utf8\\'\\'2010注册化工工程师专业案例题解

径分别为200mm和100mm的两种管道串联使用，若DN200和DN100的管道摩擦系数分别为0.02和0.016，在保持新老管路阻力损失相同的条件下，需用DN200管道的当量长度（m）应为下述哪个数据？ (A)51 (B)61 (C)71 （D)81

解：本题还是关于管路阻力降计算的，解题方法是：先算出老管线的阻力降，然后按照此阻力降来匹配DN200和DN100管线的长度。 u=4Q/3.14d2=4×(90/3600)/(3.14×0.152)=1.415 (m/s) ∑hf=(λLe/d)u2/2g=0.018×80×1.4152/(0.15×2×9.81)=0.98 (m) u1=4Q/3.14d12=4×(90/3600)/(3.14×0.22)=0.7958 (m/s) u2=4Q/3.14d22=4×(90/3600)/(3.14×0.12)=3.183 (m/s) ∑hf=(λ1Le1/d1)u12/2g+(λ2Le2/d2)u22/2g=0.98 (m) Le1+Le2=80

0.02×Le1×0.79582/(0.2×2×9.81)+ .016×(80-Le1)×3.1832/(0.1×2×9.81)= 0.98 Le1≈71 (m)

解法2，计算量较小，相对简洁：

从 ∑hf=(λLe/d)u2/2g=∑hf=(λLe/d)（4Q/πd2）2/2g=λLe/d-5×(8Q2/π2g) 可以看出，阻力降与λ、Le、d-5成正比。新老管线的阻力降和当量长度相等，所以有下式： 1 = 0.020/0.018×(le/80)×(200/150)-5 + 0.016/0.018×(1-le/80)×(100/150)-5 0.2637 le + 6.75×(80-le) = 80 所以，le = 5.75×80/(6.75-0.2637) = 70.92m 答案：C

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16、如图所示的流化床反应器用空气作为流化介质。正常操作工况下，该反应器上所装两个U型管压差计的读数为R1=400mm，R2=150mm，指示液为汞。该反应器A、B两点的压差(N/m2)为下列哪一个值？

(A) 2.00×104 (B) 5.34×104 （C) 7.34×104 (D) 3.34×104

解：因空气的密度远小于汞的密度，其气柱高度可以忽略不计。从图中可以看出，R1为A、B两点压差的汞柱读数，而R2仅为B点表压的汞柱读数。 △P=ρgR1=13.6×9.81×400=5.34×104 (N/m2) 答案：B

17、某化工厂通过一个敞口高位槽A使槽中碱液自流进入设备B中。已知碱液密度为920kg/m3,设备B的压力为10kPa(G)。输送管道内径为33mm，管路系统的总能量损失∑hf为3.24m。要求在阀门全开时碱液流量为4.9m3/h，则高位槽的液面至少应高出碱液在设备B入口位置多少米？ (A)5.0 (B)4.5 (C)4.0 (D)5.5

解：△Z=-∑hf-△P/ρg=-3.24-10000/(920×9.81)=-4.3 (m) 负号表示液面高于设备B入口。

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答案：B

18、有一列管换热器，原油逆流冷却常压塔底的重油，原油进口温度t1=30℃，出口温度t2=80℃，原油的定压比热Cp=2.18kJ/(kg℃)，重油从常压塔出来温度为T1=180℃，换热器的传热面积为38㎡，传热系数K=100J/(㎡s℃)，问若将重油冷却到T2=120℃时每小时所需的原油量（kg/h）是下列哪个数值？ (A)3318.9 (B)12550 (C)11910 (D)11295 解：△t1=180-80=100 △t2=120-30=90

△tm=(△t1-△t2)/ln(△t1-△t2)=(100-90)/ln(100/90)=94.91 Q=KS△tm=WCp(t2-t1)

W=100×38×94.91/(2180×(80-30) ) ×3600=11910 (kg/h) 答案：C

19、某厂一列管换热器为逆流操作，粗苯流量为每小时50m3，需从78℃冷却到32℃，用水冷却，水的进口温度为25℃，流量120m3/h。若传热过程的总热阻R=0.002315（㎡℃）/W，换热面积的安全系数取1.15，问此列管换热器的换热面积（㎡）应是下列哪一个数值？

物性数据 苯 水 比热容，kJ/(kg℃) Cp1=1.84 Cp2=4.186 重度，kg/m3 ρ1=879 ρ2=1000

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(A)133.5 (B)116.2 (C)480.8 (D)13.4

解：根据换热器热量平衡，Q=ρ1m1(78-32)=ρ2m2(t-25) 879×50×1.84×(78-32)=1000×120×4.186×(t-25) t=32.4 (℃) △t1=78-32.4=45.6 △t2=32-25=7 △tm=(45.6-7)/ln(45.6/7)=20.6 A=1.15QR/△tm=1.15×879×50/3600×1840×(78-32)×0.002315/20.6=133.5 (m2) 答案：A

20、在一夹套反应釜中，釜内保持恒温。夹套内通冷却水。当停止搅拌时，反应釜内物料和冷却水的传热平均温度差为58.2℃。若其他条件不变而釜内加以搅拌，此时传热平均温度差为36.4℃，由于釜内侧给热系数的增大使传热系数提高至2倍，问搅拌使用后与使用前传热速率的比值是下列哪个数值？ (A)1.25 (B)1.5 (C)0.63 (D)2.4

解：Q1=K1A△tm1 =58.2 K1A Q2=K2A△tm2=2×36.4 K1A Q2/Q1=2×36.4 K1A /58.2 K1A =1.25 答案：A

21、某厂一台逆流运行没有垢层的新管壳式换热器中，用水冷却一热流体，冷却水走管程，当冷却水流量为1.0kg/s时，用测得数据算出传热系数

K=473.5W/(㎡℃)；当冷却水流量增加一倍，其他条件保持不变时，测得的数据算出传热系数为K=546 W/(㎡℃)，管壁热阻忽略不计。问此换热器壳程和管程的传热膜系数α1和α2﹝W/（㎡℃）﹞是下列哪一组数值？

(A)892.7；1785.4 (B)688.2；1517.8(C)759.9；1517.8 (D)614.4；1785.4

3 ^+ Q: p# x; k\2

解：α∝u0.8 α2′=(u2′/u2)0.8α2=20.8α2 =1.741α2

根据1/K=1/α1+1/α2 ，有： 1/473.5=1/α1+1/α2 以及 1/546=1/α1+1/1.741α2

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