请计算以下装置的设计变量数

❶ 什么是设计变量为什么在化工分离过程中需要先确定设计变量数

在化工分离过程中，需要先确定设计变量数的原因是为了确保分离过程能够被颤尘闹充分描述和优化。
化工分离过程通常涉及多个操作变量，如流量、温度、压力、物料组成等。这些操作变量的值直接影响着分离过程的效率和成本。因此，在设计分离过程时，需要明确这些操作变量，以便进行优化和控制。
确定设计变量数的过程可以帮助工程师和研究人员对分离过程进行系统分析和建模。首先，需要对分离过程的物理和化学原理进行深入理解，以确定哪些操作变量是关键的。其次，需要考虑实际生产过程中可能存在的各茄罩种不确定性和约束条件，如原料质量、工艺流程、设备技术等，以确定哪些变量可以被控制或优化。
在确定设计变量兄告数后，可以使用数学模型对分离过程进行分析和优化。这些模型可以基于质量守恒、能量守恒、物理化学平衡等原理，描述分离过程中各种变量之间的关系，并通过模拟和优化来寻求最佳的操作条件和参数。
因此，确定设计变量数是化工分离过程设计中的重要一步，可以帮助确保分离过程的高效和可持续性。

❷ 标准节流装置设计计算

我们以角接取压标准节流装置为例，说明节流装置的设计计算方法。

1.设计任务书

1)被测介质 过热蒸汽
2)流量范围 qmmax=250t/h
qm=200t/h
qmmin=100t/h
3)工作压力 p=13.34MPa(绝对)
4)工作温度 t=550°C
5)允许压力损失 δp=59kPa
6)管道内径 D20=221mm(实测)
7)管道材料 X20CrMoWV121无缝钢管
8)管路系统布置如图3-16所示。

要求设计一套标准节流装置。

2.设计步骤

(1)求工作状态下各介质参数 查表得工作状态下过热蒸汽的粘度η=31.83´10-6Pa•s，密度ρ=38.3475kg/m3，管道的线膨胀系数λD=12.3´1O-6mm/(mm•°C)，取过热蒸汽的等熵指数k=1.3。

(2)求工作状态下管道直径

D=D20[1+λD(t-20)]

=221[1+12.3´10-6(550-20)]=222.44mm

(3)计算雷诺数ReD

ReD=0.354qm/(Dη)

=0.354´200000/(222.44´31.83´10-6)=107

(4)选取差压上限 考虑到用户对压力损失的要求，拟选用喷嘴，对于标准喷嘴，可根据式(3-33)取

Δpmax=3δp=3´59=177kPa

选用最靠近的差压系列值，取Δpmax=160kPa，对应正常流量下的差压Δp为

Δp=（200/250）2´160=102.4kPa

(5)求不变量A2

(6)设C0=1，ε0=1

(7)据公式

进行迭代计算，从n=3起，Xn用快速弦截法公式

进行计算，精度判别公式为En=δn/A2，假设判别条件为|En|≤5 ´ 10-10(n=1，2，…)，则Xn；βn；Cn；εn；δn；En的计算结果列于表3-11。

当n=4时，求得的E小于预定精度，因此得

β=β4=0.6922131

C=C4=0.9399332

(10)求d20 设喷嘴材料为1Cr18Ni9Ti，查表得λd= 18.2×10-6，则

(11)确定安装位置 根据β=0.7和管路系统，查表3-1可得

根据实际管路系统情况，可将节流装置安装在任务书中图示位置上。但节流件前直管段长度l1不满足长度要求，在流出系数不确定度上应算术相加±0.5%的附加不确定度O

假设温度，压力的测量不确定度为±1%，则δρ/ρ=±1%。

3.50±%4

❸ 某科研小组设计了如图所示的实验装置，并进行了以下实验：①将此装置放于黑暗处一昼夜后，移至适宜自然光

（1）植物具有蒸腾作用，水分以气体的形式通过叶片的气孔散失到大气中，装置中两瓶上的液体一方面是瓶中的叶片通过蒸腾作用散失的，另一方面是瓶中的溶液中也有水分，在阳光的照射下，通过蒸发也可以在瓶内壁凝结成水珠．
（2）实验前要将此装置放到黑暗片一昼夜，目的是除去叶片内原有的淀粉，如果叶片内残留有以前光合作用制造的淀粉，实验结果就会不明显，为了排除原有淀粉的干扰，放到黑暗片一昼夜，植物叶片就不能进行光合作用，只进行呼吸作用消耗淀粉，原来的淀粉消耗完后，就不会干扰实验，使实验结果更加明显．
（3）酒精能溶解叶绿素．这样处理后，摘取一片部分遮光的叶片，除去不透光纸片后，将叶片放入酒精中隔水加热．使叶片中的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色．
（4）向叶片滴加碘液的目的是根据淀粉遇碘变蓝色的特性，检验是否产生淀粉．观察现象之前，用清水冲掉碘液的目的是碘液本身有颜色去掉碘液颜色的干扰，便于观察叶片颜色的变化，使实验现象明显．实验现象：叶片见光（未遮盖）部分，遇碘变蓝，说明叶片见光部分进行光合作用，制造有机物──淀粉；叶片遮光部分，遇碘不变蓝，说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件．
（5）乙组装置与丙组装置的区别是丙里面是清水，乙里面是氢氧化钠溶液，由于氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳，而清水没有此功能，故乙、丙两装置内丙里面有二氧化碳，乙里面没有二氧化碳．因此乙、丙两装置中的叶片所处的环境，惟一变量是二氧化碳，由于乙叶片所处的环境没有二氧化碳，而二氧化碳是进行光合作用的原料之一，所以乙叶片由于缺乏原料而不能正常进行光合作用，不能制造有机物淀粉，因此遇碘不能变蓝色．而丙叶片由于环境中有二氧化碳进行光合作用制造了淀粉，故遇碘变蓝色．该对照组证明了光合作用需要二氧化碳．
（6）光合作用是绿色植物通过叶绿体利用光能把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并使放出氧气的过程；呼吸作用是细胞内的有机物在氧的作用下分解成二氧化碳和水并释放出能量的过程，一般情况下光合作用大于呼吸作用，有利于有机物的积累．通过以上实验结果分析原因可能是：三片叶都要进行 呼吸作用，其强度大于或等于光合作用，结果光合作用的产物不能积累，所以实验中看不到变蓝的现象．
（7）光合作用的概念；绿色植物利用光提供的能量，吸收二氧化碳和水分，在叶绿体中合成了淀粉等有机物，并且把光能转变成化学能，储存在有机物中，同时释放出氧气的过程．光合作用的公式为：二氧化碳+水