化工原理练习试题三答案.doc

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1、化工原理练习题三参考答案班级:学号:姓名:一、填空1、间壁式换热器的传热过程是热流体对间壁面的对流传热、间壁的热传导、间壁面对冷流体的对流传热2、有相变时的对流传数系数比无相变时大,粘度μ值越大,对流给热系数小。3、二流体逆流流动,T1=300℃,T2=200℃,t2=180℃,t1=25℃,Δtm=145.8℃4、间壁二侧流体的传热过程α1 、α2值相差大α1<<α2,K值总是接近α1那侧的。5、某保温材料λ=0.02J/(m·s·K),厚度为300mm,测得低温处to=80℃,单位面积导热速率为30J/(m2·s),求高温处t1

2、=530℃。6、平壁稳定热传导过程,通过三层厚度相同的材料,每层间温度变化如图所示。试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序λ3>λ1>λ2 ,以及每层热阻的大小顺序R2>R1>R3  。7、列管式换热器中,用饱和水蒸气加热空气,则传热管的壁温接近饱和水蒸气的温度,总传热系数K的值接近空气传热膜系数。8、固定管板式列管换热器中,压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走管程。9、绝对黑体的发射能力与绝对温度4方成正比。10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B,某温度曲线如图所示,则A层导热系数小于B层导热系数,将A层材料放在里层时保温效果较

3、好。11、沸腾传热可分为三个区域,它们是自然对流、核状沸腾和膜状沸腾。应维持在核状沸腾区内操作。12、完成以下方程,并指出吸收系数的单位:吸收速率速率方程吸收系数的单位NA=kL(Ci—CA)m/sNA=KG(pA—p*A)kmol/(m2.s.kPa)NA=KY(Y—Y*)kmol/(m2.s)13、假设气液界面没有传质阻力.故pi与ci的关系为呈相平衡。如果液膜传质阻力远小于气膜的,则KG与kG的关系为相等,在填料塔中,气速越大,KG越大,扩散系数D越大,KG越大。14、用水吸收空气中少量的氨。总气量V、气温t及气体组成Y1,Y

4、2(进出口)均不变,而进塔水温升高后:总传质单元数NOG:增大总传质单元高度HOG:不变最少液气比(L/V)min:增大相平衡常数m:增大15、漂流因数表示式为P/PBm,它反映整体移动对传质的影响。当混合气体中组分A的浓度很低时,漂流因数近似为1。当A浓度高时,漂流因数大于l。16、在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时,减少吸收剂用量,则传质推动力将减小,操作线将靠近平衡线、设备费用将增大。17、某逆流吸收塔用纯溶剂吸收混合气中易溶组分,设备高为无穷大,入塔Y1=8%(体积),平衡关系Y=2X,问(1)液气比为2.5时,

5、吸收率=100%,(2)液气比为1.5时,吸收率=75%。二、在内管为φ180×10mm的套管换热器中,每小时将3500kg的热水从l00℃冷却到60℃,冷却水进口温度为40℃,出口温度为50℃,传热系数K为8380kJ/(m2.h.K),水的平均比热容为4.19kJ/(kg.K),求:(1)冷却水用量;(2)并流时,两流体平均温差(3)逆流时,两流体平均温差(4)并流时,所需管长;(5)逆流时,所需管长;三、一套管换热器,用196kPa的水蒸气加热某料液,料液在φ54×2mm的管道中流动,水蒸气在管外冷凝,己知料液进口温度为30℃

6、,出口温度为60℃,流量为4000kg/h,已知料液对管壁的传热系数为500w/m2K,蒸汽对管壁的传热系数为10000W/m2K;管内壁的污垢热阻为0.0004m2K/W,忽略管壁及管外污垢的热阻。求:(1)以上换热器的管壁平均温度为多少?(2)若蒸气改为150kPa,问此时料液出口温度为多少?已知:①196kPa时水蒸气饱和温度为120℃;150kPa时为109℃。②料液的定压比热cP=1.9kJ/kg·K,水蒸气汽化潜热为2200kJ/kg。③改变条件后认为液体物性不变,传热系数不变。四、某填料塔用纯轻油吸收混合气中的苯,塔截

7、面积为1m2,的进气量为1000标准m3/h,进料气体含苯5%(体积百分数),其余为惰性气体,要求回收率95%,操作时轻油用量为最小用量的1.5倍,平衡关系Y=1.4X(Y,X为摩尔比),已知气体总体积传质系数KYα=125kmol/m3h,轻油平均分子量170。求:(1)轻油用量kg/h?(2)完成该生产任务所需填料高度?五、在常压逆流操作的填料塔内,用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A,入塔气体中A的摩尔分率y1=0.03,要求吸收率η=0.95,巳知操作条件下mV/L=0.8(m=常数),平衡条件Y=mX,与入塔气体版平衡的液

8、相浓度X*1=0.03,试计算:(1)操作液气比为最小液气比的倍数;(2)吸收液的出口浓度X1;(3)完成上述分离任务所需的气相传质单元数NOG。

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