注册化工工程师执业考试真题2018-22-23

注册化工工程师执业考试真题2018-22-23

注册化工工程师执业考试2018真题 22-23

题目22

一釜式反应器注入1000kg、比热容6.2kJ/(kg.°C)的反应液，采用内置蛇管由120°C的饱和蒸汽加热反应液，蛇管换热面积为1.2m2，管内蒸汽与反应液之间的总传热系数为1200W/（m2.°C）。若釜内反应液温度均匀且加热过程中无相变产生，反应器外壁保温良好，将反应液从25°C加热到90°C的加热时间（h）是下列哪个数值 ？

A 0.93 B 1.12 C 1.38 D 1.56

解答

考察换热计算。
由于保温良好，本题中无热量散失，由于反应液无相变，不用特别考虑此点。
Q = mC_p \Delta T = K *A * LMDT *t
由于饱和蒸汽是流通加热，可以认为进出温度均为120°C
从而计算得到 LMDT 为
LMDT = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{ln\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}} = \frac{(120-25)-(120-90)}{ln\frac{120-25}{120-90 } } = 56.39 °C
从而 t = 1000 *6.2 *1000 * （90-25 ）/ (1200 * 1.2 *56.39 ) = 4962.95s =1.3786h
选C

题目23

有一再沸器，由25 * 2.5 的钢管组成。钢管的导热系数为40w/(m.K)，管内有机物沸腾温度为120°C，对流传热系数为400W/(m2.K)，管内污垢热阻为0.001 m2.K/W，管外用180°C饱和蒸汽加热，对流传热系数为2000W/(m2.K)，管外污垢热阻为0.0005 m2.K/W,忽略管壁热阻，则换热管壁温（°C）是下列哪个数值？

A 155 B 172 C 167 D 140

解答

考察对流传热定义和间壁传热。

q_i = \alpha_{内} (t_{内垢} - t_{内}) = 400* (t_{内垢} - 120)
q_e =\alpha_{外} (t_{外} -t_{外垢} ) =2000* (180-t_{外垢})
Q = q_i * \pi *0.025* 1 = q_e * \pi *0.0275 = 400* (t_{内垢} - 120) * \pi *0.025 = 2000* (180-t_{外垢})* \pi *0.0275

Q= \frac{t_{外垢} -t_{内垢}}{\frac{0.001}{\pi *0.025*1} + \frac{0.025}{40 *0.02625*\pi *1 } + \frac{0.0005}{0.0275*\pi*1 } }

求得外垢壁温为 174.5°C， 内垢壁温为150.25°C
由于忽略壁热阻，则壁温为：
150.25+（ 174.5-150.25）* \frac{0.001/3.14/0.025}{0.001/3.14/0.025 + 0.0005/3.14/0.0275} =169.92°C

选C

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