化工基础学习知识原理第二版规范标准答案.doc

!- 第四章 习题 2． 燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为,绝缘砖的导热系数为。两式中可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m℃)。 解：设两砖之间的界面温度为，由，得 热通量 3．直径为,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-110℃,绝热层外表面温度10℃。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m℃),试求每米管长的冷量损失量。 解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出： 负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。 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,假定其他条件不变,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适合? 解：设外层的平均直径为，内层平均直径为，则且。 由导热效率方程知： 两层材料位置互换后： 所以：即： 两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。 说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。 6. 在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349OW/(m2℃ ),管外油侧对流传热系数为258 W/(m2℃ )。换热器在使用一段时间后,管壁两侧均有污垢形成,水侧污垢热阻为0.00026 m2℃ / W,油侧污垢热阻为0.000176 m2℃ / W。管壁导热系数λ为45 W/(m℃)。试求:(1)基于管外表面积的总传热系数;(2)产生污垢后热阻增加的百分数。 解：（1）总传热系数 （2）产生污垢后热阻增加的百分数为： 7：在并流换热器中,用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃,油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：平均温度差为 由热量恒算可得： 当油的出口温度降到80时，由热量恒算： 解得： 由传热速率方程分别可得： 原换热器： 新换热器： 8．重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初温分别为243℃和128℃;终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变,而将两流体改为逆流,试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下,流体的物性和总传热系数均不变化,换热器的热损失可以忽略。 解：以上标表示并流的情况。 由传热速率方程和热量衡算： 两式相除： （1） 而 所以： 解得： 即： （2） 由（1）式得： （3） 由（2）、（3）式得： 所以： 9．.在下列各种管壳式换热器中,某种溶液在管内流动并由20℃加热到50℃。加热介质在壳方流动,其进、出口温度分别为100℃和60℃,试求下面各种情况下的平均温度差。 (1)壳方和管方均为单程的换热器。设两流体呈逆流流动。(2)壳方和管方分别为单程和四程的换热器。(3)壳方和管方分别为二程和四程的换热器。 解：（1）由对数平均温度差知道： （2）查温度差校正系数图得： （3）由R、P值查流程温差校正系数图得： 所以： 11在一管壳式换热器中,用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的体积流量为1650m3/h,常压下苯的沸点为80.1℃,汽化热为394kJ/kg。冷却水的进口温度为20℃,流量为36000kg/h,水的平均比热容为4.18kJ/(kg℃)。若总传热系数K0为450W/(m2℃),试求换热器传热面积S0。假设换热器的热损失可忽略。 解：换热器的传热面积 其中： 冷水出口温度可由热量衡算求得。即： 则： 12．在一传热面积为50m2的单程管壳式换热器中,用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h,温度由20℃升至38℃。溶液的温度由110℃降至60℃。若换热器清洗后,在两流体的流量和进口温度不变的情况下,冷水出口温度增到45℃。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设:(l)两种情况下,流体物性可视为不变,水的平均比热容可取为4.17kJ/(kg℃)；(2)可按平壁处理,两种工况下和分别相同；(3)忽略管壁热阻和热损失 解：先求清洗前的总传热系数K. 所以: 再求清洗后总传热系数,由热量衡算求溶液的出口温度 . 若传热面两侧的总污垢热阻为则有: 由此得: x05a02004 棉花保温性能好，主要是因为______。 A. 棉纤维素导热率小； B. 棉花中含有相当数量的油脂； C. 棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍； D. 棉花白色，因而黑度小。 x05a02016 在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对α的影响是______。 A）使α值升高 B）使α值大大降低 C）使α值有一定影响 D）对α值无影响 x05a02031 多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。 A 成正比 B 成反比 C 没关系 x05a05171 一定流量的液体在一F252.5mm的直管内作湍流流动，其对流给热系数a＝1000W/(m2℃)。如流量与物性都不变，改用一F192mm的直管，则其a值将变为 W/(m2℃)。 A. 1059 B. 1496 C. 1585 D. 1678 t05a01177 冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90℃,出口温度为50℃,冷水进口温度为15℃,出口温度为53℃,冷热水的流量相同,则热损失占传热量的_______%(冷热水物性数据视为相同)。 t05a01216 当冷热两流体均不发生相态变化时，一般对_________物料选用并流操作。 t05a02042 某流体在圆直管内强制对流，其对流传热系数为a，现任务变更，管内流速降为原来的1/2，且已知此时Re > 104，则管内的对流传热系数为原对流传热系数的 倍。 t05a02043 某有机溶液在长为L,直径为F10810mm的钢管中强制湍流时,其a=310W/(m2·K),如体积流量不变，改用F15210mm的钢管代替,流动仍为湍流(两种情况下L / d均大于60),此时a= W/(m2·K) t05a02118 两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃冷却到70℃，则逆流时的Dtm＝ ℃。并流时的Dtm＝ ℃。 w05b05161 1.一杯开水(100℃)置于20℃的静止空气中,问杯子两侧流体的传热各属何种类型?哪一侧热阻大? 2.若将杯子浸在20℃的冷水中(两流体不直接接触),能否增强传热?理由? 3.仍置于空气中,但使杯外的空气流动,问能否增强传热?理由? 4.对1的情况,若对杯中流体加以搅动,问是否比2、3两种办法有效些? 1.均为自然对流,空气侧热阻大; 2.能增强传热,因为水的对流给热系数比空气大; 3.能增强传热,因为强制对流的对流给热系数比自然对流大 4.主要热阻在空气侧,故2,3效果较好,4不及2,3 w05a05034 ①一厚度相等的双层平壁，其导热率λⅠ>λⅡ试定性画出其温度分布图，为什么?(稳定传热) ②套管式换热器的冷、热流体进、出口温度分别为t1、t2、T1、T2，试画出冷、热流体温度沿换热面积变化关系曲线。 ①根据傅立叶定律; Q=λdt/dn; ∵稳定传热 即QI=QII 因已知λI>λII ∴(dt/dn)I< (dt/dn)II