注册化工工程师执业考试2018真题 16-17

题目16

有一保温完好的换热器,热流体进出口温度分别为423K和308K,流量2.5kg/min,比热容为4.36kJ/(kg.K) ,冷流体进出口温度分别为298K和383K,比热容为4.69kJ/(kg.K),环境温度为298K。问有效能效率(%)为下列哪个数值?

A 71.32 B 56.61 C67.73 D 80.60

解答

考察有效能概念。

保温完好意味着,热量没有向外界散热,所有热流量损失的热量都被冷流体吸收
根据热量计算公司 Q = m C_P \Delta T
可以得到冷流体流量为
m_c= \frac{m_h C_{P_h} \Delta T_h} {C_{p_c} \Delta T_c} =\frac{ 2.5 * 4.36 * (423-308 )}{4.69 * (383-298)}
=3.144 kg/min

有效能定义
B= (H-H_0) - T_0(S-S_0) = m(\int_{T_0}^{T}  Cp\, dT - T_0 \int_{T_0}^{T} \frac{C_p}{T} \,dT )
这里要用到基本积分公式: 求解后
B = mC_p(T-T_0) -mT_0C_p(lnT-lnT_0) = mC_p[(T-T_0) -T_0(ln\frac{T}{T_0})]
统一设定环境温度T0 作为状态0,从而计算有效能变化值
热流体 \Delta B_h = B(T_1) -B(T_2) = mC_p[(T_1 -T_2) - T_0ln(\frac{T_1}{T_2})] = 2.5*4.36*[423-308 - 298ln(423/308) ]= 223
冷流体 B_c =mC_p[(T_1 -T_2) - T_0ln(\frac{T_1}{T_2})]  = 3.144 *4.69 *[ 298-383 - 298 ln(298/383)] = -150.7
由此可以得到损失率为 150.7/223 = 67.6%
选C

题目17

拟选用1台风机向直径为1500mm的试验塔输送空气,已知当地大气压为98.66kPa,大气温度为30°C,试验塔排气管内径为600mm,系统阻力降为10.4kPa,要求塔内气速达到2.5m/s,问所选用风机的铭牌风压(kPa)和流量(m3/h)应满足下列哪一组数值?
A 10.54 ;15896 B 11.14 ;15425 C 10.54 ; 15632 D 11.14; 15896

解答

塔内气速为2.5m/s,则排气管内流速为 2.5 * 15 * 15 / 6 / 6 = 15.6 m/s
流量 3.14 /4 * 1.5 * 1.5 * 2.5 *3600 = 15896.25 m3/h

压差计算公式 \Delta P = \frac{ \rho v^2}{2}
分段计算,总压降为
= (2.5 * 2.5 / 2 +15.6 * 15.6 /2 ) *1.23 /1000
= 0.15 kPa
由于系统压降为 10.4kPa
则风机风压至少为 10.4+0.15 = 10.55 kPa

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