化工原理第二版答案(17页).doc

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1、-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,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

2、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

3、 ),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。

4、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

5、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

6、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

7、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，不凝气体的存在对的影响是_。A）使值升高 B）使值大大降低C）使值有一定影响D）对值无影响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

8、系数a1000W/(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. 1496C. 1585 D. 1678t05a01177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。t05

9、a02043 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/(m2K),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/(m2K)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?

10、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 w05a05034一厚度相等的双层平壁，其导热率试定性画出其温度分布图，为什么?(稳定传热)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。根据傅立叶定律; Q=dt/dn; 稳定传热 即QI=QII 因已知III (dt/dn)I (dt/dn)II 献给所有努力的人.-第 17 页-