化工原理2相关习题详解

化工原理2相关习题详解

1.在一Φ60×3.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.15W/m·℃。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。试求每米管长的热损失及两保温层相交界面的温度。

2.一空气冷却器，空气在管外横向流过，对流传热系数为80 W/（m2·K）；冷却水在管内流过，对流传热系数为5000 W/（m2·K）。冷却管为φ25×2.5mm的钢管，其导热系数为45 W/（m·K）。（不考虑污垢热阻）求 （1）该状态下的总传热系数；

（2）若将管外对流传热系数提高一倍，其他条件不变，总传热系数如何变化？

（3）若将管内对流传热系数提高一倍，其他条件不变，总传热系数如何变化？

若将传热系数改为85则，解答如下：

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3.在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到60℃，冷水温度从20℃升至30℃。试求在这种温度条件下，逆流和并流时的平均温差。

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4.在一单壳程，双管程的管壳式换热器中，冷流体温度从20℃升至60℃，热流体温度从90℃升至70℃。试求在这种温度条件下，冷热流体进行热交换时的平均温差。 5.在逆流套管换热器中用油加热冷水，传热面积15.8m2。油流量2.85kg/s，进口温度110℃；水流量0.667kg/s，进口温度35℃。油和水的平均热容分别为1.9kJ/（kg· ℃ ）、4.18kJ/（kg· ℃ ），换热器传热系数K=320W/ （m2· ℃ ）。求水的出口温度及换热量。

6.北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上下表面的哪一面结霜，为什么？ 答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的温度低于0℃，而地球表面的温度一般在0℃以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空辐射更多的能量，所以下表面树叶温度更高，而上表面温度可能会低于零度，从而容易结霜。

7.对于放置在室外的冷库，从减少冷库冷量损失的角度出发，冷库外壳的颜色应涂成深色还是浅色？

答：浅色。要减少冷量损失，须尽可能少地吸收外界热量，而尽可能多地向外界释放热量。因此冷库应取较浅的颜色，从而使吸收的可见光能量较少，而向外发射的红外线较多。 8.关于传热系数K下述说法中错误的是（ C ）。

A、传热过程中总传热系数K与对流给热系数和管壁的热阻都有关； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异；

C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手。

9.吸收率大于等于1的物体称为黑体 .（ × ）

10.在一套管换热器用水逆流冷却某种溶液，溶液量为1.0Kg/s，比热为2.0KJ/(Kg·K)，走内管（φ25 ×2.5mm），从150℃降温至100℃ 。冷却水走套管环隙，从20℃ 升温至60℃，水的比热为4.0KJ/（Kg·K）。

11.（1）已知溶液一侧的对流传热系数为1000W/m2·K，冷却水一侧的以流传热系数为500W/m2·K，忽略管壁和污垢的热阻，求以传热外表面积为基准的总传热系数K（W/(m2·K)）和冷却水的用量（Kg/h）。

（2）计算传热面积和管长。

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12.在压强为101.3kPa、20℃时，稀溶液的气液相平衡关系为 ，现有含氨摩尔分数为0.1的混合气体和含氨摩尔分数为0.05的稀氨水溶液，气液两相在上述条件下接触，判断氨在气液两相间传质的方向。

13.在压强为101.3kPa、25℃时，CO2在水中的亨利系数为1.66×105kPa，现将含CO2摩尔分数为0.05的空气与CO2浓度为1.0×10-3kmol/m3的水溶液接触，问： 1、判断传质方向；

2、以分压差表示传质推动力；

3、计算逆流接触时空中CO2最低含量。

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14.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m·h ,气相总传质系数Ky=1.5kmol/m2·h ，则该处气液界面上气相浓度yi应为（B），平衡关系y=0.5x。

(Ａ)0.02 (Ｂ)0.01 (Ｃ)0.015 (Ｄ)0.005 15.

16.在20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混合气体中氨的分压为1013Pa，经吸收后氨的分压降为101.3Pa，混合气体的处理量为1450kg/h，操作条件下平衡关系为 ye=0.755x。若适宜的吸收剂用量为最小用量的2倍，求所需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。(假设空气摩尔质量为29g/mol)

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若混合气体中氨的分压为1330Pa，经吸收后氨的分压将为7Pa，混合气体的处理量为1020Kg/h，其它不变，则解答如下：

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17.在填料吸收塔中，用清水吸收甲醇 - 空气混合气体中的甲醇蒸汽，在1atm，20℃下进行操作，混合气体流量为1200m3 /(m2·h) ，塔底处空塔气速为0.4m/s，混合气体中甲醇的浓度为g甲醇/m3空气，甲醇回收率为95%，水的用量为1215kg /(m2·h) ，体积吸收总系数Ky·α=100kmol/(m3·h)，操作条件下气液平衡关系为y=1.1x。试计算所需的填料层高度。

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18.在吸收的过程中，增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收过程推动力增大。 19. 根据双膜理论，在气液两相界面处传质阻力最大。 （ × ） 20.以下哪种条件下（ A ），对吸收操作有利。

A、温度低，气体分压大时； B、温度低，气体分压小时； C、温度高，气体分压大时； C、温度高，气体分压小时。