传热传质

1970-01-01 08:00

例2:在管式炉对流段φ89mm×6mm的管内通过流速为0.6m/s的原油,原油被加热前的平均温度为40℃,此时原油密度为800kg/m3,比热容为2000J/(kg.K),导热系数为0.15W/(m.K),粘度为25×10-3N.s/m2,体积膨胀系数为0.0011K-1。已知管长6m,管内壁温度为150℃,原油在此温度下的粘度为3×10-3N.s/m2。试求原油在管内的对流换热系数。

例1 一空冷气,空气横向流过管外壁,对流换热系数α0=100W/m2℃。冷却水在管内流动,αi=6000 W/m2℃。冷却水管为φ25mm×2.5mm的钢管,其导热系数λ=45 W/m2℃。试求(1)在该状况下的总传热系数;(2)若将管外空气一侧的对流换热系数提高一倍,其他条件不变,总传热系数有何变化;(3)若将管内水一侧的对流换热系数提高一倍,其他条件不变,总传热系数有何变化?

例1:在一钢制套管式换热器中,用冷却水将1kg/s的苯由65℃冷却至15℃,冷却水在φ25mm×2.5mm的内管中逆流流动,其进出口温度为10℃和45℃。已知苯和水对流传热系数分别为0.82×103W/m2K和1.7×103W/m2K,在定性温度下水和苯的比热容分别为4.18×103J/kgK和1.88×103J/kgK,钢材导热系数为45W/mK。两侧的污垢热阻可忽略不计。试求:

(1)冷却水消耗量; (2)所需的总管长。

例4:用25℃、流量为330kg/h的水将180℃的油降温到72℃ ,已知油的比热容为2.1×103J/(kg.k),其流量为396kg/h。现有下列两个列管式换热器,传热面积均为0.8m2。换热器1:总传热系数为650W/(m2K),单壳程、双管程;换热器1:总传热系数为520W/(m2K),单壳程、单管程。为满足换热需要,应选用哪一个换热器?

例1:蒸发质量分数为0.45的NaoH水溶液时,若二次蒸气压力为32kPa(绝),试求:由于蒸气压降低所以引起的沸点升高和溶液的沸点。

例2:上题中,NaOH水溶液蒸发时的液面高度L=1.5m,溶液密度又设其二次蒸气压力采用在冷凝器中测得的压力,试求此时溶液的沸点。

,

例1:用单效蒸发器将质量分数为0.68的硝酸铵水溶液浓缩至0.9:进料量为104kg/h,加热用饱和蒸气压力为294kpa(绝),蒸发室内压力为20kpa,溶液沸点为100℃,沸点进料,热损失为2.7×104W,求:水分蒸发量,加热蒸气消耗量和生蒸气的经济性。 解:(1)水份蒸发量

x68W?F(1?0)?104(1?)?2.44?103kg/hx90 (2)加热蒸汽消耗量

由加热蒸气压力,查水蒸气压表:

T?132.9?C r0?2238.8kJ/kg由蒸发室压力查得二次蒸汽汽化潜热:

r??2356kJ/kgD?

Fc0(t1?t0)?Wr??QLWr??QL??2.61?103rr

例1 氨气和氮气在一等径管两端相互扩算,管子各处的温度均为298K、总压均为

1.013×105Pa。在端点1处,氨气的摩尔分率yA1=0.15;在端点2处,yA2=0.06点1、2之间的距离为1m。已知此时的扩散系数DAB为2.3×10-5m2/s。试求A组分的传质通量。

解:由于管中各处的温度、压力均匀,因此若有1mol A从点1扩散到点2,则必有1mol B从点2扩散到1,否则就不能维持总压恒定。该题属于等摩尔反向扩散。

NA?DABDP(yA1?yA2)(pA1?pA2)NA?ABRT(z2?z1)RT(z2?z1)

例1:在总压P=500kN/m2、温度t=27℃下,使含CO23.0%(体积分率)的气体与含CO2 370g/m3的水相接触,试判断发生吸收还是解吸?并计算以CO2的分压差表示的总传质推动力。 已知:亨利系数E=1.73×105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3,CO2的分子量为44。 解:此题主要是应用亨利定律,计算出与溶液相平衡的气相分压P*A,再与气相主体中CO2的分压pA进行比较.

例1.一逆流操作的常压填料吸收塔,拟用清水吸收混合气所含的少量溶质。入塔气体中含溶质1%(体积分率),经吸收后要求溶质被回收80%,此时水的用量为最小用量的1.5倍,平衡线的关系为y=x,气相总传质单元高度为1.2m,试求所需填料层的高度。

解:由最小的液气比入手,通过计算出实际的液气比,找到脱吸因素,计算出传质单元数,最后确定整个塔高。

ya?yb(1??)?0.01?(1?80%)?0.002 y?yayb?ya0.01?0.002?L????0.8???b*yb0.01?G?minxb?xa?0?xa1m

L?L??1.5???1.5?0.8?1.2G?G?min

(1)平均推动力法

首先需要求出吸收剂出塔时的浓度xb,由全塔物料衡算:

y?ya0.01?0.002xb?b?xa??0?0.00667L/G1.2

?yb?yb?mxb?0.01?1?0.00667?0.00333?ya?ya?mxa?0.002?1?0?0.002

?ym??yb??ya?0.00261?ybln?ya

NOG?yb?ya0.01?0.002??3.065?ym0.00261

塔高:

h?HOG?NOG?1.2?3.065?3.7m

例2.一逆流操作的常压填料吸收塔,拟用清水吸收空气中某溶质。入塔气体中含溶质8%(体积分率),吸收率为98%, 平衡线的关系为y=2.5x,取吸收剂用量为最小用量的1.5倍,试求:(1)水溶液的出塔浓度。 (2)若气相总传质单元高度为0.8m,现有一填料层高度为9m的塔,问该塔是否合用?


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