化工原理期末习题

1.有一板框过滤机，总过滤面积为10m2，在1.3大气压（表压）下进行过滤，2h后得滤液量为30m3，滤布介质阻力略去不计。(1)为了缩短过滤时间，增加板框数目，使总过滤面积增加到15m2，滤液量仍为30m(2)若把压力加大到2大气压（表压），过滤面积仍为15m2，2小时后得滤液50m2.拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，获每m3滤液得滤饼量0.04m3。在1.5atm操作压力下，过滤常数K=2.73×10-5m2/s，过滤介质阻力可忽略不计，滤饼为不可压缩。若要求过滤1小时获取0.41m3的滤饼，试求所需的过滤面积；若选用板框长×宽的规格为0.81×0.81m2，试确定框数及框的厚度；若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求θ+θW=θD（即过滤时间+洗涤时间=辅助时间，因此时过滤机生产能力达最大）时，其操作压力应提高至多少？3.某悬浮液在一板框式过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4m2，操作压差为1.5×105Pa，过滤常数K＝0.04m2/s，一个操作循环中，过滤时间等于辅助时间为1000s，滤饼不需洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计，试求：(1)该机生产能力m3/s；(2)有一回转真空过滤机，转筒过滤面积为4m2，转速为0.003转/秒，沉浸度ψ＝0.3。若要求此回转真空过滤机达到板框过滤机的生产能力，回转真空过滤机的真空度为多少？4.用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2，操作压力0.2MPa(表压)。过滤15分钟后，共得滤液2.91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。试问：(1)若该机的生产能力为4.8m3/h，计算洗涤、辅助时间之和(即求θW+θD)。(2)若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？(3)如改用转筒真空过滤机，若其在一操作周期内共得滤液量为0.2m31.某装置用120℃饱和水蒸汽，通过Φ25×2.5mm管内的17.2m3/h水溶液从20℃加热到75℃液流速为0.355m/s。已知管侧水溶液对流传热系数为2500W/m2·℃汽对流传热系数为10000W/m2·℃，水溶液在管内呈湍流，又知水溶液密度为1050kg/m3，比热为4.17kJ/kg·℃试求：(1)换热器的管数及管长。(2)检修时发现该换热器有两根管子已坏，拟将坏管两端堵塞后继续使用，试问此方案是否可行？（通过计算或推导证明）。2.某单程列管换热器由多根Φ25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h由20℃加热到55℃，苯在管中的流速为0.5m/s，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg，苯的比热容Cp为1.76kJ/(kg·K)，密度ρ为858kg/m3，粘度μ为0.52×10-3Pa·S，导热系数λ为0.148W/(m·K)，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α为10×104W/(m2·K)。试求：（1）水蒸汽用量（kg/h）；（2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。3.拟设计由φ25×2mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/kg.℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数αi=520W/m2℃，蒸汽冷凝时的对流传热系数αO=1.16×104W/m2℃，不锈钢管的导热系数λ=17W/m.℃（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）；（2）管程为４程时的列管长度（总管数不变，仍为136根）。4.拟在单程逆流列管换热器中用35℃的冷水将流量为1Kg/s、温度为150℃的热油冷却至65℃，油走管内，软水走壳程，水的出口温度为75℃，已知油与水均处在湍流，并知此条件下对流传热系数分别为水：2000w/m2℃，油1000w/m2℃，油的平均比热为4Kj/Kg·℃，若换热器传热面积为11m2，热损失、垢层及管壁热阻均可不计，试求：1.该换热器是否可用？2.若油的流量增至1.2Kg/s，其他条件均不变，仅将流程改为双程并知双程时温差校正系数Φ∆t为0.86，该换热器能否用？1.有一单管程列管式换热器，其规格如下：管径为，管长为3米，管数为37根。拟采用此换热器冷凝并冷却CS2的饱和蒸汽，自饱和温度46℃冷却到10℃，CS2在管外冷凝，其流量为300kg/h，比汽化热为350kJ/kg。冷却水在管内