化工原理课后习题解答(杨祖荣主编) 精品 下载本文

原工况中 所以 lnlnT1?t2100?85?ln??1.204 T2?t170?20T1?t'2?2.40???1.204???2.89 t'2?101.112?0.0556T'2

T'2?t1t'2?t1?q'm1cp1qm2cp2

新工况下的热量衡算: t'2?453.4?4.334T'2

(T1?T'2)?20?4.334(100?T'2)

以上两线性方程联立求解可得:T'2?82.3℃;t'2?96.5℃

Q'K'?t'mq'm1cp1(T1?T'2)100?82.34???2??1.18 QK?tmqm1cp1(T1?T2)100?7024 两平行的大平板相距8mm,其中一平板的黑度为0.2,温度为420K;另一平板的黑度为0.07,温度为300K,试计算两板之间的辐射传热热通量。

解:这属于表3-9中所列的第一种情况,故:??1,而 C1?2?C05.669??0.31

1/?1?1/?2?11/0.2?1/0.07?1q1?2??T?4?T?4???420?4?300?4?12?C1?2?????????0.31?1?????????71.4W/m2

????100??100?????100??100???25 试计算一外径为48mm,长为12m的氧化钢管,其外壁温度为300℃时的辐射热损失。若将此管放置于:

(1)空间很大的的厂房内,其刷有石灰粉的墙壁温度为27℃,石灰粉刷壁的黑度为0.91; (2)截面为200?200mm的红砖砌成的通道中,通道壁面的温度为27℃。

解:查得氧化钢管的黑度为0.8,红砖的黑度为0.93。以下计算中,变量下标1指氧化钢管,下标2指石灰粉刷壁或红砖。

(1)这属于很大的物体2包括物体1,故: A=A1;总辐射系数C1?2?C0?1;??1

Q1?2??T?4?T?4???300?273.15?4?27?273.15?4?12?C1?2?A???????=81?100?????100????5.669?0.8?3.14?0.048?12???100100????????????????58.8W

(2)此尺寸红砖墙包围钢管,前者的面积既不很大,它也不是恰好包住,这属于表3-9中所列的第5种情况。故:A=A1;??1;而 C1?2?1/?1??1/?2?1?A1/A2C0?5.669?4.484

1?1?3.14?0.048?12???1?0.8?0.93?4?0.2?12Q1?2??T?4?T?4???300?273.15?4?27?273.15?4?12?C1?2?A????????4.484?1?3.14?0.048?12????????

100100100100????????????????17

=8066.7W

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第四章 蒸发

1、用一单效蒸发器将2500kg/h的NaOH水溶液由10%浓缩到25%(均为质量百分数),已知加热蒸气压力为450kPa,蒸发室内压力为101.3kPa,溶液的沸点为115℃,比热容为3.9kJ/(kg·℃),热损失为20kW。试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。(1)进料温度为25℃;(2)沸点进料。 解:

(1) 求水蒸发量W 应用式(4-1)

W?F(1?x00.1)?2500(1?)?1500kg/h x10.25(2)求加热蒸汽消耗量 应用式(4-4)

D?FC0(t1?t0)?Wr'?QL

r由书附录查得450kPa和115℃下饱和蒸汽的汽化潜热为2747.8和2701.3kJ/kg 则进料温度为25℃时的蒸汽消耗量为:

2500?(115?25)?1500?2701.3?20?36008.78?105?4.05?106?7.2?104D???1820kg/h

2747.82747.8单位蒸汽消耗量由式(4-5a)计算,则

DW?1.21

原料液温度为115℃时

D2?1500?2701.3?20?3600?1500kg/h

2747.8单位蒸汽消耗量

D2?1.0 W 由以上计算结果可知,原料液的温度愈高,蒸发1 kg水所消耗的加热蒸汽量愈少。

2、试计算30%(质量百分数,的NaOH水溶液在60 kPa(绝)压力下的沸点。

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解:

?tA?T'?Δ

T查 蒸汽在600kPa下的饱和温度为85.6℃,汽化潜热为2652kJ/kg

'Δ'由式(4-9) Δ'?fΔ'常可求

其中 f由式(4-10)求得,即

(T'?273)2(85.6?273) f?0.0162?0.0162?0.785

r'2652.1 查附录 Δ'常为160℃ 则 Δ'常=160-100=60℃ ?Δ?60?0.785?47.1℃ 即 tA?85.6?47.1?132.7℃

3、在一常压单效蒸发器中浓缩CaCl2水溶液,已知完成液浓度为35.7%(质分数),密度为1300kg/m3,若液面平均深度为1.8m,加热室用0.2MPa(表压)饱和蒸汽加热,求传热的有效温差。 解:

确定溶液的沸点t1 (1)计算Δ

查附录 p=101.3kPa, T=100℃,r’=2677.2 kJ/kg

查附录 常压下35%的CaCl2水溶液的沸点近似为tA?115℃ ?Δ?115?100?15℃ (2)计算Δ pav?p?''

'‘

''?av?g?h2?101.3?103?1300?9.81?1.8?1.128?3kPa

2查附录 当pav=1.128?103kPa时,对应的饱和蒸汽温度 Tpav=102.7℃ ?Δ?102.7?100?2.7℃ (3)取Δ?1℃ (4)溶液的沸点

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