1.（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长3 m、管
径由25 X 2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2饱和蒸汽，从饱
和温度46C冷却到10C, CS2走管外，其流量为250 kg/h,其冷凝潜热为356 kJ/kg，
液体CS2的比热为1.05 kJ/（kg「C ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5C和30C。已知CS2冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）
分别为K i= 232.6和K2= 116.8 W/（m2 C ），问此换热器是否适用？
1.解：CS2冷凝的热负荷：Q 冷凝=250 X 356= 89000kJ/h= 24.72 KW
CS 冷却的热负荷：Q 冷凝=250X 1.05X （46- 10） = 9450kJ/h= 2.6 KW
总热负荷 Q 为：Q = 24.7+ 2.63= 27.3 KW 冷却水用量 q m2 为：q m2= 27.3 = 0.261kg/s= 940kg/h
4.187X （30-5）
设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261X 4.187X （t k — 5） =
2.6KW 解之得：t k = 7.38C，贝U：（5分）
冷凝段对数平均温差：△ t m= （46— 30）—（46— 7.38） =
25.67C
ln 46 — 30
46— 7.38
所需传热面积：A 冷凝=24.7/232.6X 10 — 3X25.67= 4.14m2, （5分）
冷却段对数平均温差：△ tm=（46 — 7.38）—（ 10— 5）
=16.45C
ln 46— 7.38 （5 分）
10— 5
2
所需传热面积：A 冷却=2.6/116.8X 10— 3X 16.45= 1.35m，
冷凝、冷却共需传热面积：工A i = 4.14+ 1.35= 5.49m2，
换热器实际传热面积为：A0= 30X 3.14X 0.025X 3= 7.065>2 A i，所以适宜使用。（5分）
2.（20分）某列管
换热器由多根①25X 2.5m m的钢管组成，将流量为15X 103kg/h 由20C加热到55C ,苯在管中的流速为0.5m/s，加热剂为130C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1.76 kJ/kg •K,密度p 为858kg/m3,粘度卩为0.52 X 10-3Pa- s，导热系数入为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a为10X 104
w/m・K。试求：
（1）水蒸汽用量（kg/h ）;（ 4分）
（2）总传热系数K （以管外表面积为准）；（7分）
（3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L o（9分）
5.穿过三层平
壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层热阻R1与第
三层热阻R2、R的大小：(B )o
A R1 >(R 2+R )
B R 1 =R2 +R3
C R1 <( R 2 + R a)
D 无法比较
40C
6.在直径为d的圆管外包覆厚度为S的保温层(导热系数为入)，保温层外壁的对流传热系数为a。若d＜入/ a，则对单位管长而言(C )。
A当S = X / a -d/2时，热损失最小；B 当入/ a =d+2S时，热损失最大；C当3 =入/ a -d/2时，热损失最大； D 包上保温层后热损失总比原来不包时小。
3.在长为Lm，高为Hm的降尘室中，颗粒的沉降速度为
2) K Ut，气体通过降尘室
的水平流速为U，则颗粒能在降尘室分离的条件是 3. D )。
A L m / U H m / U t L m/U t H m/U
C L m / U t — H m / u L m/U — H m/U t
2.解：1) q mi
热负荷
q m1 = q m/ C p2(t2 5)
=15X 103x 1.76X( 55-20)
5 =9.24X 10 KJ/h
5
9.24 10
2178
= 424.2kg h
(4 分)
Re
du£
苯侧的〉：0 02 疋0 5 城8 58
05警=16500 10000
0.52 10
C p U P r
3 _3
1.76 10 0.52 10 __
6.18
流体被加热，n= °.4
0.148
0.8 0.4
"=0.023 —Re Pr
d
=834.3 w/m
0.148 0.8 0.4 = 0.023 16500 6.18
0.02
2°C
基于外表面积:
1
1 .丄d
：0 ： 2 d2
1
663
1 1 25
----- + ---- x——w/m 2C
(7分)
3) L 及 n
由传热基本方程：
(130_20)_(130_55)
,130-20
In 130-55
9.2^10^1000
A 4.24
663 汉91.4 汉3600
-91.4
1. (20分)在常压精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料量为 100kmol/h , 进料组成为0.5 (摩尔分率，下同)，馏出液组成为 0.98，进料为泡点进料；塔 顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 1.8倍。在本题范围内， 汽液平衡方程为：.「一 ’■''，汽相默弗里板效率为0.5 o 若要求轻组分收率 为98%，试计算：
(1) 釜残液组成；(5分)
(2) 精馏段操作线方程；(5分)
(3) 从塔顶向下第一层实际板下降的液相组成。(10分)
联立得 '
(2) 先计算‘―一，由
□ = ■儿
泡点进料1 :
由气液平衡方程
=0.58x^143=0.58x0.5+0.43=0.72
0 .72- .05
只 瞌=11x1.182=2.128
精馏段操作线方程为 R xn _ 2128
0.98
V ---- X + ----- - -------- x + -------
(5分)
严［L 陆+0.313
(3) 由汽相默弗里板效率定义，第一层实际板的汽相默弗里板效率为
q v
q v
d 2
nu 4
n = 兀，2 d u 4
3
15 10
858
=31
A -二d o Ln
兀
2
— 0.022
0.5 3600 4 4.24
L = 二 0.025 31
二 1.82m
（9 分）
1.解：（1）由题给条件
Ay
力=—^-X100% = SS% -^^-400% = 98%
100 xo J 解得 kmol/h 由全塔物料衡算方程：
F 二 DW
- Dx D * JKt 甫
_ F X F
- D X D
JDO X OJ-JO X O.98 _NN ^
X BF ------------------ -- -------------------------
二
（5
