西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别：网教 专业：化学 课程名称【编号】： 化工基础【0069】 A 卷大作业 满分：100 分 二、（流体流动与输送）质量浓度为 16200kg/h 的 25%氯化钠（NaCl）水溶液在φ50×3mm 的钢管中流过。已知水溶液的密度为 1186kg/m3，粘度为 2.3×10-3Pa·s。求（1）判断该水溶液的流动类型。（2）计算在滞流时的最大流速umax 滞。四、（传热）有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为 φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h 的苯在内管中从 80℃冷却到 50℃。冷却水在环隙从 15℃升到 35℃。苯的对流传热系数 αh=230W/（m2·K），水的对流传热系数 αc=290W/（m2·K）。忽略污垢热阻。试求：1）冷却水消耗量；2）并流和逆流操作时所需传热面积。题中碳钢的导热系数为λ=45W/（m·K）。解 ①苯的平均温度比热容 cph=1.86×103J/（kg·K） 苯的流量 Wh=2000kg/h，水的平均温度 比热容 cpc=4.178×103J/（kg·K）。热量衡算式为 - 1 -6525080T℃6525080T℃)()(1221ttcWTTcWQpccphh （忽略热损失）- 2 -WQ43101.3)5080(1086.1360020001335)1535(10178.43600101.3)(3412ttcQWpcc热负荷 冷却水消耗量 kg/h089.0290082.00855.045082.00035.0230111ocimihidddbdK② 以内表面积 Si为基准的总传热系数为Ki，碳钢的导热系数=45W/（ m·K ） =4.35×10－ 3+7.46×10－ 5+3.18×10－ 3 =7.54×10－ 3m2·K/WKi=133W/ （ m2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。并流操作 80 50 15 35 65 15 2.341565ln1565并mt2481.62.34133101.3mtKQSmii并并Ctm 4023545逆2483.540133101.3mtKQSmii逆逆逆并逆并故因iimmSStt  ,17.1并逆逆并mmiittSS传热面积 45353515 逆流操作 80 50 传热面积 ③ 逆流操作 Si=6.81m2，2.3481.6133101.34iimSKQt℃''2tt35152.34235'ttm因Ct  4.33'则设冷却水出口温度为t'2，则 80 50 则 t'2=80 － 33.4=46.6℃水的平均温度 t'= （ 15+46.6 ） /2=30.8℃ ， c'pc=4.174×103J （ kg·℃ ）hKgttcQWpcc/846)156.46(10174.43600101.3)'('3412%6.3610013358461335冷却水消耗量逆流操作比并流操作可节省冷却水：若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的 35℃ 变为 46.6℃ ，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了 36.6% 。 五、（精馏）一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下： 精馏段 y = 0.8 x + 0.172 提馏段 y = 1.3 x – 0.018 求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 将提馏段操作线方程与对角线方程 y=x 联立即：R=4；xD=0.86；R'=0.333；xW=0.06；xF=0.38六、（化学反应器）有如下反应 A＋B→P，根据实验测定，反应为一级反应：rA=kcA。在 288K 时，反应速率常数为k =0 .0806min-1；每天处理的溶液量为14 . 4m3)，进料的初始浓度cA0=0 . 095kmol/m3，A 的转化率为 85%，试计算： （1）当每批操作的辅助时间为 0.5 小时，间歇反应釜的有效容积。 （2）平推流反应器的有效容积。 （3）全混流反应器的有效容积。- 3 -