综合型计算 4-13．拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数K=7.5×10-5m2/s。现要求每一操作周期得到10m3滤液，过滤时间为0.5h。悬浮液含固量φ=0.015(m3固体/m3悬浮液)，滤饼空隙率ε=0.5，过滤介质阻力可忽略不计。试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m，若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m3，分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h的实际获得滤液量为多少？ 解：（1）q?K??7.5?10?5?1800?0.367m3/m2
A?V10??27.2m2 q0.367A27.2??33个 2a22?0.652（2）按过滤面积需要框 n?V饼?Vφ10?0.015??0.309m3
1?ε?φ1?0.5?0.015V饼ba2?0.309?37个 20.02?0.65按滤饼体积需要框 n?取37个
(3) 安装37个框 A=37×2×0.652=31.3m2
q?K??7.5?10?5?1800?0.367m3/m2不变
V=qA=0.367×31.1=11.4 m3
传热综合型计算
6-31. 质量流量为7200kg/h的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm的钢管内流动，由25℃加热到85℃，气体走管程，采用198kPa的饱和蒸汽于壳程加热气体。若蒸汽冷凝给热系数?1= 1×104 W/(m2.K)，管内壁的污垢热阻为0.0004m2?K/W，忽略管壁、管外热阻及热损失。已知气体在平均温度下的物性数据为：cp=1kJ/(kg·K)，λ= 2.85×10-2W/(m.K)，μ=1.98×10-2mPa?s。试求：(1)饱和水蒸汽的消耗量(kg/h)；(2)换热器的总传热系数K (以管束外表面为基准)和管长；(3)若有15根管子堵塞，又由于某种原因，蒸汽压力减至143kPa，假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不变，求总传热系数K'和气体出口温度t2'。
已知198kPa时饱和蒸汽温度为120℃，汽化潜热2204kJ/kg；143kPa时饱和蒸汽温度为110℃。
7200解：（1）Q?qm2Cp2(t2?t1)??1?(85?25)?120kW
3600 qm1?Q??120?0.05445kg/s?196.00kg/h 2204(2) G?du?qm7200/3600??25.48kg/(m2.s) 2A0.785?250?(0.02)Re??Cp??dG??0.02?25.484?25737?10 ?51.98?10Pr??1?103?1.98?10?5??0.695?0.7 ?22.85?10?气体被加热 b=0.4 ?2?0.023Re0.8Pr0.4
d?2?0.023Red?0.82.85?10?2?25737Pr=0.023?0.020.40.8?0.70.4?95.95W/m2.K
111d1125??（R2?）1?4?（0.0004?）?0.01363 K?1?2d21095.9520K?73.38W/m2?K?tm=
(T?t1)?(T?t2)85?25??60.09℃
T?t1120?25lnln120?85T?t2 Q?KA?tm?Kn?d外l?tm
Q120?103l???1.39m
Kn?d外?tm73.38?250?3.14?0.025?60.09(3) 15根管子堵塞，管程流量不变，速度增大为原来的250/235=1.06倍， 仍为湍流，管程?'2??2?(u'20.8)， u20.8?’?100.53W/m2K 2?95.95?1.06111d11125??（R2?）?4?（0.0004?）?0.0130 K’?1?2’d210100.5320K’?76.93W/m2?K?n’?d外l?235?3.14?0.025?1.39?25.64m2 A’Q?qm2Cp2(t2'?t1)?K'A't2'?t1 T?t1lnT?t2'得 lnT?t1K'A' ?T?t2'qm2Cp2137kPa蒸汽温度为110oC
ln110?2576.93?25.64??0.9862
110?t2'2?1?103得 t2'?78.3?C
化工原理第四版陈敏恒答案
