化工原理2相關(guān)習(xí)題詳解

1、1化工原理2相關(guān)習(xí)題詳解在一60X3.5mm的鋼管外層包有兩層絕熱材料，里層為40mm的氧化鎂粉，平均導(dǎo)熱系數(shù)入=0.07W/mC,外層為20mm的石棉層，其平均導(dǎo)熱系數(shù)A=0.15W/mC。現(xiàn)用熱電偶測得管內(nèi)壁溫度為500C，最外層表面溫度為80C，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)入=45W/mC。試求每米管長的熱損失及兩保溫層相交界面的溫度。解5】每米許心的熱損張r_=0.0532=0.O26!)inr=0.03+0.01=0.()7ni003I.0.07r-0,02G5+0.0035=0.03m1.003In-In+In450.02650.070.03r.=0.U7-U.02li,INhi031.3.07

2、1.0.09L45h0.0265+07703+150.0721C空氣冷卻器，空氣在管外橫向流過，對流傳熱系數(shù)為80W/(m2K)；冷卻水在管內(nèi)流過，對流傳熱系數(shù)為5000W/(m2K)。冷卻管為Q25X2.5mm的鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(mK)。(不考慮污垢熱阻)求該狀態(tài)下的總傳熱系數(shù)；若將管外對流傳熱系數(shù)提高一倍，其他條件不變，總傳熱系數(shù)如何變化？K二1524W/(in?K)(3)若將管內(nèi)對流傳熱系數(shù)提高一倍，其他條件不變，總傳熱系數(shù)如何變化？K=7&8W/(m2K)=V2+(心“丿附刃+他/)(1/兩)若將傳熱系數(shù)改為85則，解答如下：EARTHWORM0.0025x0.02545:工

3、0.022山歸二6030=30。3.在套管換熱器中用冷水將1OOC的熱水冷卻到60C，冷水溫度從20C升至3OC。試求在XI00%=12%IlJIL-II.45X0JJ22J)這種溫度條件下，逆流和并流時(shí)的平均溫差。：2.5傳熱系數(shù)增加的仃分率=結(jié)論：在冷熱流體的初、差較井流的大。在一單殼程，雙管程的管殼式換熱器中，冷流體溫度從20C升至60C,熱流體溫度從90C升至70C。試求在這種溫度條件下，冷熱流體進(jìn)行熱交換時(shí)的平均溫差。在逆流套管換熱器中用油加熱冷水，傳熱面積15.8m2。油流量2.85kg/s,進(jìn)口溫度110C；水流量0.667kg/s,進(jìn)口溫度35C。油和水的平均熱容分別為1.9k

4、J/(kgC)、4.18kJ/(kgC)，換熱器傳熱系數(shù)K=320W/(m2C)。求水的出口溫度及換熱量。S：本測I一用73優(yōu)計(jì)算-2.85X1900-5415W/V吧硼0一7X41&X27邀訓(xùn)/X故朮冷流體)為最-卜熱容量流4沖=燉：-n5415，叫，“如和閔凈流體為域小殖容量流率流體，故由枠敕率定真式得匸=-=0.T、7解得川的出LI加度為/2=0.73(10-S5)+-35越眈換熱器的由熱九爲(wèi)Q=-/.=067：41S0(89.8-S5)=l52.8kW.27BB04-27得e-o北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜。試問樹葉上下表面的哪一面結(jié)霜，為什么？答：霜會(huì)結(jié)在樹葉的上表面。因?yàn)?/p>

5、清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于0C,而地球表面的溫度一般在0C以上。由于相對樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以下表面樹葉溫度更高，而上表面溫度可能會(huì)低于零度，從而容易結(jié)霜。對于放置在室外的冷庫，從減少冷庫冷量損失的角度出發(fā)，冷庫外殼的顏色應(yīng)涂成深色還是淺色？答：淺色。要減少冷量損失，須盡可能少地吸收外界熱量，而盡可能多地向外界釋放熱量。因此冷庫應(yīng)取較淺的顏色，從而使吸收的可見光能量較少，而向外發(fā)射的紅外線較多。關(guān)于傳熱系數(shù)K下述說法中錯(cuò)誤的是(C)。A、傳熱過程中總傳熱系數(shù)K與對流給熱系數(shù)和管壁的熱阻都有關(guān)；B、總傳熱系數(shù)K隨著所取的傳熱面不同而

6、異；C、總傳熱系數(shù)K可用來表示傳熱過程的強(qiáng)弱，與冷、熱流體的物性無關(guān)；D、要提高K值，應(yīng)從降低最大熱阻著手。9吸收率大于等于1的物體稱為黑體(X)在一套管換熱器用水逆流冷卻某種溶液，溶液量為1.0Kg/s,比熱為2.0KJ/(KgK),走內(nèi)管(卩25X2.5mm),從150C降溫至100C。冷卻水走套管環(huán)隙，從20C升溫至60C,水的比熱為4.0KJ/(KgK)。(1)已知溶液一側(cè)的對流傳熱系數(shù)為1000W/m2K，冷卻水一側(cè)的以流傳熱系數(shù)為500W/m2，忽略管壁和污垢的熱阻，求以傳熱外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)K(W/(m2)和冷卻水的用量(Kg/h)。(2)計(jì)算傳熱面積和管長。溶液放熱=m

7、sCpAT=l.4X2X1OSX(Lo(MtH)=L-ixiowlZKrt/fajdj)+l/arO.025/(1160XO.00)+1/930=2.15XID-K(M6-lff/iDEC冷卻水用量ms1=Q/Cp1(t2-11)=1.4X1074180(60-25)=0.9b7Kg/5=3-l-15K/hAtD=：a50-60)-(100-25)/ln(150-60)/100-25)=82.3匸AQ/(KnAtm)=L4XLtf/(464X82.3)=3.6?msl=W(TTdn)=3.67/(nX0.025)=46.7m12在壓強(qiáng)為101.3kPa、20C時(shí)，稀溶液的氣液相平衡關(guān)系為，現(xiàn)有

8、含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.1的混合氣體和含氨摩爾分?jǐn)?shù)為0.05的稀氨水溶液，氣液兩相在上述條件下接觸，判斷氨在氣液兩相間傳質(zhì)的方向。成平衡的液相組成將其與實(shí)際組成比較，解：用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際氣相組成尹=0.094a:*=y/0.94x=0.05I.rm.If亠U或者利用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際液相組成成平衡的氣相組成y=0.94x=O.Q4-x0_G50-047將其與實(shí)際組成比較：y=0.094=0.04713在壓強(qiáng)為煮那、2雹時(shí),CO2在水中的亨利系數(shù)為讐、：；0，現(xiàn)將含CO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.05的空氣與CO2濃度為1.0X10-3kmol/m3的水溶液接觸，問：1、判斷傳質(zhì)方向；2、以分壓差表示傳質(zhì)

9、推動(dòng)力；3、計(jì)算逆流接觸時(shí)空中CO2最低含量。解：片汽川血的分爪.為:卩于101.JXO.05kPH二二06kl.i閔為水溶液中m銀度很任訂以認(rèn)為搐度和“寸相對分r質(zhì)醫(yī)甘打水相阿聽以落菠的總濃度如必=磊一Fm*=55,4kinol/mLW.水洛菠屮的摩爾分?jǐn)?shù)為：i-Oxio-z，心55.4根據(jù)乎利富律.町得Cd的平術(shù)分H；為：pui=Ex=k66xl0 x1.8x1CO.-rr/rl的實(shí)血分H；劃沁二5.OHkPa心IJU.-NJ斷發(fā)!吸收過乩C0山II問液相專遞(2)示的鐵質(zhì)處動(dòng)力為:Ap=%-pih=(5r06-2.99)kP；i=2.07kPa根挖利足律和它氣中皿分爪平衡的水涪菠摩爾分?jǐn)?shù)

10、為E.66xlOs以濃度人士小的件質(zhì)推動(dòng)J為：Ac-(3,05x10-l,8x10-ix55.4kiinal/m-IOkmdfiyi*逆流接觸吐出口冗休可以達(dá)到的極限濃及為訕冰落菠的氣和平衡濃度Hiii仙的計(jì)算川知打水溶液平衡的氣和H：汁圧為2.朋k際岡此牢氣屮ca的降爾分?jǐn)?shù)堆小.為:石主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)_二2傅在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025,夜相NA=Ky(y-f)ky=2kmol/m，氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky=1.5kmol/m2，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為(B),平衡關(guān)系y=0.5x。(A)0.02(B)0.01(C)0.015(D)0.00515.總壓為10

11、13kPa.溫度為303KT用水吸收混合氣中的氨，操作條件下的氣液相平衝關(guān)系為y=1.2ChLo已知?dú)庀鄠髻|(zhì)系數(shù)kSlxlOhcmol/O-m2),液相傳質(zhì)系數(shù)k5.33xl0-3kmolXsm2),并在塔的某一截面上測得氨的氣相濃度為7=0-05,液相濃度為x=0.012.試計(jì)算傳質(zhì)速率及氣液相界面的濃度。解：總傳質(zhì)系數(shù)為=?=4.74x1-m1)11m11.2%*禺5.31X10-4+5.33xl0-3與實(shí)際液相組成相平衡的氣相組成為ye=mi=1.2x0.012=0.0144傳質(zhì)速率為NA=Kyy-ye)=4.74x10*(0.05-0.0144)=1.69x10mol/sm而-Yi)=

12、-%)y=mx5.31x10(005-筒=5.33xlO3g-0.012)Yt=1_20 xt16.在201,1atm下，用清水分離氨-空氣的混合氣體，混合氣體中氨的分壓為1013Pa，經(jīng)吸收后氨的分壓降為10芒Pa，混合氣體的處理量為1450kg/h，操作條件下平衡關(guān)系為ye=0.755x。若適宜的吸收劑用量為最小用量的2倍，求所需吸收劑用量及離塔氨水的濃度。(假設(shè)空氣摩爾質(zhì)量為29g/mol)810kg/hx=0.01必幾解；已知1330若混合氣體中氨的分壓為1330Pa，經(jīng)吸收后氨的分壓將為7Pa，混合氣體的處理量為1020Kg/h,其它不變，則解答如下：102017在填料吸收塔中，用清水吸收甲醇-空氣混合氣體中的甲醇蒸汽，在1atm,20C下進(jìn)行操作，混合氣體流量為1200m3/(m2h)，塔底處空塔氣速為0.4m/s，混合氣體中甲醇的濃度為64g甲醇/m3空氣，甲醇回收率為95%,水的用量為1215kg/(m2h)，體積吸收總系數(shù)Kya=100kmol/(m3h),操作條件下氣液平衡關(guān)系為y=1.1x。試計(jì)算所需的填料層高度。解：取lh及In?氣體為基準(zhǔn)：m/M100/48yb=0.0513“PV/RT101325/(8.314x300)ya=(1-/7)yb=(1-0.95)x0.0513=2.565x10TOC o 1-5 h z12001