2013年化工工程师物料能量平衡试题及解析17

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　　1-18 物料分流时混合气体流量和组成见下表。

　　此股气体分成两路，主线气体经换热器加热到140℃，副线气体不加热。在换热器出口处，被加热到140℃的主线气体和副线气体汇合成为112℃的气体。求主、副线气体每小时流量。两股气体如本题附图所示。混合气在A点分成两股，被加热的一股在B点与不加热气体汇合成为112 ℃。

　　A.主线3 046 kg/h，副线2 874 kg/h

　　B.主线3 073 kg/h，副线2 847 kg/h

　　C.主线811.9 kg/h，副线5 108.1 kg/h

　　D.主线3 021 kg/h，副线2 899 kg/h

　　答案：1-18 A

　　A.答案正确。

　　热量衡算基准取0℃气体。混合气中各组分的质量分数和0℃、83℃、112℃和140℃的比热容数据列于下表。表中比热容的单位是kJ/(kg•K)。

　　0 ℃的混合气定压比热容为

　　cp=0.9061×1.609+0.032×0.9828+0.016×1.146+0.031×1.038+0.015×1.841=1.568kJ/(kg•K)

　　83 ℃的混合气定压比热容为

　　cp=0.9061×1.835+0.032×1.195+0.016×1.384+0.031×1.05+0.015×1.883

　　=1.784 kJ/(kg•K)

　　112 ℃的混合气定压比热容为

　　cp=0.9061×1.899+0.032×1.264+0.016×1.461+0.031×1.050+0.015×1.904

　　=1.845 kJ/(kg•K)

　　140 ℃的混合气定压比热容为

　　cp=0.9061×1.931+0.032×1.329+0.016×1.533+0.031×1.067+0.015×1.925

　　=1.863 kJ/(kg•K)

　　设主线气体的质量流量为W1 kg/h，汇合处主线气体的温度为140 ℃，热量为Q1 ，即

　　汇合处副线气体的温度为83℃，热量为Q2，即

　　汇合后气体温度为112℃，热量为Q3，即

　　忽略热损失，则有

　　Q1+Q2=Q3

　　代入数据得

　　240.2W1+823519-139.1W1=1 131 478

　　解得 W1=3 046 kg/h

　　因此可知，主线气体流量为3 046 kg/h，副线气体流量为(5 920-3 046)=2 874kg/h。

　　B.答案错误。Q1、Q2、Q3全部计算错误，均没有按0℃到相应的温度平均比热容计算。最后结果为主线流量为3073 kg/h，副线流量为2847 kg/h。

　　C、D答案错误，均为计算错误。

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