“化工原理”第4章 《传热》 复习题
“化工原理”第四章传热复习题
一、填空题
1. 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
2.K）
2. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K接近______流体的对流给热系数. ***答案*** 蒸气；空气
3. 热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________.
***答案*** 热传导；热对流；热辐射。
4．强化传热的方法之一是提高K值. 而要提高K值,则应提高对流传热系数_______________________. ***答案***较小一侧的给热系数。
5. 影响给热系数α的因素有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 流体种类、流体性质、流体流动状态和传热壁面的几何尺寸
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R1______R2______R3;各层导热速率Q___Q___Q。***答案*** R1>R2>R3；Q1=Q2=Q3
7. 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应＿＿＿＿＿＿，主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 降低；因水的导热系数大于保温材料的导热系数，受潮后，使保温层材料导热系数增大，保温效果降低。
8. 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量W1＿＿W2，所需传热面积A1＿＿＿A2。
***答案*** 大于；小于
9. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。
***答案***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10. 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______；有腐蚀性流体走管______；粘度大或流量小的流体走管______。***答案*** 外；内；内；内；外。
11. 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______________________________________。
***答案*** 提高管程α值；提高壳程α值。
12. 有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1》第二种为λ2，若作为换热器材料，应选用_________种；当作为保温材料时，应选用__________种。
***答案*** 第一；第二
13. 当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数可变为原来的_________倍。***答案*** 20.8
14. 沸腾传热中，保持__________沸腾是比较理想的。***答案*** 泡核
二、选择题（2分）
1. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层的热
阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小( )。***答案*** C
A. R1>(R2+R3)
B. R1<(R2+R3)
C. R1=(R2+R3)
D. 无法比较
2. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为t1、t2，蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温t2应( )。***答案*** A；
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 不一定
∵m s2C p2(t2-t1）=KA△t m
m s2C p2(t2-t1）=KπdL{[（T-t1）-（T-t2）]/[ln(T-t1）/（T-t2）]} 上式可简化为m s2C p2/Kπd =L/[ln[ln(T-t1）/（T-t2）；此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln（T-t1）/（T-t2）也增大一倍，而T，t均恒定，故t必增大
3. 将列管换热器的普通无缝钢管改换成镙纹铜管，或增设折流挡板，传热效率明显提高，原因是（C）
A.增加了换热面积
B.改变了温差
C.提高了流体的湍动程度
4. 在平壁导热过程中q＝λA（t1-t2）／δ，传热推动力是（）。***答案*** B
A. λ;
B. （t1-t2）;
C. δ
5. 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（A）。
A.表面光滑，颜色较浅；
B.表面粗糙，颜色较深；
C.表面粗糙，颜色较浅；
D.都可以。
6. 牛顿冷却定律中Q=αA△t是△t指（A）。
A.热流体平均温度与管壁平均温度之差
B.壁面两侧的温度之差
C.某一截面上热流体与管壁的温差
D.冷热流体的平均温差
7. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（）。***答案*** D
A. 热流体的热阻;
B. 冷流体的热阻;
C. 冷热两种流体的热阻;
D. 金属壁的热阻。
8. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（）。***答案*** C
A. 流体内;
B. 器壁内;
C. 湍流体滞流内层中;
D. 流体湍流区域内。
9．对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116W/(m2.K),α2＝11600 W/(m2.K)，要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（）。**答案*** A
A. 设法增大α1;
B. 设法增大α2;
C. 同时增大α1和α2。
10. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。
A. 热传导
B. 对流传热
C. 热辐射。***答案*** A
11. 物质的导热系数，一般来说：金属的λ（），非金属的λ（），液体的λ（），气体的λ（）。***答案*** B；D ；C； A 。
A. 最小
B. 最大
C. 较小
D. 较大
12. 用-10℃的冷冻盐水冷却某溶液，使用列管式换热器应将冷冻盐水安排走（）。***答案*** B
A. 壳程
B. 管程
C. 壳、管程均可。
13. 蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值（）。***答案*** A
A. 降低
B. 升高
C. 不变。
14. 在下面几种换热器中，传热系数较大的是（）；能适用于高温高压场合的是（）；单位传热面积的金属耗较大的是（）。***答案*** C；B；A。
A. 套管式；
B. 列管式；
C. 板式。
15. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。***答案*** C。
A. 等于；
B. 大于；
C. 小于。
16. 两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t1>△t2，则通过两层传热量( B )。
A. Q1>Q2
B. Q1=Q2
C. Q1 D. 无法判断 17. 设计一单程列管换热器，用一热流体加热一易生垢的有机液体，热流体初温150℃，终温50℃；有机液初温15℃，要求加热到40℃。已知有机液75℃分解，应采用（D） A.逆流，冷流体走管内 B.并流，冷流体走管外 C.逆流，冷流体走管外 D.并流，冷流体走管内 18. 列管换热器内外侧对流传热系数分别是αi和αo且αi>>αo,要提高总传热系数，关键是( D )。 A. 减小αi B. 增大αi C. 减小αo D. 增大αo 19. 把一壳程用饱和水蒸汽加热管内水的列管换热器由单管程改为双管程，会引起（A） A.管内膜系数增加 B.管内膜系数减小 C.流动阻力减少 D.没有什么影响 20. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻（A） ..A.成正比 B.成反比 C.没关系 21. 翅片换热器的翅片应安装在（A） A.α小的一侧 B.α大的一侧 C.管内 D.管外 22. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（C） A.增加热阻，减少热量损失 B.节约钢材，增加美观 C.增加传热面积，提高传热效果 23. 导热是（A ）热量传递的主要方式。 A.固体中 B.液体中 C.气体中 24. 热量传递的基本方式是（C） A.恒温传热和稳态变温传热 B.导热给热和热交换 C.传导传热、对流传热与辐射传热 D.气化、冷凝与冷却 25. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（D） A.热流体的热阻 B.冷液体的热阻 C.冷热两流体的热阻 D.金属壁的热阻 26. 传热速率公式Q=KA△t m中，△t m的物理意义是（B） 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 27. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（C） A.流体内 B.器壁内 C.湍流体滞流内层内 D.流体湍流区域内 28. 用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A） A.蒸汽的温度 B.空气的出口温度 C.空气进出口平均温度 29. 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（B） A.蒸汽α B.空气α C.蒸汽α与空气α的平均值 30. 对流传热仅发生在（C）中 A.固体 B.静止的流体 C.流动的流体 31. 稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（A） A.愈大 B.愈小 C.不变 32. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（A）方式进行的。 A.热传导 B.对流传热 C.热辐射 33. 在列管式换热器中，用水冷凝乙醇蒸气，乙醇蒸气宜安排走（B） A.管程 B.壳程 C.管、壳程均可 34. 稳定传热是指传热系统内各点的温度（B） A.既随时间而变又随位置而变 B.只随位置而变但不随时间而变 C.只随时间而变但不随位置而变 35. 对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在（A）沸腾下操作 A.核状 B.稳定的膜状 C.不稳定的膜状 36. 蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值（A） A降低B升高C不变 37. 在稳定变温传热中，流体的流向选择（B）时传热平均温度差最大。 A.并流 B.逆流 C.错流 38. 在空气与蒸汽间壁换热过程中采取（C）方法来提高传热速率是合理的。 A.提高蒸汽流速； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽的温度； C.提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速都提高。 39. 在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了改变壳程流体的（ C ），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。 A.粘度 B.密度 C. 流速 三、判断题 1. 凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( )***答案*** × 2. 强化传热过程最有效的途径是增大传热面积，提高传热温度差。（）*答案* × 3. 导热系数和给热系数都是物质的属性之一。（）***答案*** × 4. 当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。（）***答案*** × 5. 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作，所需传热面积要小。（）答案：√ 6. 无相变的折，错流换热器，其平均温度差△t都比逆流时为小。（）*答案* √ 7. 换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（）*答案* √ 8. 计算对流传热速率Q=αA△t时，若为圆管，则式中的传热面积应取管内、外表面积的平均值（）***答案*** × 9. 在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（） ***答案*** × 10. 列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α（） ***答案*** √ 11.在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上，应该将导热系数大的材料包在内层。 （）***答案*** × 12. 在列管式换热器中，用水冷凝硫酸蒸气，硫酸蒸气宜安排走管程。（）*答案* √13．如果采用饱和蒸汽冷凝给热，则根据Ｑ＝q mＲ可知，通入的蒸汽量越多，换热器的换热能力就越大。（）答案：√ 四、问答题 1. 在列管换热器中，拟用饱和蒸汽加热空气，试问：①传热系数接近哪种流体的膜系数？ ②传热管壁温接近哪种流体的温度？ 答：传热系数接近膜系数小的流体，即空气的膜系数，传热管壁温接近膜系数大的那一侧 流体温度，即饱和蒸汽的温度，因为空气的膜系数远远小于蒸汽的膜系数。 2. 在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度? 答：由于总热阻为对流热阻所控制，而对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，降低热阻，从而可以提高传热效果。 3. 列管式换热器什么情况下需要有温度补偿装置？常用的热补偿装置有哪几种？ 答：当壳体和管壁之间的温差在50℃以上时，由于两者热膨胀程度不同，产生温差应力，因此，要考虑温度补偿问题。 有三种形式温度补偿：补偿圈补偿；浮头补偿；U型管补偿。 4.（5分）强化传热过程应采取哪些途径? ***答案*** 根据Q＝KA△t m方程, 指任一个K、A、△t都能提高强化传热 (1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t m可采用逆流操作,因为当T1，T2，t1，t2四个温度一定时，逆流传热温差△t m最大； (3)提高传热系数K由K＝1/（1/αo＋1/αi＋Σ（δ/λ）） 提高α1、α2降低δ,都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。 5.（5分）为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作? ***答案*** 操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度T可接近冷流流体进口温度t，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t可接近热流体进口温度T，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。 6（5分）列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？ ***答案*** 主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。 7（8分）简要指出换热器强化有那些途径？ ***答案*** 根据传热方程：Q=KA△t m可知强化换热器途径有： (1)增大传热平均温度差△t m， (2)增大单位体积的传热面积A，增大A，要从换热器结构上改进，使换热器的单位体积的传热面积增大。 (3)增大抟热系数K，增大K值是强化传热的主要途径。主要设法提高对流传热系数小的值，其措施是增大该侧流体流动的湍动程度。 五、计算题 1.（15分）在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为 2.38kJ/(kg.K),环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为 4.174kJ/(kg.K), 基于传热外面积的总传热系数K=2000W/(m2K),且保持不变.设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 ***答案*** （1）冷却水用量： q m1ｃ1（T1－T2）＝q m2ｃ2（t2－t1）；3500×2.38×（100－60）＝W2×4.174×（50－40）∴q m2＝7982kg/h Δt m逆＝（50－20）/ｌｎ（50/20）＝32.75 Δt m并＝（60－10）/ｌｎ（60/10）＝27.9 Q＝KAΔt m Q＝333200kJ/h A逆＝333200×103/（2000×32.75×3600）＝1.41m2 πｄl＝1.41 3.14×0.18×l＝1.41 ∴l＝2.5l m A并＝333200×103/（2000×27.9×3600）l＝1.66 m2 3.14×0.18×l＝1.66 ∴l＝2.93 m 2.（15分）现要将某液体从140℃冷却至40℃，液体处理量为7000kg/h（比热为2.3kJ/(kg.K)）用河水作冷却剂，河水进口温度为20℃，出口温度30℃，采用逆流操作。若传热系数K=700W/(m2.K)，忽略热损失，试求：(1)冷却水的耗用量，以m3/h表示（水的比热为4.18kJ/(kg.K)，密度1000kg/m3)(2)现仓库有一台单程列管式换热器，内有φ19×2mm的钢管60根，管长3m，试核算该换热器可否满足上述工艺要求？ ***答案*** Q=q m1C p1(T1-T2)=7000×2.3×(140-40) =1.61×106kJ/h Q= q m2C p2 (t2-t1); m s2=Q/ C p2 (t2-t1)=1.61×106/[4.18×(30-20)] =3.852×104kg/h q v=3.852×104/103=38.52m3/h; A o=πd o ln=π×19×10-3×3×60=10.74m2 △t m=(△t1-△t2)/ln(△t1/△t2)=(110-20)/ln(110/20) =52.7℃ A'=Q/(K×△t m)=1.61×106×103/(3600×700×52.7) =12.1m2 ∵A＜A'; ∴此换热器不能满足上述工艺要求 3.（18分）某换热器由若干根长为3m，直径为φ25×2.5mm的钢管组成。要求将流量为1.25kg/s 的某液体从77℃冷却到20℃，用17℃的水在管内与某液体逆流流动。已知水侧和管外侧的对流传热系数α1和α2分别为0.85和1.70kW/(m2.K),污垢热阻可忽略，若维持冷水的出口温度不超过47℃（某液体的Cp为1.9kJ/(kg.K),管壁的导热系数λ=45W/(m.K)）试求：（1）传热外表面积Ao（2）所需的管子数n ***答案*** △t1=77-47=30℃; △t2=20-17=3℃ △t m=(△t1-△t2)/[ln(△t1 /△t2)]=(30-3)/ln(30/3)=11.72℃ Ko=1/[d o/(α1d i)＋(δd m)/(λd o)＋(1/α2)] =1/（1/1700+0.0025×25/45×22.5+25/850×20）=471.6W/(m2K) Q=q m1×Cp1(T1-T2) =1.25×1.9×103×(77-20)=1.354×105W A=(1.354×105)/(471.6×11.72)=24.5m2 n=24.5/(πd o L)=24.5/(π×25×10-3×3) =104根 4. （15分）某厂用一套管热交换器,每小时冷凝2000kg甲苯蒸汽,冷凝温度为110℃, 甲苯的汽化潜热为363kJ/kg, 其冷凝传热系数为14000W/(m2.K).冷却水于16℃及5000kg/h的流量进入套管内管(内径为50mm)作湍流流动，其对流传热系数为1740W/(m2.K)。水的比热可取为4.19kJ/(kg.K)。试计算冷却水的出口温度及套管管长 解：（1）由热量衡算得： Q＝Gr＝q m.Cp（t出－16） ∴t出＝Gr/（q m Cp）＋16) ＝2000/3600×363×103/5000/3600×4.19×103+16＝50.65℃ (2) 取K =1/[1/α1＋1/α2] =1/[(1/1740)+(1/14000)]=1548W/(m2.K) Q＝Gｒ＝2000/3600×363×103＝2.02×105W Δt1＝110－16＝94℃, Δt2 ＝110－50.65＝59.35℃ Δtm＝（Δt1＋Δt2）/2＝（94＋59.35）/2＝76.8℃ 又Q＝KAΔtm ＝Kπd0lΔtm ∴管长l＝Q/（Kπd0Δtm ）＝2.02×105 /（1548×3.14×0.05×76.8）＝10.82m 5. 在单管程单壳程列管换热器中，用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体。管内液体总流量为15000kg/h，温度由20℃升至50℃，其比热容为1.76kJ/(kg·℃)。测得有机液的对流传热系数为790W/(m2·℃)，蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2·℃)，换热管的直径为Ф25×2.5mm。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失，试计算传热面积。 解：传热面积A－－传热基本方程Q=KA △tm ①求传热速率（热负荷）Q=Q L=q mL C Pl(t2-t1)= 15000×1.76×(50－20)/3600=220kW ②求平均推动力△tm=〖(T－t2)－(T－t1)〗/ln(T－t2)/ (T－t1) = (120－20)－(120－50)/In100/70=84.1K ③求传热系数 1/K o=d o/αi d i +R i＋bd o/ λd m +R o＋1/αo 1/K o=25/20×790＋1/10000 1/K o=0.00168 K o=595 W/(m2·K) ④求传热面积A o=220×1000/595×84.1=4.39m2 6. 某列管式加热器由18根长3米Ф25×2.5mm的钢管组成。将苯由20℃加热到60℃，苯在管内流动，其流量为16m3/h，苯的比热为1.76kJ/(kg·K)，密度为858kg/m3。加热剂为120℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。已知苯在管内的对流传热膜系数为900W/(m2·K)，水蒸汽的对流传热膜系数为13000 W/(m2·K)。试校核该换热器能否使用？ 解：求A－－传热基本方程Q=KA △tm ①求传热速率（热负荷）Q=Q L= q mL C Pl(t2-t1) = 16×858×1.76×(60－20)/3600=268.46kW ②求平均推动力△tm=〖(T1－t2)－(T2－t1)〗/ln(T1－t2)/ (T2－t1) = (120－20)－(120－60)/In100/60=78.3K(或80K) ③已知蒸汽的膜系数远大于苯的膜系数，所以K o≈900W/(m2·K) ④求传热面积A o=268.46×1000/900×78.3=3.81m2 (3.82m2) ⑤校核：换热器的面积为A O*= nπd O L=18×3.14×0.025×3=4.24 m2 故该换热器能满足要求 7. 有一列管换热器由Ф25×2.5mm的120 根钢管组成。110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝以加热在管内作湍流流动的某液体，且冷凝水在饱和温度下排出。已知液体平均比热为 4.187 kJ/kg·K，由15℃加热到90℃。管内对流传热系数为a i=800W/m2·K，蒸气冷凝的对流传热系数a o=1.1×104W/m2·K，忽略污垢热阻、壁阻和热损失，每小时收集冷凝水2100kg，在饱和温度下蒸气冷凝潜热R=2232kJ/kg，试校核该换热器是否满足要求？ 解：求A－－传热基本方程Q=KA △tm ①求传热速率（热负荷）Q=Q r= G r R= 2100×2232/3600=1302kw ②求平均推动力△tm=〖(T1－t2)－(T2－t1)〗/ln(T1－t2)/ (T2－t1) = (110－15)－(110－90)/In95/20=48.1K ③求传热系数 1/K o=d o/αi d i＋1/αo1/K o=25/20×800＋1/11000 1/K o=0.00165 K o=606 或1/K o=1 /αi＋1/αo ④求传热面积A o=1302×1000/606×48.1=44.7m2 ⑤、校核：换热器的面积为A O*= nπd O L=120×3.14×0.025×3=28.3 m2 故该换热器不能满足要求 8. （15分）在单管程单壳程列管换热器中，用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体。管内液体流速为0.5m/s，总流量为15000kg/h，温度由20℃升至50℃，其比热容为1.76kJ/(kg·℃)，密度为858kg/m3。测得有机液的对流传热系数为790W/(m2·℃)，蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2·℃)，换热管的直径为Ф25×2.5mm。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。试计算：（1）换热管的根数；（2）传热面积。 解：（1）换热管根数n q m=uAρ15000/3600=0.5×n(π0.022)/4×858 n=31 （2）传热面积A－－传热基本方程Q=KA △tm ①求传热速率（热负荷）Q=Q L= q mL C Pl(t2-t1)= 15000×1.76×(50－20)/3600=220kW ②求平均推动力△tm=〖(T－t2)－(T－t1)〗/ln(T－t2)/ (T－t1) = (120－20)－(120－50)/In100/70=84.1K ③求传热系数 1/K o=d o/αi d i +R i＋bd o/ λd m +R o＋1/αo 1/K o=25/20×790＋1/10000 1/K o=0.00168 K o=595 W/(m2·℃) ④求传热面积A o=220×1000/595×84.1=4.39m2 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 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 =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 =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 =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时,计算得到管壁对水的传热系数α= .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时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .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时,计算得到管壁对水的传热系数α= .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时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o 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%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 《化工原理》第四版习题答案解析 绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -= =?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组 成，以摩尔分数 A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压 o A p .lg ..1574997197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 = =A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729 ω?= =?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -= ==??316968210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结 晶分离后的浓缩液中含 NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离 后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω =0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中 NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005 200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg 传热习题及答案 一、选择题： 1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）C 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； 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、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、Ｆ 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； 3、影响对流传热系数的因素有( )。A 、B 、C 、D 、E 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； 4、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 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； 解：原因是：流量不变 2d 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≈∴ 21 12ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 12 1 ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓ 化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ） 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二 1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的_4_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数. 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452× 化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法 《化工原理》试题库答案 一、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 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，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）。 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，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以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）。 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）。 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 8．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）。 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。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵 ___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法 ____________. 提高管外α值的有效方法 ______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 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 模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（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（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、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（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C, 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 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 ·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图 解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题： 1.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____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。 3.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=____27.9K _____。 3. 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=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中，A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T 为200℃，冷气体进口温度ｔ＝50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。 11.一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍(完整版)化工原理复习题及习题答案
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