化工原理期末習(xí)題

1.有一板框過(guò)濾機(jī)，總過(guò)濾面積為10m2，在1.3大氣壓（表壓）下進(jìn)行過(guò)濾，2h后得濾液量為30m3，濾布介質(zhì)阻力略去不計(jì)。(1)為了縮短過(guò)濾時(shí)間，增加板框數(shù)目，使總過(guò)濾面積增加到15m2，濾液量仍為30m(2)若把壓力加大到2大氣壓（表壓），過(guò)濾面積仍為15m2，2小時(shí)后得濾液50m2.擬用一板框過(guò)濾機(jī)處理某一懸浮液，獲每m3濾液得濾餅量0.04m3。在1.5atm操作壓力下，過(guò)濾常數(shù)K=2.73×10-5m2/s，過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，濾餅為不可壓縮。若要求過(guò)濾1小時(shí)獲取0.41m3的濾餅，試求所需的過(guò)濾面積；若選用板框長(zhǎng)×寬的規(guī)格為0.81×0.81m2，試確定框數(shù)及框的厚度；若濾餅不需洗滌，拆裝時(shí)間需45min，試求θ+θW=θD（即過(guò)濾時(shí)間+洗滌時(shí)間=輔助時(shí)間，因此時(shí)過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)最大）時(shí)，其操作壓力應(yīng)提高至多少？3.某懸浮液在一板框式過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行恒壓過(guò)濾。過(guò)濾面積為4m2，操作壓差為1.5×105Pa，過(guò)濾常數(shù)K＝0.04m2/s，一個(gè)操作循環(huán)中，過(guò)濾時(shí)間等于輔助時(shí)間為1000s，濾餅不需洗滌。假設(shè)濾餅不可壓縮，過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，試求：(1)該機(jī)生產(chǎn)能力m3/s；(2)有一回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)筒過(guò)濾面積為4m2，轉(zhuǎn)速為0.003轉(zhuǎn)/秒，沉浸度ψ＝0.3。若要求此回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)達(dá)到板框過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力，回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的真空度為多少？4.用板框過(guò)濾機(jī)來(lái)過(guò)濾某懸浮液。已知過(guò)濾面積為10m2，操作壓力0.2MPa(表壓)。過(guò)濾15分鐘后，共得濾液2.91m3（介質(zhì)阻力不計(jì)，濾餅不可壓縮）。試問(wèn)：(1)若該機(jī)的生產(chǎn)能力為4.8m3/h，計(jì)算洗滌、輔助時(shí)間之和(即求θW+θD)。(2)若過(guò)濾時(shí)間與濾液量均不變，而操作壓力降至0.1MPa（表壓），需增加多少過(guò)濾面積才能維持生產(chǎn)能力不變？(3)如改用轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，若其在一操作周期內(nèi)共得濾液量為0.2m31.某裝置用120℃飽和水蒸汽，通過(guò)Φ25×2.5mm管內(nèi)的17.2m3/h水溶液從20℃加熱到75℃液流速為0.355m/s。已知管側(cè)水溶液對(duì)流傳熱系數(shù)為2500W/m2·℃汽對(duì)流傳熱系數(shù)為10000W/m2·℃，水溶液在管內(nèi)呈湍流，又知水溶液密度為1050kg/m3，比熱為4.17kJ/kg·℃試求：(1)換熱器的管數(shù)及管長(zhǎng)。(2)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)該換熱器有兩根管子已壞，擬將壞管兩端堵塞后繼續(xù)使用，試問(wèn)此方案是否可行？（通過(guò)計(jì)算或推導(dǎo)證明）。2.某單程列管換熱器由多根Φ25×2.5mm的鋼管組成，將流量為15×103kg/h由20℃加熱到55℃，苯在管中的流速為0.5m/s，加熱劑為130℃的飽和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潛熱為2178kJ/kg，苯的比熱容Cp為1.76kJ/(kg·K)，密度ρ為858kg/m3，粘度μ為0.52×10-3Pa·S，導(dǎo)熱系數(shù)λ為0.148W/(m·K)，熱損失、管壁熱阻及污垢熱阻均忽略不計(jì)，蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)α為10×104W/(m2·K)。試求：（1）水蒸汽用量（kg/h）；（2）總傳熱系數(shù)K（以管外表面積為準(zhǔn)）；（3）換熱器所需管子根數(shù)n及單根管子長(zhǎng)度L。3.擬設(shè)計(jì)由φ25×2mm的136根不銹鋼管組成的列管換熱器。平均比熱為4187J/kg.℃的某溶液在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其流量為15000kg/h，并由15℃加熱到100℃。溫度為110℃的飽和水蒸汽在殼方冷凝。已知單管程時(shí)管壁對(duì)溶液的對(duì)流傳熱系數(shù)αi=520W/m2℃，蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)αO=1.16×104W/m2℃，不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)λ=17W/m.℃（1）管程為單程時(shí)的列管長(zhǎng)度（有效長(zhǎng)度，下同）；（2）管程為４程時(shí)的列管長(zhǎng)度（總管數(shù)不變，仍為136根）。4.擬在單程逆流列管換熱器中用35℃的冷水將流量為1Kg/s、溫度為150℃的熱油冷卻至65℃，油走管內(nèi)，軟水走殼程，水的出口溫度為75℃，已知油與水均處在湍流，并知此條件下對(duì)流傳熱系數(shù)分別為水：2000w/m2℃，油1000w/m2℃，油的平均比熱為4Kj/Kg·℃，若換熱器傳熱面積為11m2，熱損失、垢層及管壁熱阻均可不計(jì)，試求：1.該換熱器是否可用？2.若油的流量增至1.2Kg/s，其他條件均不變，僅將流程改為雙程并知雙程時(shí)溫差校正系數(shù)Φ?t為0.86，該換熱器能否用？1.有一單管程列管式換熱器，其規(guī)格如下：管徑為，管長(zhǎng)為3米，管數(shù)為37根。擬采用此換熱器冷凝并冷卻CS2的飽和蒸汽，自飽和溫度46℃冷卻到10℃，CS2在管外冷凝，其流量為300kg/h，比汽化熱為350kJ/kg。冷卻水在管內(nèi)