注冊化工工程師專業(yè)課輔導(dǎo)

傳熱復(fù)習要點2021/8/91

傳熱速率q：單位時間通過整個換熱面積傳過的熱量。J/s（穩(wěn)態(tài)過程為定值）

傳熱速率q：單位時間通過單位換熱面積傳遞的熱量，W/m2（即使是穩(wěn)態(tài)過程，也會隨傳熱面積的變化而變化）平壁傳熱圓筒壁傳熱2021/8/92圓形直管內(nèi)的強制湍流：注意單位2021/8/93熱輻射注意式中各數(shù)取值2021/8/94總傳熱速率方程K的單位：W/m2

K=J/m2

K

s當傳熱面為平面時當傳熱面為圓筒時注意式中各數(shù)取值2021/8/95對數(shù)平均溫差2021/8/96021/8/92021/8/98傳熱習題1某爐壁由下列三種材料組成：耐火磚λ1=1.4W/(m℃),δ1=230mm，保溫磚λ2=0.15W/(m℃),δ2=115mm，建筑磚λ3=0.8W/(m℃),δ3=230mm，若其內(nèi)部溫度t1=900℃，外壁溫度t4=80℃，則單位面積的熱損失為（

）W/m2。①673

②1020

③365

④7932021/8/992021/8/910傳熱習題2

某蒸汽在套管換熱器中冷凝，內(nèi)管為Ф25mm╳2.5mm鋼管，管長2m。蒸汽在管外冷凝，冷卻水走管內(nèi)，管內(nèi)流速為

1m/s，冷卻水的進口溫度為20℃，出口溫度為50℃，則管壁對水的膜系數(shù)為（

）W/(m2℃)。①4806

②2374

③1486

④73212021/8/9112021/8/912傳熱習題3

將上題中的管徑縮小一半，流速及其它條件都不變，則膜系數(shù)將變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?021/8/9132021/8/914傳熱習題4

將上題中的流速增加一倍，其它條件都不變，則膜系數(shù)將變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?021/8/9152021/8/916傳熱習題5

在套管換熱器中，用冷水將流量為

2000kg/h的硝基苯從80℃冷卻到40℃。冷卻水的進出口溫度分別為15℃和35℃。

試求冷卻水用量。假設(shè)換熱器熱量損失

可忽略。2021/8/9172021/8/918傳熱習題6

蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍，其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將兩層材料位置互換，而假定其它條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少？2021/8/919傳熱習題7車間內(nèi)有一高和寬各為3m的爐門（黑度ε=0.75），其表面溫度為600℃，室內(nèi)溫度為27℃。試求：（1）由于爐門輻射而引起的散熱速率；（2）若在爐門前25mm

出放置一塊和爐門尺寸相同而黑度為0.1的鋁板作為熱屏，則散熱速率可降低多

少？2021/8/9212021/8/9222021/8/9232021/8/924傳熱習題8在套管換熱器中用水冷卻油，油和水呈并流流動。已知油的進出口溫度分別為140℃和90℃，冷卻水的進出口溫度分別為20℃和32℃。現(xiàn)因工藝條件變動，要求油的出口溫度降至70℃，而油和水的流量、進口溫度均不變。若原換熱器的管長為1m，試求將此換熱器管長增至若干米后才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，在本體所涉及的溫度范圍內(nèi)油和水的比熱容為常數(shù)。2021/8/9252021/8/926202傳熱習題9

一套管換熱器，用196kPa水蒸汽加熱某料液，料液在Ф54mm╳2mm的管道中流動，蒸汽在管外冷凝，已知料液進口溫度為30℃，出口溫度為60℃，流量為4000kg/h，已知料液對管壁的傳熱系數(shù)為500

W/(m2℃)，蒸汽對管壁的傳熱系數(shù)為10000

W/(m22K/W，忽略管壁及管外污垢的熱阻，則：（1）以上換熱器的管壁平均溫度為（

）℃（2）若蒸汽改為150kPa，料液出口溫度為（

）℃

已知：196kPa時水蒸汽飽和溫度為120℃，150

kPa時水蒸汽飽和溫度為109℃，料液的定壓比熱容

Cp=1.9kJ/(kgK)，水蒸汽汽化潛熱2200kJ/kg，改變條件后認為液體物性不變，傳熱系數(shù)不變。2021/8/928傳熱習題10

某生產(chǎn)過程中需用冷卻水將油從105℃冷卻至

70℃，已知油的流量為6000kg/h，水的初溫為22℃，流量為2000kg/h。現(xiàn)有一傳熱面積為10m2的套管換熱器，問在下列兩種流動形式下，換熱器能否滿足要求。（1）兩流體呈逆流流動；（2）兩流體呈并流流動。

設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)在兩種情況相同，均為

300W/(m2K)；油和水的平均比熱容分別為1.9kJ/(kgK)和4.17kJ/(kgK)，熱損失可以忽略。2021/8/9302021/8/9312021/8/9322021/8/933傳質(zhì)復(fù)習要點（吸收）亨利定律——溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa；x——溶質(zhì)在液相中的摩爾分率；

E——亨利常數(shù)，單位同壓強單位。2021/8/934VY+LXa=VYa+LX填料層高度逆流吸收操作線方程傳質(zhì)單元高2021/8/935NOG的兩種計算方法：

1，傳質(zhì)單元數(shù)法2,吸收因數(shù)法S——解吸因數(shù)（脫吸因數(shù)）2021/8/936傳質(zhì)復(fù)習要點（精餾）2021/8/937雙組分精餾體系的簡捷計算2021/8/938逐板計算2021/8/939傳質(zhì)復(fù)習要點（萃?。?021/8/940三角相圖的用法杠桿規(guī)則2021/8/9412021/8/9422021/8/9432021/8/944傳質(zhì)習題1

在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合氣中溶質(zhì)組分A。進塔氣體組成為

0.03（摩爾比），吸收率為99%，出塔液相組成為0.013（摩爾比）。操作壓強為

101.33kPa、溫度為27℃，操作條件下相平衡關(guān)系為Y=2X（XY為摩爾比）。已

知單位塔截面上惰性氣體流量為54kmol/(m2h)，氣相體積吸收總系數(shù)為0.95kmol/(m3.h.kPa)，試求所需的填料高度。2021/8/9452021/8/946傳質(zhì)習題2在常壓逆流操作的填料吸收塔中，用清

水吸收空氣-氨混合氣中的氨。混合氣的質(zhì)量流速為580kg/(m2.h)，組成為6%（體積），吸收率為99%，水的質(zhì)量流速為

770

kg/(m2.h)操作條件下的相平衡關(guān)系為

Y*（XY為摩爾比）。若填料層高度為4米，試求氣相總傳質(zhì)單元高度。2021/8/9472021/8/9482021/8/949傳質(zhì)習題3

在常壓連續(xù)精餾塔中分離含苯45%（摩

爾分數(shù)，下同）的苯-甲苯混合液。要求餾出液組成為0.97，殘液組成為0.03。操作條件下的物系平均相對揮發(fā)度為2.48。試分別計算以下兩種進料熱狀況下的最

小回流比。2021/8/9501.2.飽和液體進料飽和蒸汽進料20

/8/92021/8/952傳質(zhì)習題4

某制皂廠有一精餾塔使用全凝器進行冷凝。已知xD=0.97（摩爾分數(shù)），回流比R=2，常壓操作時，其氣液平衡關(guān)系式為y=2.4x/(1+1.4x)，則y2和x1的值為（

）2021/8/953和（

）。1.2.3.4.0.944,0.875F,

xFD,

xDyWW,

xW12nx1x2xm-1y1y2xnym-1m-1傳質(zhì)習題5有一精餾塔用以分離α=2的A、B兩組分混合物，測得自下至上到某一板的蒸汽流量為110kmol/h，其組成為yA，從上一塊板落到此板的液體流量為100kmol/h，其組成為xA。設(shè)A、B的摩爾汽化潛熱近似相等，熱損失為零。當該板的液相默弗里板效率Eml，則離開該板的汽液相組成y=( )，x=( )。2021/8/9552021/8/956傳質(zhì)習題6精餾設(shè)計中，進料為氣液混合物，且氣液摩爾比為2：3，則進料熱狀態(tài)q值等于（

）。2021/8/9572021/8/958傳質(zhì)習題7

在常壓下將組成為0.52(易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù))的甲醇水混合物進行簡單蒸餾，規(guī)定氣化率為0.4，進料量為20kmol/h。試計算：2021/8/9591.2.3.餾出液的流量釜殘液的組成餾出物的平均組成設(shè)操作范圍內(nèi)的汽液平衡關(guān)系為：2021/8/9602021/8/9612021/8/962傳質(zhì)習題8

A、B、S三元物系的相平衡關(guān)系如圖所示，現(xiàn)將50kg的S與50kg的B相混，試求

1.該混合物是否分成兩相？若能分成兩相，其組成和數(shù)量各為多少？

2.在混合物中至少加多少A才能使混合物變成均相？

3.

從此均相混合物中除去30kg的S，剩余液體的數(shù)量和組成各為多少？2021/8/9632021/8/964傳質(zhì)習題9

用真空冷卻法進行醋酸鈉溶液的結(jié)晶，獲得水合鹽NaC2H3O2.2H2O。料液是80℃的40%醋酸鈉水溶液，進料量是1000kg/h。結(jié)晶器內(nèi)絕對壓力是2064Pa。溶液的沸

點升高可取為11.5℃。計算每小時結(jié)晶產(chǎn)量。已知數(shù)據(jù)：結(jié)晶熱rcr=144kJ/kg水合物，溶液比熱容cp=3.50kJ/(kg℃)，2064Pa下水的汽化熱rs，水的沸點為℃。2021/8/965考察代公式的能力，注意公式中各物理量的意義，單位及使用條件。原公式為：2021

8/66傳質(zhì)習題10

在常壓干燥器中干燥某種濕物料。已知物料的臨界含水量為0.01kg/kg絕干料。物料初始和最終干基含水量分別為0.25及0.0204。恒速階段干燥時間為1小時，降速干燥階段的干燥曲線為直線。試求物

料在干燥器中至少要停留多長時間。物料干燥所需時間由下式計算：2021/8/9672021/8/968傳質(zhì)習題112021/8/9692021/8/970傳質(zhì)習題122021/8/971

設(shè)計精餾塔常以D表示塔頂流量，F(xiàn)表示進料量，q表示進料熱狀態(tài)參數(shù)。對于塔頂塔底溫度都低于室溫的低溫精餾，下列那個說法是正確的：

A

D/F較大時，應(yīng)采用較低的q，D/F較小時，應(yīng)采用較高的q。

B

D/F較大時，應(yīng)采用較高的q。D/F較小時，應(yīng)采用較低的q。C不論D/F多大多小，均應(yīng)采用較高的q。D不論D/F多大多小，均應(yīng)采用較低的q。q值小q值大2021/8/972q=1D/F較大D/F較小q=0進料組成進料組成2021/8/9732021/8/9742021/8/975反應(yīng)復(fù)習要點2021/8/9762021/8/97778恒溫變?nèi)莘磻?yīng)2021/8/979間歇反應(yīng)器2021/8/980平推流反應(yīng)器空間時間平均停留時間而2021/8/981全混流反應(yīng)器2021/8/982反應(yīng)習題1在100℃下,純A在恒容間歇反應(yīng)器中發(fā)生下列氣相反應(yīng):A→R+SA組分分壓與時間關(guān)系見下表:試求在100℃，1atm下，進口物流中包含

20%惰性物，A組份流量為100molA/h，達到95%轉(zhuǎn)化率所需的平推流反應(yīng)器的體積。2021/8/983解：2021/8/984由數(shù)據(jù)表可知,PA0=0.8[atm],轉(zhuǎn)化率為95%（PA=0.04）時,反應(yīng)時間為：140-40=100[sec]=τ反應(yīng)習題2液相反應(yīng)：主反應(yīng)付反應(yīng)從有利于產(chǎn)品分布的觀點出發(fā)，希望得到主反應(yīng)產(chǎn)物最多，副反應(yīng)產(chǎn)物最少，以下四種組合中，哪一個最好？2021/8/985A

AB濃度均高2021/8/986C

A濃度高，B濃度低D

A濃度低，B濃度高B

AB濃度均低2021/8/987反應(yīng)習題3對一氣固相催化反應(yīng)，特別是催化劑容易失活的反應(yīng)（如催化裂化），或氣固相非催化反應(yīng)（如礦石的焙燒），應(yīng)選擇的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式是哪一組：A流化床或移動床B流化床或滴流床C固定床或流化床D固定床或移動床2021/8/988答：A

理由：催化劑易失活，固定床不行，滴流床用于氣液相反應(yīng)。2021/8/989反應(yīng)習題4

連續(xù)操作的反應(yīng)器，若空速為2.5[h-1]，那么在規(guī)定的條件下，下列說法中哪個正確？2021/8/990

D每1/2.5小時就有相當于一個反應(yīng)器體積的物料進入反應(yīng)器由空間速度（空速）的定義：

Sv[時間－1]－－單位時間內(nèi)投入到反應(yīng)器中的物料的體積與反應(yīng)器有效容積或催化劑體積之比。A(D表達同樣的意思)2021/8/991反應(yīng)習題5在間歇攪拌槽式反應(yīng)器中進行醇酸酯化反應(yīng)反應(yīng)物配比為A（mol），反應(yīng)在100℃下進行，反應(yīng)器體積為1.2[m3]，每天生產(chǎn)2400千克醋酸丁酯，輔助生產(chǎn)時間為30分鐘，混合物密度為

750[kg/m3]，反應(yīng)物裝料系數(shù)為，求反應(yīng)物A轉(zhuǎn)化率達到50%所需時間。2021/8/9922021/8/993反應(yīng)習題6等摩爾比的己二酸和己二醇在間歇反應(yīng)器中以硫酸作為催化劑反應(yīng)。若每天處理2400kg己二酸，每批操作輔助生產(chǎn)時間為1小時，反應(yīng)器裝料系數(shù)為

0.75,轉(zhuǎn)化率為80%時，求所需的反應(yīng)器體積.2021/8/9942021/8/995反應(yīng)習題7二級可逆反應(yīng)兩股物料體積流量相同。物料容積為100升，反應(yīng)速率常數(shù)k1=7[m3/kmolmin]，k2=3[m3/kmolmin]。當B的轉(zhuǎn)化率為60%時，求每股物料的流量。2021/8/996A

0.12[m32021/8/9972021/8/998反應(yīng)習題8均相反應(yīng)在一全混流反應(yīng)器中進行：轉(zhuǎn)化率為50%?，F(xiàn)將反應(yīng)器體積擴大到原反應(yīng)器的4倍，其它條件不變，其轉(zhuǎn)化率將變?yōu)椋篈

70%

B

64%

C

73%

D

68%2021/8/9992021/8/9100反應(yīng)習題9

已知水煤氣變換反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為：式中：yCOyCO2為一氧化碳和二氧化碳的

瞬時摩爾分率；壓力及700K時的反應(yīng)速率常數(shù)kw=0.0535kmol/(kg.h)。若

化劑的比表面為30m2/g，堆密度為3，求以化劑體積為基準的反應(yīng)速率常數(shù)kv。2021/8/9101解：單位換算問題2021/8/9102反應(yīng)習題10有一分解反應(yīng)A→P

（目的產(chǎn)物）

rp=k1CA2021/8/91032

AA→S

（付產(chǎn)物）

rs=k

C

2

其中k1=1min-1，k2=1.5L/(mol.min)，CA0=5mol/L，CP0=CS0=0，體積流量為5m3/min，求轉(zhuǎn)化率為90%時：

1.

全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需的全混流反應(yīng)器的體積；

2.

平推流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需的平推流反應(yīng)器的體積。2021/8/910420

1/8105反應(yīng)