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化工原理练习题化工原理练习题1、流体流动(思考题)1、(流型判断)

(1)空气质量流量一定,在换热器中从30升高至60,其沿管长流速u(增大),密度(减小),u(不变),粘度(升高),Re(减小)。

(2)水在某管路中流动,u不变,水温从30升高至60,Re数将(升高)。

2、已知水的质量流量为ms,原管输送时Re=1800为层流,改造时拟选用的管径d2=0.4d1,流动状态为()。

3、流体在非等径管中作定常流动,若d1=2d2,则Re2()Re1。

4、(能量损失)理想流体在下述各种情况下流动,判断静压的变化。

5、如图,实际流体在等径管中流动,在等长度的A、B、C三段安装U型压差计:

(1)流体流过三段的阻力:

HfA()HfB()HfC

(2)流体流过三段的压差:

pA()pB()pC(3)压差计的读数:

RA()RB()RC(仅反映阻力)6、一定质量流量的流体,从A流向B时,U型压差计读数为R1;若流向改为从B流向A,测得读数为R2,则

(1)R1()R2;A.大于B.等于C.小于D.R1=-R2

(2)图示R值反映的是()。

A.压差B.阻力C.动压头变化D.阻力与动压头变化7、如右图:

(1)关小阀1,流量(),p1(),p2();

(2)关小阀1,开大阀2,流量不变,p1(),p2(),p3()。

8、流体在阻力平方区流动,其他条件不变,若流量增大,则Re(),(),hf()。

9、一转子流量计,当流量为2m3/h时,转子上下端压差为20mmHg,那么,当流量增加至5m3/h时,转子上下端压差为()。

10、

(1)圆形直管中,若流量增大一倍,层流时阻力损失为原来的();完全湍流时阻力损失为原来的();

(2)圆形直管中,质量流量不变,若管径为原来的1/2,层流时阻力损失为原来的();完全湍流时阻力损失为原来的()11、某保温桶,阀1开,阀2关,流完时间为2h;阀1、2全开,流完时间为()。

12、高位槽送水,液面恒定,总管很长,支管很短,阀1开,阀2关,流量为V1;若阀1、阀2都开,流量为V1(),流量为V2(),总流量为V()。

13、在总流量不变的条件下,规格相同的两根管串联时的压降为并联时压降的()倍:

(1)层流:

pf串()pf并

(2)光滑管,湍流():

pf串()pf并(3)完全湍流:

pf串(?

)pf并14、(是非)直管阻力仅发生在流体内部,但动量传递的结果形成了与壁面的摩擦力。

(是)15、(是非)相对粗糙度愈小的管道,达到阻力平方区的Re愈小。

(是)16、

(1)无论是静止的流体,还是运动的流体,都具有粘性;

(2)粘性只在流动运动时才表现出来。

以上正确的说法是(b)A.两种都对B.

(1)对

(2)不对C.

(2)对

(1)不对D.

(1)

(2)都不对17、当p1=p2,如右图,判断流体的流向是()。

18、已知d1=2d2,l1=2l2,并且为层流流动,那么pf1/pf2=(),u1/u2=(),ms1/ms2=()。

19、(是非)充分发展球体的管流中整个管截面都属边界层。

()20、(是非)边界层发展至管中心汇合时,边界层内流已发展为湍流,湍流边界层靠近壁面处仍有一层流底层。

()2、流体输送机械1、液体粘度增大时,离心泵的流量(),扬程(),功率(),效率();液体密度增大时,离心泵的流量(),扬程(),功率(),效率()。

2、对离心泵的叶轮进行切削,使直径由D1变为D2,D2=0.9D1,则流量Q2()Q1,扬程H2()H1,功率N2()N1。

3、安装在管路中的离心泵,其他条件不变,所送液体温度升高,泵发生汽蚀的可能性();若贮槽液面上方压强升高,泵发生汽蚀的可能性()。

4、IS100-65-200,在流量为100m3/h,汽蚀余量为3.5m;IS100-65-250,在流量为100m3/h,汽蚀余量为3.8m;安装条件相同,问哪台泵抗汽蚀性能好()。

5、如图,管路中装有离心泵:

使用阀1调节流量易造成();若阀2关小,管路所送流量(),泵扬程(),泵出口压力表读数()。

6、理论上往复泵的压头与()有关,与?

()无关。

7、管路中装有往复泵,应使用()来调节流量;当流量增大时,其压头()。

8、往复压缩机的余隙系数增大,容积系数();压缩比增大,容积系数()。

9、(是非题)

(1)离心泵的轴功率一般随流量增大而增大,当出口阀关闭,流量为零时,轴功率也为零。

()

(2)离心泵的汽蚀是由于启动前没有灌泵引起的。

()10、下列各泵属正位移泵的有。

A.离心泵B.螺杆泵C.齿轮泵D.油泵E.轴流泵11、(是非题)

(1)离心泵并联的台数愈多,流量增加的愈多;()

(2)离心泵串联的台数愈多,压头愈大;()(3)两台相同型号的泵并联,流量为单台泵的2倍。

()12、管路特性曲线为He=A+BQ2,B0,当离心泵的转速增大10%时,流量(),扬程()。

3、搅拌1.均相物系常用-_来度量搅拌的效果,非均相物系常用_来作为搅拌的评价标准。

2.搅拌器应具备两个功能:

_和_。

3.对于低粘度液体,若要求在大尺度上的宏观均匀,希望在搅拌釜内形成_,此时采用_较合适;若要求在小尺度上的均匀混合,则希望在搅拌釜内形成_流动,此时采用_较合适。

4.对于高粘度液体,常采用_搅拌器。

5.要提高液流的湍动程度,可采取的工程措施:

_、_、_和_。

6.功率曲线的应用条件:

_。

7.在消耗相等功率的条件下,为有利于宏观混合,可采用_的搅拌器,为有利于小尺度上的调匀,可采用_的搅拌器。

8.选择搅拌器放大准则的基本要求是_。

4、流体通过颗粒层的流动(思考题)1、某圆柱体催化剂,直径和高度相等,比表面积为()。

2、某正方体颗粒边长为a,其体积当量直径为(),形状系数为()。

3、颗粒群的平均直径是如何求出的?

4、颗粒群固定床的空隙率()单一直径颗粒构成的固定床。

在当量直径相同条件下,形状系数愈大,则颗粒乱堆形成的空隙率()。

5、在饼层过滤中,真正发挥拦截颗粒作用的主要是()而不是()。

6、用板框过滤机进行恒压操作,随过滤时间增加,滤液量(),过滤速率()。

7、在恒压过滤中,介质阻力忽略不计,时间得滤液V。

现过滤压差提高一倍,过滤时间相同,滤液量为();若滤液量不变,需过滤时间()。

8、恒压过滤,介质阻力忽略不计。

(1)若过滤时间加大一倍,过滤速率为原来的();

(2)若滤液粘度增大一倍,同样时间下过滤速率为原来的()。

A.2B.1/2C.1/D.49、转鼓真空过滤机,转速降低一倍,则每转一周所得滤液量为原来的();每小时所得滤液量为原来的(),滤饼厚度为原来的()。

10、某板框过滤机,洗液量加大一倍,洗涤时间为原来的()。

A.1/2B.2C.1D.实际设计中,确定洗液量应依据()。

A.洗涤时间B.洗涤速率C.洗液中含压滤液的浓度D.无法判断11、对于可压缩滤饼,靠近滤布处的孔隙率()。

12、板框过滤机,恒压过滤,若介质阻力忽略不计,过滤20分钟,得滤液8m3;再过滤20分钟,可再得滤液()。

A.8m3B.4m3C.3.3m3D.11.3m35、颗粒的沉降和流态化(思考题)1、直径为d的颗粒在水中的沉降速度在空气中的沉降速度。

2、某含尘气体需除尘并预热,然后进入反应器,工艺流程应为。

A.先除尘,后预热B.先预热,后除尘3、右图(a)和(b),气流中含尘粒子的沉降速度,颗粒运动速度。

4、某降尘室在斯托克斯区能完全除去50mm的颗粒;当流量增大一倍时,能完全除去的颗粒直径为。

5、在某降尘室中插入一块隔板,生产能力不变,dmin=dmin;dmin不变,V=V。

6、某旋风分离器,直径为1000mm,现拟用两个直径相同的旋风分离器操作,要求生产能力不变,进口速度也不变,应选用分离器并联,其分离效果单个大直径的分离器。

7、含尘气体通过一长4m、高0.4m的降尘室,要求全部除去的颗粒的沉降速度为0.05m/s,生产能力为0.4m3/s;降尘室宽度,气流速度最大为。

8、当进口气速一定时,旋风分离器的直径愈大,其分离因数;转速一定的离心机随直径增大,分离因数。

9、选择旋风分离器主要尺寸的根据是、。

10旋液分离器用于分离物系;和旋风分离器相比,其特点为直径,长度。

11在流化床阶段,表观气速增大,床层的空隙率;床层的压降;床层高度。

A.增大B.不变C.减小D.无法确定12流化床的主要优点为和;设计中要注意避免的缺陷为和。

13提高流化质量的措施有哪些?

14气力输送中气体速度必须颗粒的沉降速度;气速过大造成;气速过小易造成。

6、传热1、温度升高,下列各物质的导热系数如何变化:

铜,砖,水,空气,苯2、如图,已知三层平壁的厚度相同,温度分布如图所示,问哪层的导热系数最大?

哪层的导热系数最小?

3、层与层之间接触热阻存在,会使导热量?

4、为了减少热损失,应将导热系数小的保温材料放在。

5、某套管换热器,管内流体流量增大一倍,管内流体的对流给热系数为原来的倍。

6、若管内流体导热系数增大一倍,对流给热系数为原来的倍。

7、质量一定的流体在圆管内湍流流动,选用d1=40mm和d2=50mm的圆管,判断:

12。

8、某换热器,设计时将1管程改为2管程,管内流体的对流给热系数为原来的倍,流动阻力为原来的倍。

9、用饱和水蒸气加热时,经过一段时间后,发现传热热阻迅速增大,这可能是由于所引起的。

10、提高沸腾传热的操作压强,而维持过热度不变,则对流给热系数。

11、物体的黑度愈大,在温度一定时,则辐射能力,吸收能力。

12、黑体的表面温度从300提高至600,其辐射能力为原来的倍。

13、设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法,挡板材料黑度愈低,热损失。

14、为了减少制冷设备的热损失,保温层外所包的一层金属板应该是:

A、表面光滑,颜色较浅B、表面粗糙,颜色较浅C、表面光滑,颜色较深D、表面粗糙,颜色较深15.用火炉烧开水,壶底温度。

16.如图表示固定管板式换热器的两块管板侧视图。

此换热器为管程,管程流体走向为。

17.某换热器由于污垢热阻增大,使传热系数K减少10%,若维持冷、热介质出口温度不变,则流体的处理量为原来的倍。

18.为了使房间内形成充分自然对流,使温度一致,

(1)空调应放在房间的部;

(2)暖气片应放在房间的部。

19.水蒸气冷凝加热气体,K值;壁温取决于。

20.水蒸气冷凝加热气体,若气体流量增大一倍,会使气体出口温度;冷凝液量;若气体流量增大一倍,同时要求气体出口温度不变,可采取。

7、蒸发(思考题)1蒸发操作的特点有、。

2写出三种循环型蒸发器的名称:

3采用强制循环式蒸发器以提高循环速度的目的是,。

4写出三种单程型蒸发器的名称:

这种类型的蒸发器特别适用于。

5升膜式蒸发器的优点是,特别适合于处理溶液,但不适合于处理。

6循环型蒸发器的共同特点是,特别不适合于处理。

7蒸汽的经济性是指。

8根据加热方式的不同,多效蒸发的流程主要有、。

9蒸发设备的生产强度是指。

提高生产强度的途径有、。

10采用多效蒸发,其经济性、生产强度。

11一双效并流蒸发器,冷凝器操作温度为,系统的总温度差损失为,第一、二效的有效温差分别为及。

则第一效的溶液沸点温度为;第一效的生蒸汽温度为。

?

12在三效并流加料蒸发流程中,从第一效至第三效,溶液浓度将愈来愈,蒸发室的真空度将愈来愈,溶液的沸点将愈来愈,各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈。

13在相同的操作条件和相同的蒸发任务下:

与单效蒸发相比,多效蒸发的优点是。

与多效蒸发相比,单效蒸发的优点是。

14一连续操作的蒸发43溶液的单效蒸发器,加热蒸汽压力为100(表压),蒸发室压力为20(绝对),正常操作条件下,完成液浓度为40,现发现完成液浓度变稀,经检查加料量、加料液浓度与温度均无变化,试举出四种可能引起问题的原因();();();()。

15与常压蒸发比较,真空蒸发的优点是。

16多效蒸发中的最佳效数含意是。

17为提高蒸发过程的加热蒸汽的经济程度,可采用;措施。

18多效蒸发操作中效数有一定限制,这是由于。

19多效蒸发的效数受到技术上的限制,主要是因为存在;多效蒸发是以牺牲设备的已换取加热蒸汽的经济性。

20蒸发设备操作时,温差损失一般包括,。

21绘出三效并流加料蒸发装置流程示意图,标出各流股的名称,并说明并流加料的优缺点。

22绘出三效逆流加料蒸发装置流程示意图,标出各流股的名称,并说明逆流加料的优缺点。

8、吸收(习题)1、在图上画出下述过程改动前后的操作线、平衡线,并标明各点的坐标。

(1)设计时将吸收剂总量的1/2改由塔中部加入(图1);

(2)设计时将吸收液总量的1/10再循环至塔顶加入(图2)。

2、某填料吸收塔内,用清水逆流吸收气体混合物中的组分A,入塔气体组成为0.03(摩尔分率,下同)操作条件下物系的平衡关系为y=1.3x,当操作液气比为1.3时,出塔气体组成为0.006。

吸收过程为气膜控制,已知KyaG0.7,求:

(1)传质单元数NOG;

(2)现在需要进一步降低出塔气体组成,若其他条件不变,拟增加一个完全相同的塔,试计算以下两个组合方案的气体出口浓度两塔并联,气、液流量平均分配;两塔串联。

3、用纯水吸收空气氨混合物中的氨,氨浓度为0.05(mol%,下同),吸收率为95%,要求塔底液体中含氨不低于0.05,已知y*=0.95x,计算:

(1)当G=0.02kmol/m2s,Kya=210-2kmol/m3s时的填料层高度;

(2)采用部分吸收液再循环流程,新鲜吸收剂量与循环吸收液量之比L/LR=20,Kya、气量均不变,求填料层高度;(3)若在填料层高度为19m的塔中操作,G、L不变,循环比L/LR=20,此时出塔气体和液体的浓度为多少?

为多少?

4、教材习题18。

5、下述过程改动前后的操作线、平衡线,并标明各点的坐标。

(1)操作时吸收塔温度升高;

(2)操作时解吸塔温度升高(右图)。

6、有一吸收塔,填料层高3米,操作时P=1atm,T=20,用清水吸收空气中氨,G=580kg/m2h,其中含氨6%(体积),=99%;水L=770kg/m2h;平衡关系y=0.9x;KyaG0.8,且与液体流量无关,计算下述条件变化,对吸收率有何影响?

(1)操作压力增加一倍;

(2)液体流量增加一倍;(3)气体流量增加一倍;(4)温度增加一倍,此时m=1.3。

7、已知某填料塔直径为1m,填料层高度4m,用清水吸收空气混合物中某可溶组分,该组分进口浓度为8%,出口浓度为1%(均为mol%),混合气流率为30kmol/h,操作液气比为2,相平衡关系为y=2x,求:

(1)操作液气比为最小液气比的多少倍?

(2)气相总传质系数Kya?

(3)若塔高不受限制,最大吸收率为多少?

8、某填料吸收塔内,用含溶质0.0002(摩尔分率,下同)的溶剂逆流吸收气体混合物中的组分A,入塔气体组成为0.02,回收率为95%,操作条件下物系的平衡关系为y=2x,操作液气比为3.2,吸收过程为气膜控制,已知KyaG0.8,求:

(1)若解吸不良使吸收剂浓度增高至0.0004,回收率为多少?

塔内传质推动力有何变化?

(2)气体流率增加20%,而其他条件不变,回收率又为多少?

(3)入塔气体组成增加为0.025时,为保证气体出塔浓度不变,吸收剂用量应增加为原用量的多少?

9、教材习题228、吸收(思考题)1、对常压、低浓度溶质的气液平衡系统,当温度一定,总压增加时,亨利系数E,H,相平衡常数m;当压力一定,温度降低时,E,H,m。

2、溶质A,摩尔分率xA=0.2的溶液,与压力为2atm,yA=0.15的气体接触,此时的平衡关系为PAe=1.2xA,此时将发生过程。

用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为y=,x=。

若系统温度增加,则x将。

3、图中按双膜理论示意画出用水吸收氨空气混合气中的氨时,相界面及两侧的分压pA分布与浓度CA分布,并注明界面i处pi与Ci的关系(设亨利定律适用,主体为湍流)。

3、通量式:

的使用条件:

5、某逆流吸收塔,用纯溶剂吸收混合气中的易溶气体,设填料塔为无穷高,入塔气体组成y1=8%(体积),平衡关系为y=2x,若L/G=2.5时,吸收率=%,若L/G=1.5时,吸收率=%。

6、S1,S2,S3分别为难溶、中等、易溶气体的解吸因数,吸收过程中,操作条件相同,则解吸因数的大小顺序为。

7、右图示为同温度下,A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。

由图知,溶解度大小顺序为,因为:

8、传质理论中有代表性的三个模型分别为,和,在吸收中的理论分析中,当前仍采用模型作为基础。

9、低浓度气体吸收过程,已知相平衡常数m=1,气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=210-4kmol/m3s,kxa=0.4kmol/m3s,该吸收过程为膜阻力控制,气膜阻力占总阻力的百分数为,该气体为溶气体。

10、对气膜控制的吸收过程,若系统的溶质摩尔分率不变,且亨利定律适用,压力增加,则KG,Ky;而对液膜控制系统,压力增加,则KG,Ky。

11、写出吸收操作中对吸收剂的主要要求中的四项:

、和?

及。

12、对难溶气体,液相一侧的界面浓度xi接近于,而气相一侧的界面浓度yi接近于。

13、易溶气体吸收时,欲提高总传质系数,可采用的措施为。

14、吸收塔的填料层高度计算中,表示填料效能高低的量是,而表示传质任务难易程度的量是。

15、漂流因数可表示为,它反映了,单向扩散中的漂流因数1。

16、根据以下双塔吸收的三个流程图,分别作出其平衡线和操作线的示意图,并说明各自适用于哪些情况。

设吸收液最初不含溶质。

17、下图为吸收、解吸联合操作的流程及操作线、平衡线,操作中若提高解吸塔温度,而吸收塔温度及其它操作条件不变,试在原图中绘出在新工况下的吸收及解吸操作线和平衡线。

18、含低浓溶质的混合气体与溶剂进行并流吸收,如图:

(1)在yx图上示意画出操作线标明端点;

(2)标出用气相组成表示的塔顶及塔底推动力;(3)若L/G增加,示意画出操作线的变化。

19、操作中的吸收塔,某难溶物质的平衡线与操作线如上右图,若L/G、x2不变,但操作压力降低,画出操作线、平衡线的变动情况,此时HOG,NOG,气相出口y2将,液相出口x1将。

20、如低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数NOG=1,则意味着此塔的气相进出口摩尔分率差y1y2将等于。

21、低浓度气膜控制系统,在逆流操作中,若其它操作条件不变,而入口液体组成x2增加时,则NOG,HOG,y2,x1。

A增加,B下降,C不变,D不一定22、在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气,当水泵发生故障使水量减少,则HOG,NOG,h,x1,y2。

A增加,B减少,C不变,D不一定23、吸收操作线位置随而变化。

A操作温度,B操作压力,C操作液气比,D填料结构24、对解吸因数S=0.5的系统,且y=mx,当逆流吸收、塔高为无穷,入口气体的y1将y1e,出口气体y2将y2e。

A大于,B等于,C小于,D不一定25、采用化学吸收,可使原来物理吸收系统的液膜阻力,气膜阻力。

A增加,B减少,C不变,D不一定26、常压25下,体系符合亨利定律,E=0.15104atm,若气相溶质A的分压为0.054atm的混合气体分别与

(1)溶质A浓度为0.002kmol/m3的水溶液;

(2)溶质A浓度为0.001kmol/m3的水溶液;(3)溶质A浓度为0.003kmol/m3的水溶液接触,求三种情况下,溶质A在两相间的转移方向。

(4)若将总压增至5atm,气相溶质A分压仍保持原数值,与溶质A的浓度为0.003kmol/m3的水溶液接触,A的传质方向又如何?

27、某填料塔中用清水逆流吸收丙酮-空气混合气中的丙酮。

原工况下,进塔气体中含丙酮1.5%(摩尔分率,下同),L/G=1.5(L/G)min,丙酮回收率可达99%,现气体入塔浓度降为1.0%,进塔气量提高20%,吸收剂用量及入塔浓度、操作条件均不变,平衡关系服从亨利定律,KyaG0.8,求:

(1)新工况下丙酮的回收率;

(2)若回收率仍为99%,新工况下所需填料层高度为原来的多少倍?

28、用填料塔吸收苯-空气中的苯,入塔混合气量为940Nm3/h,含苯5%(体积),操作条件为常压,25;吸收剂纯煤油的用量是最小用量的1.5倍,已知Kya=0.035kmol/m3.s,y=0.14x,煤油平均分子量Ms=170,塔径0.6m,要求回收率=95%。

求:

(1)吸收剂用量kg/h;

(2)溶液出口浓度;(3)填料层高度;(4)若要提高回收率可采取哪些措施?

并说明理由。

9、精馏(思考题)1、蒸馏过程用于分离,其分离依据是。

2、txy图是如何得到,根据相律,下左图中A、B、C三点的自由度各为多少,A、B、C、D、E分别处于什么状态。

3、在txy图上定性表示一股组成为y0的饱和蒸气与一股为x0的饱和液体进行混合后的结果。

若生成的新的气、液两相组成为y1和x1,则y1y0,x1?

x0。

4、拉乌尔定律的关系式为,它适用于;挥发度的定义式为,相对挥发度的定义式为,什么条件下:

5、在具有最高和最低恒沸点的双组分物系中,恒沸点处的特征为其a值为。

6同一二元物系,当总压升高时,混合液泡点温度将,各组分的饱和蒸气压,组分间挥发度,因此,压力升高将精馏分离。

7、一定F、xF的双组分理想溶液,采用平衡蒸馏和简单蒸馏两种方法处理,当最终残液组成相同时,试比较最终温度,馏出液平均组成,馏出液量。

8、在精馏塔中取相邻三块理论板,自上而下为n-1、n、n+1,若T表示露点,t表示泡点,则Tntn,Tntn-1,Tn+1Tn。

9、在精馏塔任一理论板上,离开的气相露点温度离开的液相泡点温度,进入此板的气相露点温度离开此板的气相露点温度,精馏塔底温度一定塔顶温度,原因。

10、连续精馏过程进料热状况可有种,已知q=0.7,说明是进料,加料中液体量与总加料量之比为。

11、设计时,若保持xD不变,易挥发组分的回收率不变,加大回流比,N将提高加料温度,N将,提高操作压力,N将,增加进料量10%,N将。

12、精馏塔操作时,增加塔釜蒸气用量,而F、xF、q、L不变,则精馏段L/V,提馏段L/V,塔顶xD,塔底xW?

(用图表示)。

13、某二元混合液,进料量为100kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶xD=0.9,在塔顶产品产量最大时,塔底残液量为。

14、在连续精馏塔中,进行全回流操作,测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7,xn=0.5,已知a=3,则yn=,xn*=,第n板液相单板效率EmL=。

15、二元理想物系精馏时,若F、xF、xD、xW一定,将饱和液体进料改为饱和蒸气进料,则最小回流比;若在相同回流比下,理论板数,塔釜热负荷,塔顶冷凝器热负荷。

16如右图:

a点表示,b点表示,c点表示,ab线段表示,bc线段表示,由abc能看出该板位于段。

17、恒沸精馏与萃取精馏主要针对和物系,加入或,以改变原物系。

18、两组分的相对挥发度愈小,则表示该物系分离愈。

A、容易B、困难C、完全D、不完全19、某二元混合物,液相组成xA=0.4,相应泡点为t1,气相组成y=0.4,相应露点为t2,则。

A.t1t2?

B.t1=t2C.t1xD2B.xD1=xD2C.xD11,则

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