化工原理練習(xí)題三參考答案班級：學(xué)號：姓名：、填空1、間壁式換熱器的傳熱過程是熱流體對間壁面的對流傳熱、間壁的熱傳導(dǎo)、間壁面對冷流體的對流傳熱TOC\o"1-5"\h\z2、有相變時的對流傳數(shù)系數(shù)比無相變時大，粘度科值越大，對流給熱系數(shù)小。3、二流體逆流流動，Ti=300C,T2=200C,t2=180C,ti=25C,Atm=145.8C4、間壁二側(cè)流體的傳熱過程0cl、a2值相差大a1VVa2,K值總是接近&1那側(cè)的。5、某保溫材料入=0.02J/(m?s?K),厚度為300mm,測得低溫處to=80C,單位面積導(dǎo)熱速率為30J/(m2,s),求高溫處t1=530C。6、平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)過程，通過三層厚度相同的材料，每層間溫度變化如圖所示。試判斷入1、入2、入3的大小順序入3>[1>入2,以及每層熱阻的大小順序R2>R1>R3。7、列管式換熱器中，用飽和水蒸氣加熱空氣，則傳熱管的壁溫接近飽和水蒸氣的溫度，總傳熱系數(shù)K的值接近空氣傳熱膜系數(shù)8、固定管板式列管換熱器中，壓力高、腐蝕性以及不清潔的物料應(yīng)走」程。9、絕對黑體的發(fā)射能力與絕對溫度^方成正比。10、某圓形管道外有兩層厚度相等的保溫材料A和B,某溫度曲線如圖所示，則A層導(dǎo)熱系數(shù)小于B層導(dǎo)熱系數(shù)，將4層材料放在里層時保溫效果較好。11、沸騰傳熱可分為三個區(qū)域，它們是自然對流、核狀沸騰和膜狀沸騰。應(yīng)維持在核狀沸騰區(qū)內(nèi)操作。12、完成以下方程，并指出吸收系數(shù)的單位:吸收速率速率方程吸收系數(shù)的單位NA=kL(G—CA)m/sNa=Kg(Pa—p*a)kmol/(m2.s.kPa)Na=Ky(丫一Y*)kmol/(m2.s)13、假設(shè)氣液界面沒有傳質(zhì)阻力.故pi與G的關(guān)系為一呈相平衡。如果液膜傳質(zhì)阻力遠(yuǎn)小于氣膜的，則Kg與kG的關(guān)系為相等，在填料塔中，氣速越大，Kg越大，擴(kuò)散系數(shù)D越大，Kg越工_。14、用水吸收空氣中少量的氨。總氣量V、氣溫t及氣體組成Yi,丫2(進(jìn)出口)均不變，而進(jìn)塔水溫升高后：總傳質(zhì)單元數(shù)Nog：增大總傳質(zhì)單元高度Hqg：不變最少液氣比(L/V)min:增大_相平衡常數(shù)m：—增大_15、漂流因數(shù)表示式為P/PBm一它反映整體移動對傳質(zhì)的影響。當(dāng)混合氣體中組分A的濃度很低時，漂流因數(shù)近似為1。當(dāng)A濃度高時，漂流因數(shù)大于l。16、在氣體流量、氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時，減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推動力將減小，操作線將靠近平衡線、設(shè)備費用將增大。17、某逆流吸收塔用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分，設(shè)備高為無窮大，入塔丫1=8%(體積)，平衡關(guān)系Y=2X,問(1)液氣比為2.5時，吸收率=100%,(2)液氣比為1.5時，吸收率=75%。

二、在內(nèi)管為(()180X10mm的套管換熱器中，每小時將3500kg的熱水從100c冷卻到60C,冷卻水進(jìn)口溫度為40C,出口溫度為50C,傳熱系數(shù)K為8380kJ/(m2.h.K),水的平均比熱容為4.19kJ/(kg.K),求:(1)冷卻水用量；(2)并流時，兩流體平均溫差(3)逆流時，兩流體平均溫差(4)并流時，所需管長；(5)逆流時，所需管長；(T1-T2)=35004.19(100-60)=586600kJ/hG2586600(4)Cpt-3)△tm并t毋Lm逆4.19(50-40)(Ti-ti)-(T2-tG2586600(4)Cpt-3)△tm并t毋Lm逆4.19(50-40)(Ti-ti)-(T2-t2)(Ti,Ti-t1ln1LT2-t2-t2)-(T2-t1)lnTi-t2T2-t1=14000kg/h(100一40)一(60一50);27"Cln臾

10(100-50)-(60-40)0=32.7ClnK

20dm=0.17m二Q/Ktm并=A/(二dm)=5866002=2.51m838027.92.51=4.7m3.140.17A逆=Q/KMm逆TOC\o"1-5"\h\zA逆=Q/KMm逆2.14m2838032.7=A/(dm)=2.14…=A/(dm)==4.01m3.140.17三、一套管換熱器，用196kPa的水蒸氣加熱某料液，料液在。54x2mm的管道中流動，水蒸氣在管外冷凝，己知料液進(jìn)口溫度為30C,出口溫度為60C,流量為4000kg/h,已知料液對管壁的傳熱系數(shù)為500w/m2K,蒸汽對管壁的傳熱系數(shù)為10000W/m2K;管內(nèi)壁的污垢熱阻為0.0004m2K/W,忽略管壁及管外污垢的熱阻。求：(1)以上換熱器的管壁平均溫度為多少？(2)若蒸氣改為150kPa,問此時料液出口溫度為多少？已知：①196kPa時水蒸氣飽和溫度為120C；150kPa時為109C。②料液的定壓比熱CP=1.9kJ/kg?K,水蒸氣汽化潛熱為2200kJ/kg。③改變條件后認(rèn)為液體物性不變，傳熱系數(shù)不變。解（1）以管內(nèi)壁為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K為11c1dlR11c1dlRdi1K12d215000.0004501000054K=401.2W/mK=401.2W/m2K(120-30)-(120-60)(120-30)-(120-60)ln^°120-60=74Q二KA1tm對于水蒸氣到管壁之間的傳熱量Q=口2A2Atm其中a=9=54Ad1L50七二TF由KA^tm2A2tm%_耳tm2A2120-TW401.250=741000054TW=117.250C(2)用150kPa蒸氣加熱，設(shè)出口溫度為t對于料液改變條件后與改變條件前所扶得的熱量比為：QG?Cptt-30t-30QG2CDt60-3030pp(109-30)-(109-t)ln^又因Q_二KA1tm=4=109-t二t-30QKA1tmtm74741n79109-t7974ln=30109-tt=56.330C

四、某填料塔用純輕油吸收混合氣中的苯，塔截面積為1m2,的進(jìn)氣量為1000標(biāo)準(zhǔn)m3/h,進(jìn)料氣體含苯5%（體積百分?jǐn)?shù)），其余為惰性氣體，要求回收率95%,操作時輕油用量為最小用量的1.5倍，平衡關(guān)系Y=1.4X（Y,X為摩爾比），已知氣體總體積傳質(zhì)系數(shù)Ky“=125kmol/m3h,輕油平均分子量170。求：（1）輕油用量kg/h?（2）完成該生產(chǎn)任務(wù)所需填料高度？解（1）Y1=0.05=0.05261-0.05丫2=（1一）Y=（1一0.95）0.0526:0.00263X2=0L(X1-Xz)=V(Y1丫2)100022.4(1100022.4(1-0.05)42.4kmol/h(L、丫-丫20.0526-0.00263,包—二^==1.33VminX1-X20.0526/1.4L=1.51.3342.4=84.6kmol/hL=84.6170=14382kg/h(2)丫2=Y2=0.00263VX1;[(丫VX1;[(丫1丫2)丫1-丫2L1.5―Vmin0.05261.51.4=0.02505Y1=Y1-mX1=0.017531nlY1丫1nlY1丫20.01753-0.00263.0.017531n——0.002630.00785V丫-丫21000/22.40.0526-0.00263Z12.27m1KyYm1250.00785

A的摩爾分率與入塔氣體版五、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇㏒吸收混合氣體中的可溶組分A,A的摩爾分率與入塔氣體版y1=0.03,要求吸收率引=0.95,巳知操作條件下mV/L=0.8(m=常數(shù))，平衡條件Y=mX,平衡的液相濃度X*產(chǎn)0.03,試計算：(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；(2)吸收液的出口濃度Xi；(3)完成上述分離任務(wù)所需的氣相傳質(zhì)單元數(shù)Nog。解(1)Yi=0.03=0.030931-0.03Y2=(1-0.95)0.03093=0.001547L丫1-丫20.03093-0.001547人”1——20.95mVminX1-X20.03093/mL_m-0.8(一)/(一)min==1.316V0.80.95解法二：丫1*二mX10.030930.03=1.031L=1.031V0.8=1.289Vmin丫1-丫2

*X1-X20.03093-0.0015470.03093/1.031=0.9794(V)/(V)min1.