注册化工工程师执业考试2018真题 16-17

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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