化工原理习题集第四章.(78页).doc

-第 1 页化工原理习题集化工原理习题集第四章第四章.-第 2 页化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度易章节第四章第一节页码上册 P157、158知识点一般分值3试题：传热的基本方式有、和三种。答案与评分标准热传导热对流热辐射（每个空 1 分，共 3 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第二节-第 3 页页码上册P161知识点次重点分值3试题：导热系数的物理意义是，它的单位是。答案与评分标准单位温度梯度下的热传导通量（2 分），W/(m)(1 分)（共 3 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度易章节第四章第二节页码上册P161知识点次重点分值2-第 4 页试题：各种物体的导热系数大小顺序为。答案与评分标准金属非金属固体液体气体。（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第三节页码上册P167知识点次重点分值2-第 5 页试题：在湍流传热时，热阻主要集中在，因此，减薄该层的厚度是强化的重要途径。答案与评分标准滞流内层对流传热（每个空 1 分，共 2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第三节页码上册P168知识点次重点分值3-第 6 页试题：对流传热速率方程的表达式为，其中温度差代表。答案与评分标准tSQ(1 分)，流体与壁面（或反之）间温度差的平均值（2 分）（共 3 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第四节页码上册P175知识点重点分值4-第 7 页试题：在间 壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有、和四种。答案与评分标准并流逆流错流折流（每个空 1 分，共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第五节页码上册 P183知识点次重点分值5-第 8 页试题：对流传热系数的主要影响因素有（1）（2）（3）（4）（5）。答案与评分标准：1、流体的种类和相变化的情况2、流体的性质3、流体流动的状态4、流体流动的原因5、穿热面的形状、分布和大小（每个空 1 分，共 5 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第五节页码上册 P185知识点重点分值3-第 9 页试题：无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在=0.023/diRe0.8Prn公式中，n 是为校正的影响。当流体被加热时，n 取，被冷却时 n 取。答案与评分标准热流方向0.40.3（每个空 1 分，共 3 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度较难章节第四章第四节页码上册 P173知识点重点分值2-第 10 页试题：某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是。答案与评分标准传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使 K 值下降。（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第四节页码上册 P174知识点重点分值1-第 11 页试题：当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求 K 公式可简化为：10111K此时若10，则有。答案与评分标准0K（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第五节页码上册 P184知识点重点分值4-第 12 页试题：努塞尔特准数 Nu 表示的准数，其表达式为，普兰特准数 Pr 表示的准数，其表达式为。答案与评分标准对流传热系数lNu 物性影响PCPr（每个空 1 分，共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度易章节第四章第五节页码上册 P192知识点一般分值2-第 13 页试题：蒸汽冷凝有和两种方式。答案与评分标准膜状冷凝滴状冷凝（每个空 1 分，共 2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度中章节第四章第四节页码上册 P173知识点重点分值4-第 14 页试题：总传热系数的倒数K1代表，提高K值的关键是。答案与评分标准间壁两侧流体间传热的总热阻设法减小起决定作用的分热阻（每个空 2 分，共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度较难章节第四章第 4、7 节页码上册P174212知识点重点分值2-第 15 页试题：在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走程，而总传热系数 K 接近于的对流传热系数。答案与评分标准管原油（每个空 1 分，共 2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度易章节第四章第七节页码上册 P205知识点一般分值4-第 16 页试题：在管壳式换热器中，当两流体的温差超过时就应该采取热补偿措施。其基本形式有、和。答案与评分标准50带补偿圈的固定管极式U 型管式浮头式（每个空 1 分，共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型填空难度易章节第四章第七节页码上册P204207208知识点一般分值4-第 17 页试题：写出四种间壁式换热器的名称、及。答案与评分标准套管式、管壳式、平板式、翅片管式（每个空 1 分，共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型选择难度中章节第四章第七节页码上册P204205208知识点一般分值1-第 18 页试题：两流体可作严格逆流的换热器是()A 板翅式换热器BU 型管式列管换热器C 浮头式列管换热器D套管式换热器答案与评分标准D(1 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型选择难度中章节第四章第四节页码上册 P174知识点重点分值1-第 19 页试题：管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如0i),为有效提高 K 值，关键在于（）A 提高iB提高0C 减小垢层热阻D提高管内流体流量答案与评分标准B(1 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型选择难度中章节第四章第 2 节页码上册 P163知识点次重点分值2-第 20 页试题：双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1和2，其对应的温度差为1t和2t，若1t2t，则1和2的关系为（）A12C1=2D无法确定答案与评分标准A(2 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型选择难度中章节第四章第二节页码上册 P161知识点次重点分值1-第 21 页试题：空气、水、铁的导热系数分别是1、2和3，其大小顺序是（）A123B1231D23并mtB逆mt并mtC逆mt=并mtD 无法确定答案与评分标准C(2 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第二节页码上册 P161知识点次重点分值1-第 26 页试题：保温材料应采用导热系数小的材料制作()答案与评分标准(对)(1 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度较难章节第四章第一节页码上册 P158知识点重点分值1-第 27 页试题：管壳式换热器的传热面积既是管子截面积,可按照24idnS来计算()答案与评分标准(错)(1 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第三节页码上册 P167知识点次重点分值1-第 28 页试题：在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（）答案与评分标准（错）（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第五节页码上册 P184知识点重点分值2-第 29 页试题：努塞尔特准数的表达式为Nu（），普兰特准数的表达式为prCP（）答案与评分标准（错）（对）（每个 1 分，共 2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第二、三、四节页码上册 P161169171知识点重点分值1-第 30 页试题：导热系数，对流传热系数及总传热系数K都是表征物质性能的参数（）答案与评分标准（错）（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第四节页码上册 P174知识点重点分值1-第 31 页试题：对于符合121)11(K情况来说,若21时,要提高K值时则主要用提高1的值（）答案与评分标准（对）（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第二节页码上册 P161知识点次重点分值1-第 32 页试题：换热器应采用导热系数大的材料来制造（）答案与评分标准（对）（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型判断难度中章节第四章第七节页码上册 P212知识点一般分值2-第 33 页试题：管壳式换热器设计时，腐蚀性的流体宜走管程（），而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程（）答案与评分标准（对）（对）（每个 1 分，共 2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第一三节页码上册P157/167知识点重点分值6-第 34 页试题：何谓热对流？它又可分为哪两类？何谓对流传热？答案与评分标准答：热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。（2 分），它又可分为强制对流和自然对流两类（1 分）。通常，对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程，它是热对流和热传导的结合（3 分）（共 6 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第一节页码上册 P158知识点次重点分值4-第 35 页试题：管壳式换热器主要由那些部件所构成？它的传热面积如何计算？答案与评分标准答：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、挡板和封头等部件构成。（3 分）传热面积dLnSm2(1 分)（共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度易章节第四章第一节页码上册 P159知识点一般分值4-第 36 页试题：何谓定态传热？有什么特点？答案与评分标准答：在传热系统（如换热器）中温度分布不随时间而变的传热过程称为定态传热，（2 分）它的特点是通过传热表面的传热速率为常量（2 分）（共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第二节页码上册 P160知识点重点分值6-第 37 页试题：傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。答案与评分标准答：傅立叶定律的表达式为ntdsdQ（2 分）式中：Q-热传导速率，Wnt-温度梯度，/mS-等温表面的面积，m2-比例系数，称为导热系数)/(cmw负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反（4 分）（共 6分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第二节页码上册 P165知识点次重点分值4-第 38 页试题：圆筒壁的定态热传导与平壁的定态热传导有何区别？答案与评分标准答：圆筒壁热传导与平壁热传导的区别是圆筒壁的传热面积不是常量，是随半径而变的，且温度也是沿半径方向变化的。化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第三节页码上册 P168知识点次重点分值5-第 39 页试题：写出当采用平均对流传热系数时的对流传热速率方程，并说明各量的含义及单位。答案与评分标准答：当采用平均对流传热系数时，对流传热速率方程可表示为tSQ（1分）Q：通过传热面积 S 的对流传热速率，W（1 分）：平均对流传热系数)/(2mW（1 分）S：对流传热面积 m2(1 分)t:流体与壁面（或反之）间温度差的平均值(1 分)(共 5 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第三节页码上册 P169知识点重点分值6-第 40 页试题：对流传热系数的物理意义是什么？它的单位是什么？它与导热系数有何不同？答案与评分标准答：由tSQ可知，对流传热系数表示在单位温度差下单位传热面积的对流传热速率，其单位为),/(2mw越大，表示地流传热越快。（4 分）它与导热系数不同，它不是物性，而是受多种因素影响的一个参数。（2 分）（共 6 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第四节页码上册P171/178知识点重点分值6-第 41 页试题：总传热系数K 的物理意义是什么？影响 K 值的主要因素有哪些？在设计换热器时，K 值有哪些来源？答案与评分标准答：K 的物理意义是：K 在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。（2 分）影响 K 值的主要因素有流体的物性、操作条件和换热器的类型（2 分）。在设计换热器时，K 值的来源主要有：（1）选用生产实际的经验值（2）实验查定（3）计算 K 值（2 分）（共 6 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第四节页码上册 P172知识点重点分值6-第 42 页试题：若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？答案与评分标准答：包括以下三个过程：1 热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2 分）2 热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（2 分）3 热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体（2 分）（共 4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第五节页码上册 P184知识点次重点分值6-第 43 页试题：在使用实验得到的关联式时，应注意哪几点？答案与评分标准答：应注意三点。1 应用范围关联式中 Re、Pr 等的数值范围2 特征尺寸Nu、Re 等准数中l应如何取定3 定性温度各准数中流体的物性应按什么温度来确定（每点 2 分，共 6 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第四节页码上册 P173知识点重点分值5-第 44 页试题：换热器为何应定期清洗？答案与评分标准答：换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，对传热产生附加热阻，使 K 值下降。通常污垢热阻较壁面热阻要大，因此在设计中必须考虑其影响，运行中的换热器应定期清洗。（5 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第四节页码上册P169/178知识点重点分值4-第 45 页试题：简述总传热速率方程的重要性。答案与评分标准答：总传热速率方程tmKSQ是传热基本方程，可以此方程为基础，将传热的主要内容联系起来，该式和热量横算式结合可解决工程上大部分的传热计算问题。（4 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型简答难度中章节第四章第七节页码上册 P210知识点重点分值5-第 46 页试题：简述何谓强化传热？有哪三个主要途径？答案与评分标准答：强化传热是指提高冷热流体间的传热速率。（2 分）强化传热的主要途径有三方面：1 增大总传热系数 K，这是强化传热的重点。（1 分）2 增大传热面积 S（1 分）3 增大平均温度差mt（1 分）（共 5 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 2节页码上册 P162知识点重点分值5-第 47 页试题：一红砖平面墙厚度为 500mm，一侧壁面温度为 200，另一侧壁面温度为 30，红砖的导热系数可取为 0.57/W（m）。求：（1）通过平壁的热传导通量q。（2）平壁内距离高温侧 350mm处的温度，。答案与评分标准解：（1）求q已知2001t，302t，mmb5.0，57.0/W（m）单层平壁热传导通量221/19457.05.030200mWbttq（2 分）（2）设平壁内距离 350mm处的温度为t，则有：19457.035.0200tq（2 分）解得：8157.035.0194200t（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 2节页码上册 P162知识点重点分值5-第 48 页试题：用平板法测定固的导热系数。在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.012m，厚度为 20mm。实验测得电流表读数为 0.58A，伏特计读数为 100V，两侧表面的温度分别为 180和 30。求：该材料的导热系数。答案与评分标准（1）由实验测得的电流和电压可求出导热量QWIVQ58.0（2 分）（2）由单层平壁热传导方程可求出由sbttQ21可得：./773.03018001.002.058221mWttsQb（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 2节页码上册 P163知识点重点分值9 分-第 49 页试题：某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，./4.11mW，mmb2301；中间是保温砖，./15.02mW，mmb1152；最外层是建筑砖，./8.03mW，mmb2303。今测得其内壁温度9001t，外壁温度804t。求（1）通过炉墙单位面积的热损失2/mW。（2）各层的温差。（3）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）答案与评分标准解：设2t为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。3t为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。（1）由多层平壁定态热传导公式可以导出q：233221141673288.0767.0164.08208.023.015.0115.04.123.080900mWbbbttSQq（3 分）（2）1t、2t、3t分别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。因是多层平壁的定态热传导，故qqqq321（1 分）由111btq可得，6.1104.123.0673111bqt（1 分）0.51615.0115.0673.222bqt（1 分）5.1938.023.0673.333bqt（1 分）（3）4.7896.110900112ttt（1 分）-第 50 页4.2730.5164.789223ttt（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度较难章节第 4 章第 2节页码上册 P162、163知识点重点分值9试题：平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，./07.11mW，mmb2001；中间是绝缘砖，./14.02mW，mmb1002；最外层是钢板，./453mW，mmb63。若耐火砖层内表面温度11501t，钢板外表面温度304t。求（1）导热的热通量q。（2）若计算结果与实验的热损失不符，分析原因并计算附加热阻附R。-第 51 页答案与评分标准（1）由三层平壁的定态热传导公式求q000133.0714.0187.0112045006.014.01.007.12.030115033221141bbbttSQq2/1242901.01120mW（3 分）（2）计算结果：2/300mWq，分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻附R。（2 分）即30033221141附Rbbbttq（2 分）带入数据得：300901.01120附Rq解出WmR附283.2901.03001120（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度较难章节第 4 章第 2 节页码上册 P162、163知识点重点分值9 分试题：某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为 100mm，其导热系数分别为./9.0mW及./7.0mW。待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为 700，外表面温度为 130。为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为 40mm，导热系数为./06.0mW的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为 740，外表面温度为 90。今设原来的两层材料导热系数不变。求：加上保温层后单位面 1 积炉壁的热损失比原来减少的百分数。-第 52 页答案与评分标准解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失1q。此时，为两层平壁的热传导：22211311/22407.01.09.01.0130700mWbbttq（3 分）（3）加保温后，单位面积炉壁的热损失为2q，此时为三层平壁的热传导：232211412/76006.004.07.01.09.01.0907403mWbbbttq（3 分）（4）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为：%5.68%10022407062240%100121qqq化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度易章节第 4 章第 2节页码上册 P165知识点次重点分值5 分试题：有一直径为mm5.332的钢管，其长度为 3m，已知管内壁温度为100，外壁温度为 90。求该管的热损失为多少KW。（已知钢管的导热系数为 45./mW）-第 53 页答案与评分标准解：本题为单层圆筒壁的热传导，求热损失可用下式：1221ln12rrttLQ（2 分）式中各量为：mr0125.01，mr016.02，mL3，1001t，902t（1 分）代入上式可得KWWQ34.34343400125.0016.0ln4519010032（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度较难章节第 4 章 2 节页码上册 P165、166知识点次重点分值10 分试题：有一蒸汽管外径为25mm，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm，外层与内层保温材料的导热系数之比为4/12，此时的热损失为LQ。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为LQ。求LLQQ/，并说明何种材料放在里层为好。-第 54 页答案与评分标准（1）蒸汽管外半径mmr5.122251内层保温层外半径mmr5.37255.122外层保温层外半径mmr5.62255.373已知4/12，故124（2 分）（2）当导热系数小的材料包在里层时，热损失LQ为：91.485.375.62ln415.125.37ln12ln1ln12131113123212131ttLttLrrrrttLQLW（3 分）（3）当导热系数大的材料包在里层时，热损失LQ为：14.385.375.62ln15.125.37ln412ln1ln12131113123112231ttLttLrrrrttLQLW（3 分）（4）可求出：LLQQ/56.114.391.4，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保温时，为减少热损失，应将小的材料包在里层为好。（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 2 节页码上册 P166知识点次重点分值10-第 55 页试题：在一个mm5.360的钢管外包有两层绝热材料,里面为mm40的氧化镁粉,平均导热系数为 0.07./mW；外层为 20mm的石棉层，其平均导热系数为0.15./mW，钢的导热系数为 45./mW，现测出管内壁温度为 500，最外层温度为 80。求（1）每米管长的热损失。（2）两层保温层界面的温度。（假设层间接触良好）答案与评分标准（1）求每米管长的热损失LQ，此为三层圆筒壁的热传导。已知：，8050009.002.007.007.004.003.003.00035.00265.00265.02053.0414321ttmrmrmrmr./451mW，./07.02mW，./15.03mW（2 分）代入下式：mWrrrrrrttLQ/4.19168.11.120027.0263807.009.0ln15.0103.007.0ln07.010265.003.0ln451805002ln1ln1ln1234323212141（4 分）（2）保温层界面温度3t,可按两层圆筒壁导热来计算：4.19103.007.0ln07.010265.003.0ln4515002ln1ln12323212131trrrrttLQ可解出1.131,21.120027.04.19150033tt（4 分）-第 56 页化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 4节页码上册 P169，170知识点重点分值8-第 57 页试题：求绝压为 140KPa，流量为 1000hkg/的饱和水蒸汽冷凝后并降温到 60时所放出的热量。用两种方法计算并比较结果。已知 140KPa水蒸汽的饱和温度为 109.2，冷凝热为 2234.4KgKJ/，焓为 2692.1KgKJ/；60的水的焓为 251.21KgKJ/。答案与评分标准解：（1）第一种方法KWHHWQhhh67821.2511.2692360010002,1,（2 分）（2）第二种方法冷凝水的平均温度为6.842602.10922tttsm（1 分）查出 84.6下的水的比热容为：./201.4KgKJcp（1 分）水蒸气冷凝并降温放出的热量为：KWTTcWrWQsphhh678602.109201.4360010004.223436001000.2（3 分）计算表明两种方法结果一样，但是第一种方法较简单。（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 4节页码上册 P170知识点重点分值7 分-第 58 页试题：将 0.417sKg/、80的有机苯，通过一换热器冷却到 40；冷却水初温为 30，出口温度不超过 35。假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为 1.6./KgKJ。求：（1）冷却水用量hm/3？（2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到 6hm/3，问此时冷却水的终温将是多少？答案与评分标准解：（1）当热损失可略时，求eW由可得分21221ttcWTTcWQpccphh分2/59.4/4590/275.1303510187.44080106.1417.03331221hmhKgsKgttcTTcWWpcphhc（2）此时，23,/6thmVch求。当热损失可略时，有（水取 10003/mKg）分）（分）（182.333036001000610187.44080106.1417.023010187.43600100064080106.1417.0332233tt化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度（2）较难（1）中章节第 4 章第 4节页码上册 P177知识点重点分值12 分-第 59 页试题：在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。热水流量为 2000hKg/，进口温度为 80，冷水流量为 3000hKg/,进口温度为 10，热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为 4.187/KgKJ。求（1）若要求将冷水加热到 30，此时并流和逆流的平均温度差mt。（2）若要将冷水加入到 40，采用并流能否完成任务？（计算后说明）答案与评分标准解（1）求并流和逆流时的mt1先求都已知，此时1122,30,tTWWcctTchpcph，把已知量代入：1221QttcWTTCWpccphh分）（，可解出350103036003000803600200022TcTcpcph2求mt并流：207030105080，小大tt小大小大9.392070ln2070lntttttm（2 分）逆流：)(2 45240502225.14050405010305080分故，因，小大小大小大tttttttm（2）采用并流冷却水可能达到的最高温度受到限制，在极限情况下，2max2Tt（1 分）由热量衡算式可得：pcphpccphhccttcWtTcW，但1max2max21，-第 60 页即有：3836003000360020003600300010360020008011max2chchWWWtWTt（3 分）说明：要将冷水加热到 38以上，采用并流是无法完成的。（要加热到40，根本无法完成）（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度易章节第 4 章第 4节页码上册 P177、178、179知识点重点分值6试题：在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却苯。苯在管内流动，进口温度为 80，出口温度为 35；冷却水进口温度 23，出口温度为 30。求两流体间的传热平均温度差mt。答案与评分标准解：题给情况为简单折流（1）先按逆流计算：30,23,35,802121ttTT125023303580小大，tt小大小大逆6.262050ln1250lntttttm（2 分）（2）求mt-第 61 页参数分）（143.6233035801221ttTTR分）（1123.0238023301112tTttP由PR,查上册教材图 4-13 可得925.0t（1 分）故逆折6.24925.06.26tmmtt（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第4章第1、4 节页码上册 P158、170、177、181知识点重点分值8试题：有一列管换热器由252.5mm，长为 3m 的 60 根钢管组成。热水走管内，其进、出口温度分别为 70和 30；冷水走管间，其进、出口温度分别为 20和 40，冷水流量为 1.2 Kg/s。两流体作逆流流动，假设热水和冷水的平均比热容均为 4.2 KJ/（Kg），换热器的热损失可略。求：总传热系数 K0。答案与评分标准解:由总传热速率方程可知:0K=mtSQ0求 Q,当 Q损=0 时，分21001.12040102.42.15312wttCWQPCC-第 62 页求 S0。分213.143025.014.360200mLdnS求逆mt。2040307010,30小大tt2.1810301030nnmttttt小大小大逆3932.1813.141001.1500mtSQKw/(m2)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度较难章节第 4 章第 4节页码上册 P170、177、181知识点重点分值9试题：有一传热面积 S0为 15m2的管壳式换热器中，壳程通入饱和水蒸汽以加热管内空气。150的饱和水蒸汽冷凝为同温度下的水排出。空气流量为 2.8 Kg/s，其进口温度为 30，比热容可取 1.0 KJ/（Kg），空气对流传热系数 87 W/（m2），换热器热损失可略。求空气的出口温度 t2。-第 63 页答案与评分标准解:本题为一侧恒温、另一侧变温传热,且空气,所以有空气2/87mWK。所求 t2可联立热量衡算与总传热速率方程由mt中解出。（2 分）2200ttCWtSKQPCCm式其中：空气20/87mWK，S0=15m2，WC=2.8Kg/sPCC=KgJ/10001,t1=30(2 分)22212115030150ln30lntttTtTtTtTtm（2 分）以上各量代入式可得：3010008.2150120ln301587222ttt即594.1150120466.0150120ln466.022ett解出：t2=74.7(3 分)化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度较难章节第 4 章第 4节页码上册 P170、177知识点重点分值10试题：流量为 1930 Kg/h，温度为 90的正丁醇在换热器中被冷却到 50，冷却介质为 18的水。在平均温度下（70）正丁醇的比热容为 2.98 KJ/（Kg），取水的比热容为 4.187 KJ/（Kg）。若换热器的传热面积为 6m2，总传热系数为 230 W/（m2）。求：冷却水出口温度 t2冷却水消耗量 m3/h（假设两流体作逆流）-第 64 页答案与评分标准解：求 t2.由传热速率方程知：00SKQtm(1 分)而WTTCWQPhh43211039.650901098.236001930（2 分）故3.4662301039.64mt（1 分）由mt求 t2,可以先假设可用算术平均温度差计算,求出 t2，然后再校验。即 3.46122211850902121221221tttTtTtm，解出4.296.921222t。（2 分）校验：289.118504.2990小大tt，所以求 tm用算术平均温度差是允许的，求出的 t2有效。（1 分）求 WC。若忽略热损失，则：QTTCWttCWPhhPCC2112可求出hKgsKgttCQWPCC/4820/339.1184.2910187.41039.63412即hmWVCh/82.4100048203。（1 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中较难章节第 1/4 章第2/5 节页码上册 P17、184、185知识点次重点分值12试题：某列管式换热器，由 38 根长 2m，内直径为 20mm 的无缝钢管组成。苯在管内流动，由 20被加热到 80，流量为 8.32 Kg/s，外壳中通入水蒸汽进行加热。求管壁对苯的对流传热系数i若苯的流量提高一倍，其它量不变，此时对流传热系数又为多少？答案与评分标准解：求i苯的定性温度5028020mt，在定性温度下苯的物性可由附录查出：mWSPaKgKJCmKgPC14.0,1045.0,/80.1,/86033（2 分）-第 65 页加热管内流速：smndViS/82.03802.0785.086032.8422（2 分）idLPr,Re,：特征尺寸mdi02.041031000udRie湍流(1 分)79.514.01045.01080.133PrCp符合1207.0rP(1 分)6010002.02idL,且水苯2,苯被加热取 n=0.4(1 分)求i 24.08.04.08.0/127079.53100002.014.0023.0023.0mWpRdreii当苯的流量提高一倍，求i.此时,即uu2,其它量不变,引起 Re 增大及增大，28.08.0221021270mWuuii（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 4节页码上册 P173、174知识点重点分值9试题：某列管换热器由252.5mm 的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管外与空气逆流流动。已知管内空气一侧的i为 50 W/（m2），污垢热阻 Rsi为 0.510-3（m2）/W；水侧的0为 1000 W/（m2），污垢热阻 Rso为 0.210-3（m2）/W。求基于管外表面积的总传热系数 K0若管壁和污垢热阻可略将i提高一倍将0提高一倍，分别计算 K0值。-第 66 页答案与评分标准解：求 K0.)5(/2.370269.0110001102.00225.0025.0450025.002.0025.0105.002.050025.011123300000分mWRddbddRddKSOmisiii当管壁和污垢热阻可略，1且2/1005022mWii则200/740135.011000102.0100025.01110mWddKii（2 分）将0提高一倍，即200/2000100022mW此时2000/390255.012000102.050025.0111mWddKii化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中较难章节第 4 章第 5节页码上册 P173、174知识点次重点分值13试题：某蒸汽在套管换热器中冷凝，内管为252.5mm 钢管，管长 2m。蒸汽走管外，冷却水走管内，流速为 1 m/s，进口温度为 20，出口温度为 50。求管壁对水的对流传热系数。若将管内径缩小 1/2，且设流速及其它条件都不变，此时对流传热系数有何变化？答案与评分标准解：求i1定性温度3525020mt，查出水在 35下的物性。3/994mKgKgKJCP/174.4，SPa3107225.0，mW/626.0（2 分）-第 67 页idLPr,Re,，特征尺寸mmmdi02.02025.225100001075.2107225.0994102.0Re43du82.4626.010174.4107225.0Pr33pC6010002.02idL，且水被加热，取 n=0.4(1 分)2求i)3(/480682.41075.202.0626.0023.0023.024.08.044.08.0分mWPRdreii管内径减少 1/2，其它条件不变，则2iidd，引起 Re 变化及id值变化。100001376022750022eieRudR湍流。（1 分）Pr 不变，602002iidLdL，求i公式仍适用，此时用)(或i（1 分）此时，2.01d，即 2.02.02.022dd，得149.122.0。（2 分）化工原理习题集卡片化工原理习题集卡片题型计算难度中章节第 4 章第 5节页码上册 P184、185知识点次重点分值7试题：某气体在内径为 20mm 的圆形直管内作湍流流动，管外用饱和蒸汽加热，已测得管内一侧的对流传热系数为。若气体流量与加热条件不变，并假定气体进出口平均温度不变（物性数据不变）。求此气体在横截面积与圆管相等的正方形通道内流动的对流传热系数。-第 68 页答案与评分标准解：设正方形通道的边长为 l.据题意，224dl，故mdl0177.002.04422（2 分）正方形通道的当量长