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一、简答题

1． 说明精馏塔塔顶产品组成不能无限增大的原因。

【答案】原因是：（1）精馏塔塔顶浓度但极限值是

如果

则

的提高受到物料衡算的限制。加大回流比可提高极限值是1；（2）

的提高受到塔板数即精馏塔分

也有确定的最高极限值；（3）增加回流

离能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）

，

比意味着増加蒸发量和冷凝量，这在数值上还将受到塔釜及冷凝器的传热面积的限制。

2． —包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？主要原因是什么？

【答案】保温效果将变差，因为水的导热系数比空气的导热系数大。

3． 往复泵有无“汽蚀”和“气缚”现象？为什么？

【答案】往复泵无“气缚”现象，因为往复泵有自吸能力。存在“汽蚀”现象问题，任何泵安装高度不适都会发生“汽蚀”现象。

二、计算题

4． 有一列管式换热器，外表面积为为0.2MPa （绝对压力），冷凝给热系数为

列管为

的钢管。用饱和水蒸气将处理量油的平均比热容

试求：

为25000kg/h的油从40°C 加热到80°C 。油走管程，流动状态为湍流。蒸汽走壳程，水蒸气压力（1）当油的处理量增加1倍时，油的出口温度为多少？若要保持油的出口温度仍为80°C ，换热器是否够用？（2）若不够用，可采取哪些措施？（3）并联或串联多大的换热器才够用？要考虑哪些因素？（4）处理量增大1倍，若将加热蒸汽提高到0.3MPa ，能否保持油的出口温度？（5）油的处理量不变，如果油的黏度增大1倍，仍为湍流流动，其他物性参数不变，油的出口温度为多少？（6）由于换热器运行时间较长，使得管壁增加了一层油垢，其厚度为1mm ，导热系数为0.2W/

此时油的出口温度为多少？

【答案】（1）原工况

水蒸气压力为0.2MPa 时的饱和温度为T=120°

C

因为所以

因为因为

所以所以

接近K 。可取

当流量増大1倍时

，

则

由此得

若保持油的出口温度仍为80°C ，则

所以当油的处理量增大1倍时，要保持油的出口温度不变，原换热器不够。 若仍使用原换热器（换热面积为

），设油的出口温度为

可见，此时油的出口温度达不到80°C ，只能达到76.2°C 。

（2）油的处理量增大1倍，若仍需保持出口温度80°C ，可采取以下措施： ①增大传热面积，即并联或串联一台换热器； ②提高加热蒸汽压力，以提高传热推动力； ③增大管程揣动程度，提高管程

以降低管程热阻。

（3）流量增大1倍，若并联一台同样大小的换热器，则流速不变

，K

不变，

而换热面积增大1倍，所以并联一台m 2的换热器正好够用。

流量増大1倍，若串联一台换热器，则由（1）的计算可知，只需串联一台面积为器即可。

若串联一台同样大小的换热器，

则串联后的面积为

油出口温度为

所以串联一台同样大小的换热器，油的出口温度可达96°C ，若油的出口温度只需80°C ，则可降低蒸汽压力。

（4）油的处理量増大1倍，若将水蒸气压力提高至0.3MPa ，则对应的饱和蒸汽温度为

设油出口温度为

则

则

的换热

则

所以，当油的处理量増大1倍后，提高蒸汽压力，能保持油的出口温度。 （5）当油的处理量不变，

而黏度增大1倍时（仍为湍流），设油出口温度为

所以

可见，油的黏度增大1倍，其出口温度降低为72.7°C 。

5

． 在一逆流操作的吸收塔中，吸收混合气体（氨与空气）中的氨，单位塔截面上的气体流率为

，含氨2%（体积），新鲜吸收剂为含氨0.0003（摩尔分率）的水溶液，从塔顶

加入，要求氨的回收率不低于91%, 设计采用液气比为最小液气比的1.3倍。氨-水-空气物系的相平衡关系为y=1.2x

。已知气相总传质系数

（1）所需塔高H

;

（2

）若采用部分吸收剂再循环从塔顶加入

，新鲜吸收剂用量不变，循环量与新鲜吸收剂量之比为1:10, 为达到同样的回收率，所需塔高为多少？

【答案】⑴最小液气比为

所以

所以传质单元数

为

过程为气膜控制。试求

：

则因为