化工原理期末考试试题及答案.docx
1.(20分)有立式列管式换热器，其规格如卜.：管数30根、管长3m、管径由25X2.5mm,为单管程。今拟采纳此换热器冷凝冷却CS?饱和蒸汽，从饱和温度46C冷却到IOC,CSz走管外，其流珏为250kgh,其冷凝潜热为356kJkg,液体CS2的比热为1.05kJ/(kgC)：水走管内与CS2成总体逆流流淌，冷却水进出口温度分别为5'C和30*Co已知CSz冷凝和冷却时传热系数(以外表面积为基准)分别为K1=232.6和Kz=116.8W/(m2.-C),问此换热器是否适用？1 .解:C1冷凝的热负荷:Q冷凝=250X356=89000kJh=24.72KWC%冷却的热负荷：Q冷凝=250X1.05X(46-10)=9450kJh=2.6KW总热负荷Q为:Q=24.7+2.63=27.3KW冷却水用量q.为：q=27.3=0.261kgs=940kgh4.187×(30-5)设冷却水进入冷却段的温度为tk，则有：0.261×4.187×(t1.-5)=2.6KW解之得：t1.1.=7.38C,则:(5分)冷凝段对数平均温差：A1.=(46-30)-(46-7.38)=25.67C4630in所需传热面积:A冷凝=24.7/232.6X103X25.67=4.14m,(5分)冷却段对数平均温差：Atm=(46-7.38)-(10-5)=16.45。C46_-(5分)所需传热面积：A冷却=2.6/116.8X103X16.45=1.35-,冷凝、冷却共需传热面积:A,=4.14+1.35=5.49m换热器实际传热面积为：Au=30×3.14×0.025X3=7.065>A,所以相宜运用。(5分)2.(20分)某列管换热器由多根25X2.5mm的钢管组成,将流量为15×10,kgh由20C加热到55C,笨在管中的流速为0.5ms,加热剂为130C的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJkg,苯的比热容CP为1.76kJkgK,密度P为858kgm',粘度为0.52×103Pas,导热系数为0.M8WmK,热损失、管壁热阻与污垢热阻均忽视不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数为IOX1.（TWmKo试求：（1）水蒸汽用量（kgh）：（4分）（2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7分）（3）换热器所需管子根数n与单根管子长度1.。（9分）5.穿过三层平壁的稔定导热过程，如图所示，试比较第一层热阻R1.与其次、三层热阻R2、R3的大小：（B）0IOTCR1（R2+Rx）BR1=R.+R1CR1（R2+RjD无法比较6.在宜径为d的圆管外包覆厚度为的保温层（导热系数为X）,保温层外壁的对流传热系数为°若dNa,则对单位管长而言（C）A当6=入a-d2时，热损失最小；B当Xa=d+2时，热损失最大：C当6=人a-d2时，热损失最大；D包上保温层后热损失总比原来不包时小。3.在长为4,高为区的降尘室中，颗粒的沉降速度为“，气体通过降尘室的水平流速为“，则颗粒能在降尘室分别的条件是（3.D)。AfC"3"B1.Ju,qH/u2.解：Dqn1.热负荷=cr-r.)=15×10,×1.76×=9.24×105KJ/h(55-20)2)K0%钾%（4分）苯侧的a：Rc=*当黑言065>Km)1.76×10,×0.52×IO3£1.o=O-Io0.14«流体被加热,=0.4.a=0.023-Rcc,Pr"4=0.023X16500"×6.18(Ud().02=834.3wm2基于外表面积=jj空=的«0+%diI(XXX)834X20w/mC(7分)3) 1.与n由传热基本方程：Q=Ht4“、M4(130-20)-(130-55)M1.-13(2-In130-55,C,9.24×IO5×IO(X)-663×9I.4×36(X)=91.44.242nq,_151.O,×858,1""="=J1.-dzu-X0.02-X0.5X360044(根)DH"NHJu,4.2411×0.025×31=1.82m（9分）1.（20分）在常压精储塔内分别某两组分志向溶液。已知进料量为100kmo1.h,进料组成为0.5（摩尔分率，下同）,镭出液组成为0.98,进料为泡点进料：塔顶采纳全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.8倍°在本题范围内，汽液平衡方程为：XQ58x+043,汽相默弗里板效率为0.5。若要求轻组分收率为98%,试计算：（1）釜残液组成：（5分）（2）精溜段操作线方程；（5分）（3）从塔顶向下第一层实际板下降的液相组成。（10分）1.解：（1）由题给条件i7j,三-*100%=98%0d.m1QQ%>W100«0.5解得P=50kmo1.h由全塔物料衡算方程：F=D*M,FIF=DtD肱Ir_Fy-D1>.100×05-×098.nft,联立得1w-Td-而三0°（5分）（2）先计算也，由为泡点进料"“°5由气液平衡方程九-058xf+043-058×05÷0.43-Q720072siu2i072-05=18fc=I8182三2128精端段操作线方程为7.-1.x÷1.-1.1.三-o-,<、,R*/?】2128*12.128*1（5分）j-068r+0313（3）由汽相默弗里板效率定义，第一层实际板的汽相默弗里板效率为塔顶为全凝器A=xx>=098由气液平衡方程，得j1=OiSx1*043(2)由精福段操作线方程，得B(MKjr-0313将(2)、(3)式代入(1)式，得098-(D施打，0313).(p.581.*043)-(06S1.*0313)0解得=。蚂(10分)
