化工原理练习试题三答案

化工原理练习试题三答案壹/5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＝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，Y2(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，吸收率=100%，(2)液气比为1.5时，吸收率＝75%。化工原理练习试题三答案贰/5二、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℃，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。mdAlmtKQAmdAlmtKQAmCtTtTtTtTCtTtTtTtThkgttCQGhkJTTCGQmmmmpp01.417.014.314.2)/(14.27.328380586600/)5(7.417.014.351.2)/(51.29.278380586600/17.0d)4(7.322050ln)4060()50100(ln)()(t)3(9.271060ln)5060()40100(ln)()(t(2)/14000)4050(19.4586600)(/586600)60100(19.43500)()1(22m012211221m022112211m122211并逆逆并并并逆并解化工原理练习试题三答案叁/5CtttttttttKAtKAQQtttCGtCGQQtkPaCTTAKAtttAtKATTtLdLdAAtAQtKAQtKmWKddRmmmmppWWmmmmWmmmmd011220221221121222122121133.563010979ln7410979ln74307410979ln)109()30109(3030306030:,150)2(25.1175450100002.401741205054746012030120ln)60120()30120(/2.4015410000500004.0500111K1K(1)又因量比为改变条件前所获得的热对于料液改变条件后与设出口温度为蒸气加热用由其中的传热量对于水蒸气到管壁之间为系数以管内壁为基准的传热解化工原理练习试题三答案肆/5四、某填料塔用纯轻油吸收混合气中的苯，塔截面积为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?mYYYKVZYYYYYmXYYVLYYYYLVXYYhkgLhkmolLXXYYVLhkmolVYYVXXLXYYmYm27.200785.000263.00526.01254.22/100000785.000263.001753.0ln00263.001753.0ln01753.002505.04.15.10526.05.1)(00263.0)2(/143821706.84/6.844.4233.15.133.14.1/0526.000263.00526.0/4.42)05.01(4.221000)()(000263.00526.0)95.01()1(0526.005.0105.0Y(1)212121111min21211222*121min21212121解化工原理练习试题三答案伍/5五、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。783.0]8.0001547.003093.02.0ln[2.01])1ln[(11)3(0228.0289.1001547.003093.0X)Y-(Y)X-L(X(2)316.19794.0289.1)/()(9794.0031.1/03093.0001547.003093.0289.18.0031.1031.103.003093.0:316.195.08.01)/()(8.095.0/03093.0001547.003093.0001547.003093.0)95.01(03093.003.0103.0(1)Y22212112121min2*121min*11min2*121min21OGOGNLmVmXYmXYLmVLmVNVLYYVVLVLXXYYVLVLmmXYVLVLmVLmmXXYYVLY由全塔物料衡算解法二解