流体流动至传热例题

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1、例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；（2）第一蒸发器送出的溶液浓度。解：首先画一个流程图表示进行的过程用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。划定衡算的范围为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。1/111《化工原理》电子教案/第一章W1W2F0=5000kg/hFF21蒸发器1蒸发器2x0=0.12x1x2=0.3选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）

2、由于连续操作，以1小时为基准。2/111《化工原理》电子教案/第一章确定衡算对象此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。对盐作物料衡算：FxFx0022对总物料作衡算：5000FWW212代入已知数据，得：50000.120.3F2F2000kg/h2WW3000kg/h12由题意知W1.05W21W1463.4kg/hW1536.6kg/h123/111《化工原理》电子教案/第一章求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。对盐作物料衡算：F0x0

3、F1x1对总物料作衡算：FWF011代入已知数据，得：50000.12Fx1150001463.4F1解得：F3536.6kg/h1x0.169716.97%14/111《化工原理》电子教案/第一章衡算方法（1）、绘流程图方框、带箭头的物流线、物流的参数（2）、划定衡算范围力图使衡算简单（3）、规定衡算基准（4）、列出衡算式并求解5/111《化工原理》电子教案/第一章2、热量衡算(energybalance)依据：能量守恒定律（lawofenergyconservation）即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损

4、失的热量之和。QQQI0L——热量衡算通式或写成(wH)I(wH)0QL6/111《化工原理》电子教案/第一章热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定衡算范围及衡算基准。此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上选0℃为基准温度，并规定0℃时液态的焓值为零。7/111《化工原理》电子教案/第一章例：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg·℃）的某溶液自25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120℃的饱和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热

5、损失占水蒸气所提供热量的百分数。解：根据题意画出流程图120℃饱和水蒸气0.095kg/s25℃溶液80℃溶液换热器1.0kg/s1.0kg/s120℃饱和水0.095kg/s8/111《化工原理》电子教案/第一章基准：1s在图中虚线范围内作热量衡算120℃饱和水蒸气的焓值为2708.9kJ/kg，120℃饱和水的焓值为503.67kJ/kg。在此系统中输入的热量：QQQI12蒸气带入的热量：Q0.0952708.9257.3kw1溶液带入的热量：Q1.03.5625089kw2Q257.389346.3kwI

6、输出的热量：QQQO349/111《化工原理》电子教案/第一章冷凝水带出的热量：Q0.095503.6747.8kw3溶液带出的热量：Q41.03.56800284.8kwQ0Q3Q447.8284.8332.6kw根据能量衡算式，有：QIQ0QLQLQIQ0346.3332.6kw13.7kw13.7热量损失的百分数=6.54%257.347.810/111《化工原理》电子教案/第一章例：用3种压差计测量气体的微小压差P100Pa试问：1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R

7、为多少？11/111《化工原理》电子教案/第一章2）用倾斜U型管压差计，θ=30°，指示液为苯，其读数R’为多少？3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R〃为多少？R〃为R的多少倍？33已知：苯的密度c879kg/m水的密度A998kg/m计算时可忽略气体密度的影响。解：1）普通管U型管压差计P100R0.0116mCg8799.80712/111《化工原理》电子教案/第一章2）倾斜U型管压差计'P100R0.0232mgsin308799.8070.5C3）微

8、差压差计"P100R0.0857mg9988799.807AC故："R0.08577.39R0.01161