【正文】 態(tài))。卸餅、清理、忽略過濾介質(zhì)阻力，濾餅未洗滌。解：⑴固體顆粒體積： 固定床層體積： 固定床空隙率： ⑵流化床層體積： 流化床空隙率： ⑶流化床壓降： 或：42 。試求： ⑴起始流化速度； ⑵操作氣流速度； ⑶流化數(shù)； ⑷操作氣速下每米流化床的壓降； ⑸膨脹比。第五章 傳熱及換熱設(shè)備51 燃燒爐的平壁由兩層組成，內(nèi)壁為105mm厚的耐火磚[]，外層為215mm的普通磚[]。若耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000℃，耐火磚與絕熱磚接觸面最高溫度為940℃，絕熱磚與普通磚間的最高溫度不超過138℃（假設(shè)每兩種磚之間接觸良好，界面上的溫度相等）。試求該管道的散熱量。解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為 湍流 58 空氣以4m/，管長20m。解： 湍流 校正 511 有一套管換熱器，內(nèi)管為φ251mm，外管為φ38。試求煙道氣通過管束的平均對流傳熱系數(shù)。求每小時(shí)蒸汽的冷凝量。[油品比熱取]解：水的物性取,，且不隨溫度變化。解：①并流時(shí)： ②逆流時(shí)： ③單殼程、雙管程折流時(shí)： 查圖523中a得 則 從計(jì)算中可以看出，在三種情況下，逆流溫差最大，折流次之，并流最小，因此完成傳熱任務(wù)所需要的傳熱面積是并流最大而逆流最小。換熱器使用一段時(shí)間后，間壁兩側(cè)均有污垢生成。525 在間壁換熱器中，用初溫為30℃的原油來冷卻重油，使重油的溫度從180℃降至120℃。解：在定性溫度下空氣的物理性質(zhì)為： ℃，則傳熱溫差為 所需的傳熱面積為 而換熱器所能提供的傳熱面積為： 此換熱器能夠完成任務(wù)。解：在無遮熱板時(shí)兩平行平面間的輻射傳熱量： 當(dāng)加入遮熱板后，在穩(wěn)定傳熱時(shí)有 由可得 %。又若管外包一層厚20mm，導(dǎo)熱系數(shù)為的玻璃布，熱損失將減少多少？解：忽略管壁熱阻及污垢熱阻，則管內(nèi)、外壁溫度相等，設(shè)其均為 在未加玻璃布時(shí)： 令,則 整理方程得： 解方程得：，則 熱損失： 如果包一層玻璃布時(shí)： 令，則方程為 整理方程得： 解方程得：,則 熱損失： 熱損失減少量：66 某燃料油比重，%（質(zhì)量），試求其低發(fā)熱值和理論空氣用量。并討論輻射室能否完成加熱任務(wù)？解：⑴輻射室的熱負(fù)荷： 其中： e= ⑵當(dāng)量冷平面面積： 輻射管： 查圖625中B線由得 遮蔽管： ⑶有效輻射面積與當(dāng)量冷平面面積之比： 爐膛總面積： 有效反射面面積： 反射面與輻射面面積的比值： ⑷煙氣黑度： 已知空氣過剩系數(shù)，由圖626（P225）查得 的分壓： 由表64（P225）查得煙氣的平均輻射長度： 由于煙氣溫度未知，因此需要先假設(shè)一個(gè)煙氣溫度。苯及甲苯的安托萬常數(shù)如下表：組分ABC苯甲苯解：苯的飽和蒸汽壓： 甲苯的飽和蒸汽壓： 蒸汽在塔頂全凝，則冷凝液的組成為塔頂氣相組成，即 在82℃時(shí)安托萬公式計(jì)算出苯、甲苯飽和蒸汽壓為： 由露點(diǎn)方程： 得 (絕壓)。77 ，使含苯（摩爾分率）的苯甲苯混合氣相，在一部分冷凝器中將氣相量的1/3冷凝為飽和液相。苯的相對分子質(zhì)量為78，甲苯的相對分子質(zhì)量為92。已知：進(jìn)料為飽和氣相，塔底回流量L=，由再沸器返回塔底的氣相量V’=，相平衡關(guān)系為。進(jìn)料為氣相量占1/3（摩爾分率）的氣液兩相混合物。待操作穩(wěn)定后，測得相鄰三層塔板的液體組成分別為：,。(質(zhì)量分率，下同)。進(jìn)料量為5000kg/h。若要提高可采用增大回流比R，降低進(jìn)料口位置。95℃時(shí)各組分的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)如下表：解：⑴相平衡常數(shù)法：組分苯甲苯鄰二甲苯飽和蒸汽壓，kPa 則 根據(jù)，在泡點(diǎn)下與液相組成相平衡的氣相組成： ⑵用相對揮發(fā)度法： 由 得： 723 三組分混合液在下面條件下進(jìn)行精餾：泡點(diǎn)進(jìn)料、進(jìn)料量為，塔頂餾出物及釜液流量分別為及。即使在同一物系中，分子量也可以有很大的差異，它們之間的汽化潛熱相差很多，這使得恒摩爾流假設(shè)在原油蒸餾塔中完全不適用。已知溶解度系數(shù)，氣膜吸收系數(shù)，液膜吸收系數(shù)。塔內(nèi)絕對壓力為。解：用恩德伍德公式計(jì)算最小回流比，以1為輕關(guān)鍵組分，2為重關(guān)鍵組分， 則， 根據(jù)恩德伍德公式 代入數(shù)據(jù)： 在間試差，得(或) 代入 得725 某石油餾分的組成如下表，現(xiàn)將該石油餾分進(jìn)行常壓精餾，（摩爾分率，下同）。再將易分離的C從塔底分離，最后分離含量少且揮發(fā)度相近的A和B，這樣可以減少高塔的塔徑。K)；(kmol解：先將質(zhì)量分率化為摩爾分率： 進(jìn)料： 塔頂： 塔底： 進(jìn)料摩爾數(shù)： ⑴列全塔物料衡算方程： 帶入數(shù)據(jù)： 解得： ⑵用簡捷算法求理論塔板數(shù)： ①泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1，則 根據(jù)吉立蘭方程： 由 得 精餾段： ②20℃過冷液體：已知在操作條件下，原料液的比熱 原料液的汽化潛熱： 根據(jù)吉立蘭方程： 精餾段： ③的氣液兩相進(jìn)料，則 根據(jù)吉立蘭方程： 精餾段： 也可以用圖解法計(jì)算： ①（不包括塔釜）。若回流比為2，進(jìn)料為泡點(diǎn)液體。試求精餾段和提餾段各需要多少塊理論塔板？解:, , 相平衡方程： 作圖，（包括塔釜）。原料為氣液相摩爾數(shù)相等的氣液兩相混合物，（輕組分摩爾分率，下同），相對揮發(fā)度為2。試求：⑴回流比；⑵餾出液組成xD；⑶當(dāng)進(jìn)料組成時(shí)，適宜進(jìn)料板上液相組成為多少？⑷進(jìn)料熱狀況q值為多少？（組成均為摩爾分率）解：⑴根據(jù)所給精餾段操作線方程 將其與方程式對應(yīng) 則有 可解得：R=3 ⑵根據(jù)可得: ⑶進(jìn)料位置即為精餾段操作線與q線的交點(diǎn)，即： 解方程得： 。試求塔頂產(chǎn)品、塔底產(chǎn)品的流量及精餾段內(nèi)液相、氣相流量。76 （摩爾分率）的苯甲苯溶液進(jìn)行簡單蒸餾，求餾出總量的1/3時(shí)的釜液及餾出液組成為多少？又如將上述溶液以閃蒸的方式汽化總量的1/3時(shí)，其氣、液相組成各是多少？并作比較。解：在txy相圖中可求解： ⑴開始冷凝溫度為103℃，冷凝液組成； ⑵冷卻至100℃時(shí)，物系為氣液混合物，液相組成為，氣相組成為； ⑶全部冷凝時(shí)溫度為96℃，液相組成，氣相組成。試求：⑴管排總的當(dāng)量冷平面面積；⑵第一排管的總當(dāng)量冷平面面積；⑶第二排管的總當(dāng)量冷平面面積；⑷第一排管直接輻射的當(dāng)量冷平面面積；⑸第二排管直接輻射的當(dāng)量冷平面面積。并討論減少誤差的途徑。解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為： 苯在定性溫度下水的物理性質(zhì)為: 換熱器的熱負(fù)荷： 逆流操作下的傳熱平均溫差： 按單殼程偶數(shù)管程查圖523中a得 則 估算傳熱面積：由表59查得，則傳熱面積為 采用浮頭式換熱器即B型； 確定管數(shù)：水走管程，取，則可由水的流量計(jì)算管數(shù)： 由 得 若取管長為6m，則管程數(shù)取為4，則可初選換熱器的型號為FB800180164。求原油的最終溫度和傳熱面積。解：⑴以管子外表面積為基準(zhǔn)： 則 ⑵在產(chǎn)生污垢前的熱阻為： 即 因此污垢產(chǎn)生后的熱阻增加的百分率： 523 一套管換熱器，管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù)為，環(huán)隙流體的對流傳熱系數(shù)為。甲苯流量，進(jìn)、出口溫度分別為80℃及50℃；水的進(jìn)、出口溫度分別為15℃及30℃。若設(shè)備的熱損失為冷流體吸收熱量的5%，試求該換熱器的熱負(fù)荷及蒸汽用量。試計(jì)算每小時(shí)水蒸氣冷凝量。解：設(shè)為自然對流傳熱： 查表57，得 ，則對流傳熱系數(shù) 傳熱量 514 室內(nèi)氣溫為20℃，有一垂直放置的平板，板高1m，平板溫度為60℃。（水的流量為1700kg/h）解：環(huán)隙的流通截面面積為 在定性溫度下水的物理性質(zhì)為： 流速 當(dāng)量直徑 512 有一管式加熱爐，對流室的管束由直徑為φ127，管子排列為直列。試求水對管壁的對流傳熱系數(shù)。若第一絕熱層的內(nèi)表面溫度為170℃，第二絕熱層的外表面溫度為38℃。54 某工廠用一φ1705mm的無縫鋼管輸送水蒸氣。已測得爐內(nèi)壁溫度為800℃，外側(cè)壁面溫度為113℃。此時(shí)氣體的粘度為，密度為，密度為。解：顆粒視為球形顆粒，即 20℃空氣物性：， 可用 則流化床高 床層壓力降： 43 ，粘度為的油品由下往上通過催化劑床層，試求： ⑴流化點(diǎn)的臨界速度； ⑵流化床能夠存在的油品流速的上限。試求該過濾機(jī)的過濾面積。解：根據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（結(jié)果如下表）：過濾時(shí)間，S3884145濾液量，ml100300500700q 840126716802071將與q值描繪在直角坐標(biāo)圖上可得一條直線，可求得直線的斜率和截距 解得：, 由得 310 對上題中的懸浮液用濾框邊長為800mm的板框壓濾機(jī)在相同的壓力差下進(jìn)行過濾，過濾1小時(shí)獲得濾液。油的密度為，水溫為20℃。解：對于降塵室： 則 假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)，則 校驗(yàn) 假設(shè)不成立，再假設(shè)在阿侖區(qū)： 校驗(yàn) 在阿侖區(qū)假設(shè)成立，即顆粒的臨界直徑為。試計(jì)算此油的粘度。解：20℃的空氣物性：， （真空度），(表壓) 忽略出口處之間的阻力損失，在兩測壓截面間列柏努利方程： 214 要向某設(shè)備輸送40℃的空氣,所需風(fēng)量為，已估計(jì)出按40℃空氣計(jì)所需的全風(fēng)壓為1100mmH2O。反應(yīng)釜內(nèi)壓力為(表壓)，貯酸槽通大氣，管路的壓頭損失為20m。現(xiàn)將該油品以的流量送往表壓為的設(shè)備內(nèi)。28 從水池向高位槽供水，要求供水量為，高位槽內(nèi)壓力為（表壓），槽內(nèi)水面與水池中的水面間的垂直距離為16m，吸入管和排出管中的壓頭損失分別為1m和2m。解：該泵的允許安裝高度為： 實(shí)際安裝高度： 因此該泵不能正常工作。 24 在海拔1000m的高原上，使用一離心清水泵吸水，已知該泵吸入管路中的全部壓頭損失與速度頭之和為6m水柱。試求該流量下離心泵的壓頭和效率。用一微差壓差計(jì)測定壓差，指示液為油和水，其密度分別為和。解：由表12取苯在管路中的流速為 20℃下苯的物性：， 由得 由附錄十九取管徑為的鋼管，則流體實(shí)際流速為 取則查得 局部阻力系數(shù)：入口，出口，90176。在A和B點(diǎn)的壓力表讀數(shù)分別為和。水的溫度為20℃，流量為。（管壁絕對粗糙度?。┙猓?0℃水的物性：， 由查圖128得： 則 116 有一熱交換器，外殼內(nèi)徑為300mm，內(nèi)裝有60根直徑為的光滑管組成的管束。油的密度為，水的密度為。管子規(guī)格為。解：16 為了放大所測氣體壓差的讀數(shù)采用如圖110所示的斜管壓差計(jì)。解： 12 若將90kg密度為的油品與60kg密度為的油品混合，試求混合