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【化工原理】第四章传热补充习题

【化工原理】第四章传热补充习题
【化工原理】第四章传热补充习题

第四章 传热

填空题

(1) 对流传热的热阻主要集中在 ,因此, 是强化对

流传热的重要途径。

答案:滞流内层;减薄湍流内层的厚度

(2)黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39

分析:斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度,即4

273300273600??

? ??++=5.39。 (3)处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后,该溶液

在管内生成积垢,使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变,

则该溶剂的处理量变为 。

答案:400kg/h 分析:设Q=m t KA ? m t A K Q ?='' ∴ ==''K K Q Q K

K 11

'=1.1 故 Q '=1

.14401.1=Q =400kg/h 选择题

(1)对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺

序应是( )。

A .②>④>③>①;

B .③>④>②>①;

C .③>②>①>④;

D .②>③>④>①;

冷流体 热流体

① 水 气 体

②水沸腾 水蒸气冷凝

③ 水 水

④ 水 轻油

答案:D

(2)揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是( )。

A. 斯蒂芬-波尔兹曼定律; C. 折射

B. 克希霍夫 D. 普郎克

答案:B

(3)关于下面两种说法的正确结论应是( )。

1)固体的辐射和吸收只能在表面上进行,因此只和表面积的大小和表面特性有关;

2)气体的辐射和吸收是在整个体积上进行的,必然和气体积的大小和形状有关。

A. 这两种说法都对; C. 第一种说法对,第二种说法错;

B. 这两种说法都错; D.第二种说法对,第一种说法错

答案:A

(4)传热速率公式q=KAΔt m 中,Δt m 的物理意义是( )。

A.器壁内外壁面的温度差;

B.器壁两侧流体对数平均温度差;

C.流体进出口的温度差;

D.器壁与流体的温度差。

B

(5)用饱和水蒸汽加热空气时,传热管的壁温接近( )

A. 蒸汽的温度;

B. 空气的出口温度;

C. 空气进、出口平均温度 A

(6)( )是指当间壁两侧泠、热流体之间的温度为1K 时,在单位时间内通过单位传热面积,由热流体传给泠流体的热能。

A. 导热系数;

B. 对流传热系数;

C. 总传热系数

C

(7)在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气,此过程的总传热系数K 值接近于( )。

A. α蒸汽

B. α空气

C. α蒸汽与α空气的平均值

B

(8)翅片管换热器的翅片应安装在( )。

A. α小的一侧

B. α大的一侧

C. 管内

D. 管外

A

计算题

(1)某厂库存有一台列管式换热器,其主要尺寸为:列管规格?38,3?管长4m ,管数127根,欲利用这台换热器,用水蒸气加热空气。蒸汽走壳程,空气走管程,空气流量为6000标准3m / 小时,要求自20℃加热至100℃以上。

已知:空气侧对流传热系数为?2/58m W ℃;

蒸汽侧对流传热系数为11000 w/2m ℃

污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计; 标准状况下,空气密度为1.29kg/3m ,操作条件下空气比热取1.01kJ/kg.℃ 蒸汽的有关参数见附表。

A) 当采用压力为2kg/c 2m (绝对)的加热蒸汽时,试核算此台换热器是否能满足要求。

B) 如果用压力为2/3cm kgf (绝对)的加热蒸汽,利用此台换热器,可以将空气自20℃加热至多少度?蒸汽消耗量为多少h kg /。

附表:

饱和水蒸气表

绝对压力2/cm kgf 温度℃ 汽化热kg kJ / 1.0 99.1 2260.45 2.0 119.6 2206.44 3.0 132.9 2169.18 解:(1)蒸汽压力为2/2cm kgf (T =119.6℃)时: 32

5838110001112211?+=+=d d K αα ?=?2/6.48m w K ℃(以外表面计) 2112ln t T t T t t t m ---=

? KA t T t T C w t T t T t t KA

t KA t t C w p m p =--?---=?=-∴2122112122ln

ln )(22 即;A ?=--???6.48100

6.119206.119ln 1001.1360029.160003 26.72m A =? 而实际换热器面积:216.604038.0127m l d n A e =???==ππ A A e < ∴ 此换热器不能满足要求。

(2)当蒸汽压力为2/3cm kgf (9.132'=T ℃)时,

由式(1)得:e p KA t T t T C w =--212'''ln

2 32

6000 1.29132.9201.0110ln 48.660.63600132.9't ?-????=?- 解得:104'2=t ℃ 即空气自20℃加热到104℃。

蒸汽消耗量:)'(1222t t C w r D p -=?

33

(6000/3600) 1.29 1.0110(10420)0.0841/303/2169.1810D kg s kg h ????-?===?

化工原理传热习题及答案汇总

化工原理习题及答案 第五章传热 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题: 1.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 2.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1000w 3.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm 4.(6分)某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=3.81(kw.m.K) 5.(6分)某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s,此时传热系数α=________________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=5.26(kw.m.K) 6.(3分)牛顿冷却定律的表达式为_________,给热系数(或对流传热系数)α的单位是_______。 ***答案*** q=αA△t w.m.K 7.(4分)某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 27.9K 8.(4分)某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 41.6K 9.(2分)热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导热对流热辐射 10.(6分)圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.αλ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd 946(w.m.K) 11.(4分)某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的

化工原理精馏习题课图文稿

化工原理精馏习题课文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算; 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算,从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点(x q ,y q ),再进一步计算出最小 回流比R min ;例如饱和液相进料(泡点进料)时,q 线方程式x=x F ,即 x q =x F ;而饱和蒸汽进料时,q 线方程式y=x F ,即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法,要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1:书上P71页课后习题第5题; 分析:本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换,这个转换大家一定要注意,很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算,首先还是先列出所有题目给出的已知量,为了便于区分,建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示,而表示摩尔分数时使用x 来表示: ① 根据题目已知:w F =0.3,F=4000kg/h ,w w =0.05,另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76,四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..(.) ③ 同理可以求出塔底组成

化工原理答案第四章 传热

第四章 传 热 热传导 【4-1】有一加热器,为了减少热损失,在加热器的平壁外表面,包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30℃,另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃,如习题4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。 解 2375℃, 30℃t t == 计算加热器平壁外表面温度1t ,./()W m λ=?016℃ (1757530025005016016) t --= ..145 025********t =?+=℃ 【4-2】有一冷藏室,其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。软木的热导率λ= W/(m·℃)。若外表面温度为28℃,内表面温度为 3℃,试计算单位表面积的冷量损失。 解 已 知 .(),.123℃, 28℃, =0043/℃ 003t t W m b m λ==?=, 则单位表面积的冷量损失为 【4-3】用平板法测定材料的热导率,平板状材料的一侧用电热器加热,另一侧用冷水冷却,同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.02m 2 ,材料的厚度为0.02m 。现测得电流表的读数为2.8A ,伏特计的读数为140V ,两侧温度分别为280℃和100℃,试计算该材料的热导率。 解 根据已知做图 热传导的热量 .28140392Q I V W =?=?= .().() 12392002 002280100Qb A t t λ?= = -- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成:耐火砖层,热导率λ=(m·℃),厚度230b mm =;绝热砖层,热导率λ=(m·℃);普通砖层,热导率λ=(m ·℃)。 耐火砖层内侧壁面温度为1000℃,绝热砖的耐热温度为940℃,普通砖的耐热温度为130℃。 (1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度,然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm ,试确定绝热砖层的厚度。 (2) 若普通砖层厚度为240mm ,试计算普通砖层外表面温度。 解 (1)确定绝热层的厚度2b 温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q 。 绝热砖层厚度2b 的计算 每块绝热砖的厚度为023m .,取两块绝热砖的厚度为 习题4-1附图 习题4-3附图 习题4-4附图

化工原理传热题库

第四章《传热》练习题 一、选择题 1、关于传热系数K,下述说法中错误的是() A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值; B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异; C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关; D、要提高K值,应从降低最大热阻着手; 答案:C 2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是()。 A、斯蒂芬-波尔兹曼定律;C、折射定律; B、克希霍夫定律;D、普郎克定律; 答案:B 3、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。 A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流体; 答案:A、C、D;B、E、F 4、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因; B、流体的流动状况; C、流体的物性; D、流体有无相变; E、壁面的几何因素; 答案:A、B、C、D、E 5、某套管换热器,管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度,若需进一步提高空气出口温度,拟将加热管管径 增加一倍(管长、流动状态及其他条件均不变),你认为此措施是( )。 A、不可行的; B、可行的; C、可能行,也可能不行; D、视具体情况而定; 答案:A 解:原因是:流量不变 2 d u=常数 当管径增大时,a. 2 / u l d ∝ , 0.80.2 1.8 /1/ u d d α∝=

b. d 增大时,α增大,d α∝ 综合以上结果, 1.81/A d α∝,管径增加,A α下降 根据 ()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 121ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则 12ln T t T t -↓-∴2t ↓ ? 本题在于灵活应用管强制湍流表面传热系数经验关联式:0.80.023Re Pr n u N =,即物性一定时,0.80.2/u d α∝。 根据连续性方程,流量不变时,24V d u π ==常数,所以管径变化,管流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热,热阻小, 可以忽略不计,总热阻近似等于管传热热阻,即K α≈ 6、对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是( )。 A 、②>④>③>①; B 、③>④>②>①; C 、③>②>①>④; D 、②>③>④>①; 冷流体 热流体 ① 水 气 体 ②水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 轻油 答案:D 7、为了在某固定空间造成充分的自然对流,有下面两种说法: ①加热器应置于该空间的上部;②冷凝器应置于该空间的下部; 正确的结论应该是( )。 A 、这两种说法都对; C 、第一种说法对,第二种说法错; B 、这两种说法都不对; D 、第二种说法对,第一种说法错; 答案:B

【化工原理】第四章传热补充习题

第四章 传热 填空题 (1) 对流传热的热阻主要集中在 ,因此, 是强化对 流传热的重要途径。 答案:滞流内层;减薄湍流内层的厚度 (2)黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39 分析:斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度,即4 273300273600?? ? ??++=5.39。 (3)处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后,该溶液 在管内生成积垢,使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变, 则该溶剂的处理量变为 。 答案:400kg/h 分析:设Q=m t KA ? m t A K Q ?='' ∴ ==''K K Q Q K K 11 '=1.1 故 Q '=1 .14401.1=Q =400kg/h 选择题 (1)对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺 序应是( )。 A .②>④>③>①; B .③>④>②>①; C .③>②>①>④; D .②>③>④>①; 冷流体 热流体 ① 水 气 体 ②水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 轻油 答案:D (2)揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是( )。 A. 斯蒂芬-波尔兹曼定律; C. 折射

B. 克希霍夫 D. 普郎克 答案:B (3)关于下面两种说法的正确结论应是( )。 1)固体的辐射和吸收只能在表面上进行,因此只和表面积的大小和表面特性有关; 2)气体的辐射和吸收是在整个体积上进行的,必然和气体积的大小和形状有关。 A. 这两种说法都对; C. 第一种说法对,第二种说法错; B. 这两种说法都错; D.第二种说法对,第一种说法错 答案:A (4)传热速率公式q=KAΔt m 中,Δt m 的物理意义是( )。 A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差; C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。 B (5)用饱和水蒸汽加热空气时,传热管的壁温接近( ) A. 蒸汽的温度; B. 空气的出口温度; C. 空气进、出口平均温度 A (6)( )是指当间壁两侧泠、热流体之间的温度为1K 时,在单位时间内通过单位传热面积,由热流体传给泠流体的热能。 A. 导热系数; B. 对流传热系数; C. 总传热系数 C (7)在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气,此过程的总传热系数K 值接近于( )。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 B (8)翅片管换热器的翅片应安装在( )。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 A 计算题 (1)某厂库存有一台列管式换热器,其主要尺寸为:列管规格?38,3?管长4m ,管数127根,欲利用这台换热器,用水蒸气加热空气。蒸汽走壳程,空气走管程,空气流量为6000标准3m / 小时,要求自20℃加热至100℃以上。 已知:空气侧对流传热系数为?2/58m W ℃; 蒸汽侧对流传热系数为11000 w/2m ℃ 污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计; 标准状况下,空气密度为1.29kg/3m ,操作条件下空气比热取1.01kJ/kg.℃ 蒸汽的有关参数见附表。

化工原理传热练习题(DOC)

传热 概念: 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 (1)热量衡算(有相变、无相变)K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算(判别是否合用)(例4-8) (2)流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式(公式、条件),粘度μ对α的影响。(3)实验测K (例4-9) (4)换热器操作型问题(求流体出口温度,例4-10) 二实验题(10) 1.利用过热蒸汽进行传热实验的过程中,若运行一段时间后,传热膜系数下降,可能的原因是什么?如何解决? 2.蒸汽冷凝传热时,为什么要排放不凝性气体?内管壁温接近于哪一侧流体的温度? 3.为了提高换热器的总传热系数K,应提高空气侧,还是水侧的 和S?为什么? 换热器中冷热流体的流动方向有几种,当选择流向时应如何考虑? 4.阐述液体沸腾曲线的基本形状,一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果? 1、(4分)换热器中冷热流体的流动方向有:逆流,并流,折流和错流。(1分) 当采用逆流时,在传热量和总换热系数一定的情况下,换热器的传热面积较小,另外,采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常,换热器尽可能采用逆流操作。(1分)当某些特殊工艺要求时,对流体的温度有所限制,如冷流体被加热时不能超过某一温度,或热流体被冷却时不能低于某一温度时,可采用并流。(1分)采用折流或错流时,主要是为了满足换热器的结构要求,或提高总传热系数。(1分) 2、(6分)液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。(3分) 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果,此时传热系数和热通量都较大。 (3分)5.灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数,又可同时测量对流传热系数,标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤,需要测量那些参数。? 三计算题(60分) 3 (20分)在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程,流量为 1.5kg/s,由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动,且与苯逆流流动,其进口温

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/(m·K )、绝热层λ2=0.18W/(m·K )及普通砖λ3=0.93W/(m·K )三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C,普通砖层厚12cm ,其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W /m2,绝热材料的耐热温度为900 o C。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3W/m·K ,λ2=0.18W/m·K,λ3=0.93W/m·K,T 1=1100 o C ,T 2=900 o C,T 4=50o C,3δ=12c m,q=1200W/m 2,Rc =0 求:1δ=?2δ=? 解:∵δλT q ?= ∴1δ =m q T T 22.01200 90011003.1211=-?=-λ 又∵332242343323 22λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得:∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t 2=300 o C,t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:T2=300o C,T 3=50o C

求: T1=? 解:∵δλδλ3 1323T T T T q -=-= ∴T 1-T3=3(T 2-T 3) T 1=2(T2-T 3)+T 3=3×(300-50)+50=800 oC 3. 直径为?60×3m m的钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为–110o C,绝热层外表面温度10o C 。已知软木 和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/(m·o C ),试求每米管长的冷量损失量。 解:圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3 212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 r1=30m m,r 2=60mm,r 3=160mm 所以()2560 160ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q W/m 负号表示由外界向系统内传热,即为冷量损失量。 4. 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其它条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为合适? 解:设外层平均直径为dm,2,内层平均直径为d m,1,则 d m,2= 2d m,1且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1 1111122114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???=+?=+?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??=+?=' 所以25.14 5=='='q q Q Q

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/(m·K )、绝热层λ2=0.18W/(m·K )及普通砖λ3=0.93W/(m·K )三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ,普通砖层厚12cm ,其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2,绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3W/m·K ,λ2=0.18W/m·K ,λ3=0.93W/m·K ,T 1=1100 o C ,T 2=900 o C ,T 4 =50o C ,3δ=12cm ,q =1200W/m 2,Rc =0 求: 1δ=?2δ=? 解: ∵δ λ T q ?= ∴1δ=m q T T 22.01200 900 11003.1211 =-?=-λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴ W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得:∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t 2=300 o C ,t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:T 2=300o C ,T 3=50o C

求: T 1=? 解: ∵δ λ δ λ 3 13 23 T T T T q -=-= ∴T 1-T 3=3(T 2-T 3) T 1=2(T 2-T 3)+T 3=3×(300-50)+50=800 o C 3. 直径为?60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为–110o C ,绝热层外表面温度10o C 。已知软木和保 温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/(m·o C ),试求每米管长的冷量损失量。 解:圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 r 1=30mm ,r 2=60mm ,r 3=160mm 所以 ()2560 160 ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q W/m 负号表示由外界向系统内传热,即为冷量损失量。 4. 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其它条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为合适? 解:设外层平均直径为d m,2,内层平均直径为d m,1,则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1 111112 2114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???= + ?= + ?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??= + ?= ' 所以 25.14 5 =='='q q Q Q

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/(m·K )、绝热层λ2=0.18W/(m·K )及普通砖λ3=0.93W/(m·K )三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ,普通砖层厚12cm ,其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2,绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3W/m·K ,λ2=0.18W/m·K , λ3=0.93W/m·K ,T 1=1100 o C ,T 2=900 o C ,T 4=50o C ,3 δ=12cm ,q = 1200W/m 2,Rc =0 求: 1 δ=?2 δ=? 解: ∵δλT q ?= ∴1 δ=m q T T 22.01200 900 11003.12 1 1 =-? =- λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012 .0120050900233422 2?=--=--= λδλ δ 得:∴m 10.018.0579.0579.022 =?==λδ

习 题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t 2=300 o C ,t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:T 2=300o C ,T 3=50o C 求: T 1=? 解: ∵δ λ δλ3 13 2 3 T T T T q -=-= ∴T 1-T 3=3(T 2-T 3) T 1=2(T 2-T 3)+T 3=3×(300-50)+50=800 o C

化工原理传热试题

一填空 (1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气,总传热系数K接近于侧的对流传热系数,而壁温接近于侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻(大、小)一侧的α值。间壁换热器管壁温度t W接近于α值(大、小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈小,则该壁面的热阻愈(大、小),其两侧的温差愈(大、小)。 (3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻愈,其两侧的温差愈。 (4)在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在,减少热阻的最有效措施是。 (5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种,即在壳体上加、或;翅片管换热器安装翅片的目的是。 (6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3,导热系数λ1<λ2<λ3,在稳定传热过程中,各层的热阻,各层导热速率。 (7) 物体辐射能力的大小与成正比,还与成正比。 (8) 写出三种循环型蒸发器的名称、、。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、和三个阶段。实际操作应控制在。在这一阶段内,传热系数随着温度差的增加而。 (10) 传热的基本方式有、和三种。热传导的基本定律是其表达式为??????。 (11) 水在管内作湍流流动,若使流速提高到原来的2倍,则其对流传热系数约为原来的____倍;管径改为原来的1/2而流量相同,则其对流传热系数约为原来的倍。(设条件改变后仍在湍流范围) (12) 导热系数的单位为,对流传热系数的单位为,总传热系数的单位为。 二、选择 1 已知当温度为T时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度__耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2 某一套管换热器,管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动),使空气温度由20℃升至80℃,现需空气流量增加为原来的2倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时的传热温差应为原来的倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3 一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动,其对流传热系数αi=1000W/m2·℃;如流量与物性都不变,改用一φ19×2mm的直管,则其α将变为。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响 5 在蒸气—空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中的______在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积

完整版化工原理试题库答案2

、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时,通过管路任意两截面不变的物理量是( A ) A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是(C )。 A. 变压差流量计,垂直安装。 C.变压差流量计,水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中,宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是( C ) A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中,容易使离心泵产生气蚀现象的是( B )o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前,泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前,没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动,已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 (C )o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中,不属于流体流动的机械能的是( D )o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下,换热器采用( A )操作,其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时,离心泵的( C )也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中,需要热补偿装置的是( A )o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为( D ) A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

传热习题课

传热 习题课 2014年12月 1、 用一单管程列管式换热器,将1.5kg/s 的有机蒸汽冷凝,蒸汽在管外的冷凝热阻可以忽略,冷凝温度60℃,汽化潜热为395kg/kJ 。管束由n 根φ25×2.5mm 的钢管组成,管内以河水为冷却剂,其入口温度为25℃。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。试问: (1)冷却水用量(选择冷却水出口温度); (2)管数n 与管长L (水在管内的流速可取为1m/s 左右); (3)若冷却水用量增加50%,而其它条件不变,仍用上述换热器,求有机蒸汽的冷凝量; (4)若将原换热器改为双管程,而其它条件不变,求有机蒸汽的冷凝量。 2、 两台完全相同的单管程列管式换热器,用水蒸汽在壳程冷凝以加热管程内的空气。若加热蒸汽压力相同,空气进、出口温度t 1和t 2也分别相同。试问: (1)将两台换热器串联操作及并联操作(见本题附图),哪种方案生产能力大,相差多少倍?(并联时空气均匀分配于两换热器中); (2)由以上求出的生产能力之比,计算两方案由于流动阻力引起的总压降比为多大。 (注:蒸汽冷凝传热系数远大于空气的对流传热系数;不计换热器进、出口及联接管线所引起的压降;空气在换热管内流动均按湍流考虑;直管摩擦阻力系数用柏拉修斯方程计算) 2 水蒸汽 (a) 串联方案 (b) 并联方案 3、 有一单管程列管式换热器,该换热器管径为φ 25×2.5mm ,管 子数37根,管长2米。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS 2 饱和蒸汽,自饱和温度46℃冷却到10℃。CS 2在壳程冷凝, 其流量为300kg/h ,冷凝潜热为351.6kJ/kg 。冷却水在管程流 动,进口温度为5℃,出口温度为32℃,逆流流动。已知CS 2 在冷凝和冷却时的传热系数分别为K)291W/(m =21?K 及K)174W/(m =22?K 。问此换热器是否适用?(传热面积A 及传热系数均以外表面)

化工原理—传热复习题及答案

化工原理—传热复习题及答案 一、选择题 1、关于传热系数K,下述说法中错误的是() A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值; B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异; C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关; D、要提高K值,应从降低最大热阻着手; C 2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。 A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流体; A、C、D; B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有()。 A、产生对流的原因; B、流体的流动状况;

C、流体的物性; D、流体有无相变; E、壁面的几何因素; A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是()。 A、②>④>③>①; B、③>④>②>①; C、③>②>①>④; D、②>③>④>①; 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是()。 A、③>④>①>②; B、④>③>②>①; C、③>④>②>①; D、③>②>④>①; ①空气流速为30m/S时的a;②水的流速为1.5m/s时的a;

③蒸汽滴状冷凝时的a;④水沸腾时的a; C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是()。 A、管避热阻; B、污垢热阻; C、管内对流传热热阻; D、管外对流传热热阻; B 7、关于辐射传热,下述几种说法中错误的是()。 A、除真空和大多数固体外,热射线可完全透过; B、热辐射和光辐射的本质完全相同,不同的仅仅是波长的范围; C、热射线和可见光一样,都服从折射定律; D、物体的温度不变,其发射的辐射能也不变; A 8、冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90?C,出口温度为50?C,冷水进口温度为15?C,出口温度为53?C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的()。 A、5%; B、6%; C、7%; D、8%;

化工原理精选例题

1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。 2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。 3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算) 4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。 5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。 6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。 7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。 8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。 9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为

南工大化工原理第四章习题解答

第四章习题 1)用平板法测定材料的导热系数,其主要部件为被测材料构成的平板,其一侧用电热器加热,另一侧用冷水将热量移走,同时板的两侧用热电偶测量其表面温度。设平板的导热面积为0.03m2,厚度为0.01m。测量数据如下: 电热器材料的表面温度℃ 安培数 A 伏特数V 高温面低温面 2.8 2.3 140 115 300 200 100 50 试求:①该材料的平均导热系数。②如该材料导热系数与温度的关系为线性: ,则λ 和a值为多 少? 2)通过三层平壁热传导中,若测得各面的温度t 1、t 2 、t 3 和t 4 分别为500℃、 400℃、200℃和100℃,试求合平壁层热阻之比,假定各层壁面间接触良好。 3)某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成,它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃),0.16 W/(m·℃)和0。92 W/(m·℃),耐火砖和绝热转厚度都是0.5m,普通砖厚度为0.25m。已知炉壁温为1000℃,外壁温度为55℃,设各层砖间接触良好,求每平方米炉壁散热速率。

4)在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为0.08 W/(m·℃),已知蒸汽管外壁150℃,要求绝热层外壁温度在50℃以下,且每米管长的热损失不应超过150W/m,试求绝热层厚度。 5)Φ38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失,在管外保温。 50第一层是mm厚的氧化锌粉,其平均导热系数为0.07 W/(m·℃);第二层是10mm 厚的石棉层,其平均导热系数为0.15 W/(m·℃)。若管壁温度为180℃,石棉层外表面温度为35℃,试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度? 解:①r0 = 16.5mm = 0.0165m ,r1 =19mm = 0.019 m r2= r1+ 1 = 0.019+0.05 = 0.069 m r3= r2+2= 0.069+0.01 = 0.079 m 0= 45 W/(m·℃) W/m ②即 ∴t2= 41.8 ℃ 6)通过空心球壁导热的热流量Q的计算式为:,其中 ,A 1、A 2 分别为球壁的、外表面积,试推导此式。

化工原理课件传热习题201111(DOC)

第四章 传热 一、填空题: 1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上,应该将 材料包在内层,其原因是 , 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度 2、厚度不同的三种平壁,各层接触良好,已知 321b b b >>;导热系数321λλλ<<。在稳定传热过程中, 各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下,空气的粘度随温度降低而—————————— 。 解①R 1>R 2>R 3 , Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、 ①物体辐射能力的大小与 成正比,还与 成正比。 ②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段,操作应控制在 。 因为 4 0100? ?? ??==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ,E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、 ①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ,折流挡板的形状有 等。 ②多层壁稳定导热中,若某层的热阻最大,则该层两侧的温差 ;若某层的平均导热面积最大,则通过该层的热流密度 。 解①提高壳程流体的流速,使壳程对流传热系数提高 , 园缺形(弓形),园盘和环形②最大 , 最小 5、 ①在确定列管换热器冷热流体的流径时,一般来说,蒸汽走管 ;易结垢的流体走管 ;高压流体走管 ;有腐蚀性液体走管 ;粘度大或流量小的流体走管 。 ①外, 内 ,内 , 内 , 外 6、①在一卧式加热器中,利用水蒸汽冷凝来加热某种液体,应让加热蒸汽在 程流动,加热器顶部设置排气阀是为了 。 ②列管换热器的管程设计成多程是为了 ;在壳程设置折流挡板是为了 ; 解 ①壳程 , 排放不凝气,防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α , 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁 w t 接近α 侧的流体温度;总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。 ②对于间壁式换热器: m t KA t t Cp m T T Cp m ?=-=-)()(122' 2211'1等式成立的条件 是 、 、 。 解①大 , 热阻大 ②稳定传热 , 无热损失 , 无相变化 8、①列管换热器,在壳程设置折流挡板的目的是 。 ②等温面不会相交,因为 。 解①增大壳程流体的湍动程度,强化对流传热,提高α值,支承管子 ②一个点不可能具有两个不同的温度 9、①由多层等厚度平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻就愈 ,其两侧的温度差愈 。 ②为了减小高温发热体辐射热的散失,可采用在发热体之外设置 的措施。

传热练习题2_化工原理

传热 一、填空 1、蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放(),这是因为()。 2、某物体(可近似为灰体),在20℃时,其黒度为ε=0.8,则其辐射能力的大小为 (),其吸收率为()。 3、管内对流传热,流体内温度梯度最大是在(),原因是()。 4、膜系数α越(),液体核状沸腾时,△t越大,α越()。 5、在一列管换热器中用壳程的饱和蒸汽加热管程的液体(无相变),若饱和蒸汽侧的饱和蒸汽压力增大,而液体的流量和进口温度不变,则液体出口温度(),蒸汽侧的对流传热系数()。 6、某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液,现发现溶液的出口温度比原来低,检查溶液的初温和流量均无变化,请列举二个可以导致上述现象的原因:①()②() 7、常见的列管换热器折流板型式有(),()。 在列管式换热器的壳程中设置折流板的优点是(),缺点是()。 8、随着温度的增加,空气的黏度(),空气的导热系数()。 9、某一段流体流过一段直管后,在流入同一内径的弯管段,则弯管段的传热系数比直管段传热系数(),因为()。 10、角系数取决于换热物体的(),()和(),而与()和()无关。 11、基尔霍夫定律的表达式为(),该定律的前提假设条件是()。 12、在空气—水换热的换热器中,为强化传热可能采取的措施有哪些(), 传热壁面的温度接近于()的温度。 13、列管换热器中,若冷热两种流体的温度差相差较大,则换热器在结构上常采用()办法,常用的结构形式有()。 14、化工生产中常以水蒸汽作为一种加热介质,其优点是()。水蒸汽冷凝时应及时排除不凝性气体,其原因是()。 15、大容积中的饱和沸腾传热可分为(),()和(),而在工业生产中常在()阶段操作。 16、一回收烟道气热量的废热锅炉,在流程安排上,烟道气(入口温度为60℃)应走(),水(入口温度为90℃)应走(),主要是为避免()。 17、三层圆筒壁热传导过程,最外层的导热系数小于第二层的导热系数,两层厚度相同,在其它条件不变时,若将第二层和第三层的材质互换,则导热量变(),第二层与第三层的界面温度变()。 18、在垂直冷凝器中,蒸汽在管内冷凝,若降低冷却水的温度,冷却水的流量不变,则冷凝传热系数(),冷凝传热量()。 19、在管壳式换热器中热流体与冷流体进行换热,若将壳程由单程改为双程,则传热温度差()。 20、在高温炉外设置隔热挡板,挡板材料黑度愈低,热损失愈()。 21、写出两种带有热补偿的列管换热器名称①(),②()。 22、斯蒂芬—波尔茨曼定律的数学表达式为(),它表示( )。 23、327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的()倍。 24、若换热器中流体温度变化较大,总传热系数随温度变化大时,传热面积可采用( )求之。 25、沸腾传热设备壁面越粗糙,气化核心越(),沸腾传热系数越(

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