计算题1. 已知:某换热器热流入口温度158℃,出口温度90℃,冷流入口温度50℃,出口温度123℃,换热器换热面积为127.3m
2,传热系数为210kcal/m
2·h·℃,求该换热器的热负荷。
△t
1=158-123=35℃ △t
2=90-50=40℃
平均温差
热负荷Q=KA△t=210×127.3×37.4=999814.2kcal/h
答:该换热器的热负荷为999814.2kcal/h。
2. 在列管换热器中,两流体进行换热。若已知管内、外流体的平均温度分别为170℃和135℃;管内、外流体的对流传热系数分别为12000W/(m
2·℃)及1100W/(m
2·℃),管内、外侧污垢热阻分别为0.0002m
2·℃/W及0.0005m
2·℃/W。试估算管壁平均温度。假设管壁热传导热阻可以忽略。
管壁的平均温度由下列式子进行计算
t
w=164℃
答:管壁平均温度是164℃。
3. 已知某聚乙烯装置6月份共生产聚乙烯5000t,共消耗乙烯5200t,丙烯40t,LP-14溶剂油25t,试计算本月物料单耗。
乙烯单耗=5000/5200=0.962(t/t)
丙烯单耗=45/5200=0.076(t/t)
LP-14油单耗=25/5200=0.005(t/t)
答:乙烯单耗0.962(t/t);丙烯单耗0.076(t/t);LP-14单耗0.005(t/t)。
4. 已知燃料气的组成为:甲烷70%、乙烷10%、乙烯10%、丙烷10%,计算燃料气平均相对分子质量。
M=M1V1/V+M2V2/V+M3V3/V+M4V4/V=70%×16+10%×30+10%×28+10%×44=11.2+3+2.8+4.4=21.4
答:燃料气平均相对分子质量为21.4。
5. 某换热器平均温差为2℃,传热系数为46W/(m·℃),换热面积为30m
2,求该换热器的热负荷。
根据Q=KA△tm得:Q=46×30×2=2760W。
答:该换热器的热负荷为:2760W。
6. 在某换热器中用120KPa的饱和蒸汽加热苯,苯的流量为5m
3/h,从20℃被加热到70℃,若设备的热损失集中于饱和蒸汽一方,估计为Q
冷的8%,试求该换热器的热负荷。已知C
苯=1.75×10
3J/(kg·℃),ρ=855kg/m
3
Q冷=G苯C苯(t2-t1)=5×855/3600×1.75×103×(70-20)=104kW
答:该换热器的热负荷为104kW。
7. 将0.5kg/s 80℃的硝基苯通过一换热器,用冷却水将其冷却到40℃,试求该换热器的热负荷。已知C
硝基苯=1.6×10
3J/(kg·℃)
Q=G硝基苯C硝基苯(t2-t1)=0.5×1.6×103×(80-40)=32kW
答:该换热器的热负荷为32kW。
8. 对某项作业用LEC法进行风险评价,其中L值为0.5,E值为6,C值为15,判断该作业是否需要编写事故预案?
X=L×E×C=0.5×6×15=45<70
答:分值小于70为一般风险因素,不需编写事故预案。
9. 已知一批粉末的堆积密度是0.320g/cm
3,则这样的10t粉末的体积是多少立方米?
粉末体积=粉末重量÷粉末堆积密度=10000÷0.32=31250cm3=3.1m3。
答:粉末的体积是3.1m3。
10. 已知干燥循环气洗涤泵到聚合闪蒸罐的流量是2L/h,其回流量设定为15t/h,求干燥循环气洗涤泵的出口流量?
泵出口流量=2+15=17t/h
答:干燥循环气洗涤泵的出口流量为17t/h。
11. 已知一批粉末的堆积密度是0.310g/cm
3,则这样的10t粉末的体积是多少立方米?
粉末体积=粉末重量÷粉末堆积密度=10÷0.31=32m3
答:粉末的体积是32m3。
12. 已知一批10t粉末的体积是32m
3,则这样的粉末的堆积密度是多少g/cm
3?
粉末堆积密度=粉末重量÷粉末体积=10÷32=0.31g/cm3
答:粉末的堆积密度是0.31g/cm3。
13. 某生产高密度聚乙烯的化工厂,已知己烷精馏塔己烷进料为36t/h,塔底己烷采出为30t/h,求其精馏塔的回流比是多少?
答:此精馏塔的回流比为0.2。
14. 高密度聚乙烯装置增湿降温泵,为检验测得此泵扬程,以水为物料,已知出口压力为4.5MPa(表压)入口压力0.2×10
4Pa(真空表),出入口高差为0.2m,实测泵的流量为5m
3/h,吸入管和出口管管径相同,求该泵的扬程。(水的密度
=998.2kg/m
3)
根据伯努力方程可得
H=Z+(P表+P入)/Pg+(V12-V22)/2g
已知Z=0.2m
P表=45×9.81×104Pa
P入=0.2×9.81×104Pa
管径相同所以V2=V1
带入上式得
H=0.2+(450+0.2)×104/998.2×9.81+(V22-V12)/2g=460m
答:该泵的扬程为460m。
15. 已知高密度聚乙烯装置己烷单耗为15kg/TPE,本月聚乙烯产量为23000t,求本月的己烷消耗为多少?
根据
G=M×H=23000×15=345000kg
答:本月的己烷消耗量为345000kg。
16. 某生产高密度聚乙烯的化工厂,有一母液贮罐,已知母液进料入口管径为d=100mm,流速为V=150m/s,出料出口管径为d=125mm,要保证此母液贮罐液位不升不降,则出口流速要保证多少?
根据物料衡算W进=W出
W进=Φ1×d1×V1=1002×3.14×150
W出=Φ2×d2×V2=1252×3.14×V2
解得 V2=96m/s
答:出口流速保证为96m/s。
17. 设反应器的总压为2.4MPa,其中乙烯分压为0.83MPa,丁烯与乙烯的摩尔比为1.3%,氢气与乙烯的摩尔比为0.3%,其余为氮气,求氮气在循环气中的体积百分比?
丁烯分压=乙烯分压(丁烯/乙烯)=0.83×1.3%=0.01118MPa
氢气分压=乙烯分压(氢气/乙烯)=0.83×0.3%=0.00249MPa
反应器绝对压力=反应器表压+大气压=2.4+0.1=2.5MPa
则氮气分压=反应器绝对压力-各组分分压=2.5-0.83-0.01118-0.00249=1.65633MPa
氮气占反应器中的体积比:1.65633/2.5=0.6625=66.25%
答:氮气在循环气中的体积百分比为66.25%。
18. 已知生产DJM-1820时,循坏气中氢气/乙烯比值为0.165(mol/mol),丁烯/乙烯比值为0.330(mol/mol),反应器进行调组分时,如丁烯加入量为4200kg,则理论需加氢气多少kg?
丁烯摩尔数=丁烯质量÷丁烯摩尔质量=4200÷56=75kmol
氢气/丁烯=0.165÷0.330=0.5
氛气摩尔数=丁烯摩尔数×氢气/丁烯=75×0.5=37.5kmol
氢气质量=氢气摩尔数×氢气摩尔质量=37.5×2=75kg
答:理论需加氢气75kg。
19. 已知催化剂颗粒表面的气膜传热系数为421kJ/(m
2·h·K),气体的密度和比热容分别为:0.8kg/m
3和2.4kJ/(kg·K),试算催化剂表面气膜的传质系数。
已知:h
s=421kJ/(m
2·h·K),ρ=0.8kg/m
3,C
p=2.4kJ/(kg·K)
由公式:
,得:k
G=219.3m/h
答:传质系数为219.3m/h。
20. 设催化剂加料率为5kg/h,催化剂的活性为3500kg/kg,求聚乙烯树脂的理论灰分是多少?
反应产率=5×3500=17500kg=17.5t
理论灰分=催化剂加料量/反应产率=5/17500=0.0002857=285.7×10-6
答:聚乙烯树脂的理论灰分是285.7×10-6。
21. 某连续精馏塔,已知X
f=0.5,X
p=0.84,q线与平衡线的焦点坐标为(0.69,0.75),采用的回流比为最小回流比的2倍,求(1)回流比R;(2)精馏段操作线方程。
(1)由
,
已知X
q=0.69,Y
q=0.75,代入R
小=1.5,R=2R
小=2×1.5=3
(2)由
Y=0.75X+0.21
答:回流比是3;精馏段操作线方程是Y=0.75X+0.21。
22. 某连续精馏塔在压强为101.3kPa下分离苯一甲苯的混合液,已知处理量为15300kg/h原料液中苯的含量为45.9%,工艺要求馏出液的含量不小于94.2%,残液中苯的含量不大于4.27%(以上均以质量分数计),试求馏出液和残液的量。
F=P+W
F×XF=P×XP+W×XW
F=15300kg/h XF=0.459 XP=0.942 XW=0.0427
15300=P+W
15300×0.459=0.942P+0.0427W
P=7082.6kg/hW=8217.4kg/h
答:馏出液为7082.6kg/h,残液为8217.4kg/h。