注册化工工程师执业考试2017真题 13-15

注册化工工程师执业考试2017真题 13-15

题目

已知 :7.0MPa 饱和水蒸汽的焓、熵分别为 2768kJ/kg 和 5.8103kJ/ (kg · K) 1.0MPa 饱和水蒸汽的焓、熵分别为 2774kJ/kg 和 6.5835kJ/ (kg · K)，在环境条件 （T0 =25 0.1MPa）下，水的焓、熵分别为 104.6 kJ/kg 和 0.3648kJ/ (kg · K) 7.0MPa 饱和水蒸汽的有效能比 1.0MPa 饱和水蒸汽 高出的百分数（ %）为下列哪个数值
(A)21.4 (B) 78.3 (C) 127.6 (D) 27.6

解答

这个主要是要对有效能有了解才能进行。有效能即火用，Exergy
热量有效能 E = Q-T\Delta S
7Mpa下 E_1 = \Delta H - T_e * \Delta S = (2768-104.6) - (273.15+25)*(5.8103-0.3648) = 1039.8
1MPa下 E_2 = (2774-104.6) -(273.15+25)*(6.5835-0.3648)=815.3
前者比后者高出 （1039.8-815.3）/815.3 = 0.275
选D

题目

如下图所示，槽中流过的水深为 1.5m tan α =1/3 ，则水流过的当量直径 m ）是下列
哪个数值？

(A)2.07 (B)2.54 (C) 3.23 (D) 3.41

解答

考察当量长度的概念，关键是要使用湿润面积和湿润周边的概念
当量直径 = 4倍湿润面积 / 湿润周边
计算流通时湿润面积为 A= 1.5*1/3*1.5/2*2+3*1.5 = 5.25m^2
湿润周边 L = (0.5^2+1.5^2)^{0.5}*2+3= 6.2m
D=5.25/6.2*4 = 3.39
选D

题目

用旋涡泵从真空操作的蒸发器内抽出完成液，完成液处于沸腾状态，如右图所示。吸入
管：内径25mm，总长度8m（包括所有局部阻力的当量长度）；排出管：内径25mm，总长度45m（包括所有局部阻力及冷却器阻力的当量长度）。
已知：管线摩擦系数0.04，输送流量1.8m3/h；旋涡泵NPSHr 为1m，蒸发器内气相压力2620Pa（A），当地大气压98kPa。若完成液冷却前后密度均取1100kg/m3，NPSHa 的安全裕量取1m，泵效率15%，问泵的最小安装高度H（m）和泵的轴功率（kW）是下列哪组数值？

(A)2.68 0.70 (B)3.55 0.54 (C) 2.68 0.54 (D) 3.55 0.65

解答

考察泵的NPSH和效率以及沿程管路压损计算。
计算管路沿程压力损失
\Delta P= \lambda \frac{l}{d}u^2=\lambda \frac{l}{d}\frac{Q^2}{(\frac{\pi}{4}d^2)^2}
流速 u = Q/A = 1.8/3600/(3.142/4*0.025^2)=1.02m/s
沿程压损 \Delta P = \rho \lambda \frac{l}{d}\frac{u^2}{2}
进口压损 \Delta P_1 =1100 * 0.04 * 8/0.025 * (1.02)^2/2 =7326 Pa
出口压损 \Delta P_2 = 7326 / 8 * 45 =41208.75 Pa
由于蒸发器内气相压力为2620Pa，此时液体为沸腾状态，则本题中应保证输送管路全程液体不再沸腾，即进泵的压力要大于2620Pa，同时留出安全余量NPSHa和泵必需汽蚀余量NPSHr
也就是安装高度建立的压力减去沿程阻力损失还能剩余出 NPSHa+NPSHr对应的压力
得到H = NPSH_r + NPSH_a + \frac{\Delta P_1}{\rho g} = 1+1 + 7326/1100/9.82 =2.68m

由于泵是将液体从2620Pa送到高为 6.68m处的98kPa的位置，同时克服了沿程阻力，则当量扬程H_e = 6.68+\frac{98000-2620}{1100*9.82} + \frac{(7326+41208.75)}{1100*9.82}=20m
轴功率 N = \rho g H Q/\eta=11009.8220*1.8/3600/0.15 = 720w
选A

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