303k V=2×400=800m3 TO=273k PO=0.1MPa
则：VO=PVTO/TPO=(2.1×800×273)/(303×0.1)=15136.6标准立方米
评分:已知条件列出2.5分，计算正确2.5分，全对5分

25、空气由二氮化碳、氧气、氮气和水蒸汽组成，若组成气的分容积VCO2=12.5米3，VH2=73米3，VH2O=8.5米3。求100米3空气中各组成气体的容积成分？
答案：γCO2=VCO2/V=12.5/100=12.5%
γN2=VN2/V=73/100=73%
γH2O=VH2O/V=8.5/100=8.5%
γO2=100%-γCO2-γN2-γH2O=6%
评分：（1～3）每项1分，（4）2分，全对5分。

26在参数为膨胀前空气压力P1=5.5atm，温度T1=130K，焓I1=2025Kcal/mol；膨胀机后空气压力P2=1 atm
，温度T2=90K，焓I2=1780 Kcal/mol ；查空气T-S图得绝热膨胀后焓I2S=1720 Kcal/mol的情况下，试计算
透平膨胀机的效率？
答案：①理论焓降：
ΔI理=I1-I2s=2025-1720=305Kcal/mol
②实际焓降：
ΔI实=I1-I2=2025-1780=245Kcal/mol
③膨胀机效率：
η=ΔI实/ΔI理=245/305=80.3%
评分：①②各2分；③1分，全对5分。

26、活塞式压缩机吸入压力为0.46Mpa（绝压），吸入温度为20℃，吸气量800 m3/h ，请问该压缩机的标
准排气量？
答案：已知：T1=20+273=293K P1=0.46MPa
V1=800m3/h T2=273K P2=0.1013MPa
则根据 P1V1/T1=P2V2/T2即V2=P1V1T2/P2T1=3385 m3/h
评分标准：①公式2分，②计算正确3分，全对5分