常州工程职业技术学院10-11学年第1学期考试试卷课程：化工传热过程与控制卷种（A/B）：A 考核形式：闭卷 试卷总页数：4 适用班级（专业、年级）： 精细0911（二年级） 考试时间：120分钟 题号一二三四五六七总得分得分阅卷老师学生系部： 班级： 班级序号： 姓名： 项目一：将1500kg/h的硝基苯由350K冷却到305K。已知：硝基苯的比热为1.6 kJ/kgK。 1常用的冷却剂有哪些？确定本项目的冷却剂？（5分）确定理由？（5分）2计算热负荷？（5分）。3确定冷却剂进、出口温度（5分）；估算冷却剂用量？（5分）。4确定流体的通入空间？理由？（5分）5常见的列管换热器类型？本项目选用哪种类型？（5分）；选用理由？（5分）。6估算传热温度差？（5分）。7初估换热器传热面积？（5分）8初选换热器规格？（5分）9核算管程流体流速？（5分）；是否需设多管程？理由？（5分）项目二、用一连续干燥器含水量为50%悬浮物料，每小时处理湿物料1000，经干燥后物料的含水量降至2%（均为湿基），以空气为干燥介质，初始湿度为，离开干燥器时的湿度不超过 。假设干燥过程无物料损失。 1选用适宜的干燥器形式，并说明理由（10分）2计算水分蒸发量？（10分）3计算空气消耗量？（5分） 4确定风机的安装位置，计算风机风量？（10分） 常州工程职业技术学院10-11学年第1学期期末考试试卷课程：化工传热过程与控制卷种（A/B）：A 考核形式：开卷 试卷总页数：4 适用班级（专业、年级）： 精细0911（二年级） 考试时间：120分钟 题号一二三四五六七总得分得分阅卷老师学生系部： 班级： 班级序号： 姓名： 项目：将1500kg/h的硝基苯由350K冷却到305K。已知：硝基苯的比热为1.6 kJ/kgK；水的比热为4.19kJ/kgK。1常用的冷却剂有哪些？确定本项目的冷却剂？（5分）确定理由？（5分）工业上常用的冷却剂有水（自来水、河水、井水）、空气和各种冷冻剂。本项目的冷却剂可以选用水。确定理由为：对于一定的传热过程，待加热或冷却物料的初始与终了温度常由工艺条件所决定，因此需要提供或取出的热量是一定的。热量的多少决定了传热过程的操作费用。但应指出，单位热量的价格因载热体而异。例如，当加热时，温度要求愈高，价格愈贵；当冷却时，温度要求愈低，价格愈贵。因此为了提高传热过程的经济效益，必须选择适当温位的载热体。水（自来水、河水、井水）作为冷却剂适宜温度范围为080，这里硝基苯要求由77降低到32，选用水比较合适。同时选择载热体时还应考虑以下原则：（1）载热体的温度易调节控制；（2）载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分解；（3）载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备；（4）价格便宜，来源容易。2计算热负荷？（5分）。从有关表查得硝基苯的比热为1.6 kJ/kgK由热负荷计算式有Q热W热 C热 (T1一T2) 1500/36001.6103(350305)30 kW 3确定冷却剂进、出口温度？（5分）；计算冷却剂用量？（5分）。假定冷却水初温为25，出口温度不超过30；同时热损失Q损可以忽略时，冷却水用量可以 用QQ热Q冷计算：（查得水的比热为4.19kJ/kgK） QW热 C热 (T1一T2) W冷C冷 ( t2t1) 30103W冷 4.187103 (3025) W冷1.433kg/s 5159kg/h 5.16m3/h4确定流体的通入空间？理由？（5分）硝基苯走壳程，冷却水走管程理由为：被冷却的物料一般选壳程，便于散热。冷却水一般通过管内，因为冷却水常常为江河水或井水比较脏，硬度较高，受热后容易结垢，在管内便于清洗。5常见的列管换热器类型？本项目选用哪种类型？（5分）；选用理由？（5分）。列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：1固定管板式换热器： 2浮头式换热器： 3 填料函式换热器：4 U型管式换热器： 这里可以选用不带有补偿装置的固定管板式换热器。理由为：对于列管式换热器，一般要根据换热流体的腐蚀性及其它特性来选择结构与材料，根据材料的加工性能，流体的压力和温度，换热器管程与壳程的温度差，换热器的热负荷，检修清洗的要求等因素决定采用哪一类的列管式换热器。固定管板式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于6070和壳程流体压强不高的情况。本项目中平均温差为25.9（计算过程在后）不超过50，壳程流体压强也不高故可以作出上述选择。6计算传热温度差？（5分）。选择冷水作为物料的冷却剂时，选取较低的出口温度，则用水量大，操作费用多，但传热的平均温度差较大，所需传热面积会较少，因而设备费用也较低。最经济的冷却水出口温度根据冷却水的消耗费及冷却设备投资费之和为最小来确定。对本项目而言，选用河水做冷却剂时，可设定进口温度为25，出口温度为30。传热平均温度差逆流时 热流体温度 77 32冷流体温度 25 20两端温度差t 52 12所以 首先从流体的压力、防腐蚀及清洗等要求来考虑，然后再从对阻力降低或其他要求予以校核选定。初步选定流体流动方式，由冷热流体的进出口温度计算温差修正系数，应使0.8，否则应改变流动方式，重新计算；考虑到管程可能为24程，但壳程数为1，, 查图3-9a得=0.950.8,所以两流体的平均温差为： 7初估换热器传热面积？（10分）根据经验初选总传热系数K估,并估算所需传热面积A估。参考管壳式换热器的总传热系数K值表，根据冷、热流体在换热器中有无相变化及其物性等，总选取传热系数K估=800Wm2.，于是可求所需传热面积A估为：8初选换热器规格？（5分）由总传热速率方程，初步算出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等)，或按系列标准选择设备规格根据计算出传热面积A,参照我国管壳式换热器标准系列，初步确定换热器的基本参数（管径、管程数、管子根数、管长、管子排列方式、折流元件等的型式及布置、壳体直径等结构参数）。 根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢、清洗要求等条件选择适宜的换热器，为保证传热时流体适宜流动状态，还需估算管程数。 根据，根据系列标准选定换热管的直径、长度及排列；如果是选用，可根据在系列标准中选用适当的换热器型号；管程冷流体体积流量：根据质量流量W冷1.433kg/s 5159kg/h 体积流量Vi5.16m3/h=0.00143 m3/s选用规格钢管，设管内的流速ui=1.5m/s，则：单管程所需管子根数n：设单台换热器的传热面积为，则单台传热面积为：选取管束长l2m，则管程数为故应选取管程数为1。根据以上确定的条件，按列管换热器标准系列，初步选取型号为G800-II-16-225固定管板式换热器1台，其主要性能参数如下：壳体内径159mm公称直径159mm公称压力1.6MPa公称面积1.7m2算面积1.7m2管程数1管长2000mm管子规格192排列方式管数 15根壳程数 9核算管程流体流速？（5分）；是否需设多管程？（5分）理由？（5分）管程一般流体 0.53 m/s,易结垢流体 1 m/s按以上数据可分别求出管程和壳程流体流速及雷诺数管程：流通截面积式中n为总管数。管内流速式中 管程流速m/s；釜液流速kg/h；釜液平均密度；经核算合适。不需要设多管程，理由见上题。项目二解：1.选用开放式喷雾干燥器。因为物料为含水50%的悬浮液，且处理量也较大，喷雾干燥器适用于物料含水量较大、连续化大规模生产；因为溶剂是水，所以采用开放式时废气排放无污染。234风机装在新鲜空气进口。风量为：6