大学课件第四章化工原理习题集卡片.docx

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1、题型填空难度易草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）题型填空难度中草节第四章第二节页码上册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 o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）题型填空难度易草节第四章第二节页码上册P161知识点次重点分值2试题：各种物体的导热系数大小顺序为0答案与评分标准金属人非金属固体人液体入气体人。（2分）题型填空难度中草节第四章第三节页码上册P167知识点次重点分值2试题：在湍流传热时，热阻主要集中在,因

2、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）题型填空难度中草节第四章第三节页码上册P168知识点次重点分值3试题：对流传热速率方程的表达式为,其中温度差代表o答案与评分标准Q = aSM （1分），流体与壁面（或反之）间温度差的平均值（2分）（共3分）题型填空难度中草节第四章第四节页码上册P175知识点重点分值4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）题型填空难度中草节第四章第五节页码上册P183知识点次重点分值5试题：对流传热系数的主要影响因素有(1)(2)(3)

3、(4)(5)o_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)题型填空难度中草节第四章第五节页码上册P185知识点重点分值3试题：无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在a =0.023 X /diRe08Prn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o答案与评分标准热流方向0.40.3（每个空1分，共3分）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

4、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）题型填空难度中草节第四章第四节页码上册P174知识点重点分值1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：1=+K aQ ax此时若为%,则有O答案与评分标准K xa。（1分）题型填空难度中草节第四章第五节页码上册P184知识点重点分值4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o答案与评分标准 a 1对流传热系数N=物性影响Pr =”（每个空1分，共4分）题型填空难度易草节第四章第五节页码上册P192知识点一般分值2试题：蒸汽冷凝有和两种方式。答案与评分标准膜状

5、冷凝滴状冷凝（每个空1分，共2分）题型填空难度中草节第四章第四节页码上册P173知识点重点分值4试题：总传热系数的倒数代表,提高K值的关键是o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）题型填空难度较难草节第四章第4、7节页码上册P174212知识点重点分值2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）题型填空难度易草节第四章第七节页码上册P205知识点一般分值4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O答案与评

6、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）题型填空难度易章节第四章第七节页码上册P204207208知识点.般分值4试题：写出四种间壁式换热器的名称.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）题型选择难度中章节第四章第七节页码上册P204205208知识点.般分值1试题：两流体可作严格逆流的换热器是（）A板翅式换热器B U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）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%）,为有效提高K

7、值，关键在于（）A提图qB 提高a。C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）题型选择难度中草节第四章第2节页码上册P163知识点次重点分值2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4和4,其对应的温度差为期和加2,若则4和4的关系为（）abc 4=4 d无法确定答案与评分标准题型选择难度中草节第四章第二节页码上册P161知识点次重点分值1试题：空气、水、铁的导热系数分别是入I、入2和入3,其大小顺序是（）A 入入2入3B 入V入2V入3C 入2入3入1D 入2V入3V入1答案与评分标准B（1分）题型选择难度较难草节第四章第三节页码上册P168知识点重

8、点分值2试题：对流体热速率=系数X推动力，其中推动力是（）A两流体的温度差B流体与壁面（或反之）间的温度差C同一流体的温度差D流体的速度差答案与评分标准B（1分）题型选择难度中草节第四章第五节页码上册P184知识点重点分值1试题：计算液体无相变时在圆直管内对流传热系数，若可采用公式N=0.023Re8p；式中指数为（）A 0.4B0.3C 被加热时为0.4,被冷却时为0.3 D 被加热时为0.3,被冷却时0.4答案与评分标准C（1分）题型选择难度较难草节第四章第五节页码上册P184知识点重点分值2试题：水在无相变时在原址观众强制湍流，对流传热系数4为1000W/（m2.）若将水的流量增加1倍，

9、而其他条件不变，则见为（）A 2000B 1741C 不变D 500答案与评分标准B（2分）题型选择难度难草节第四章第四节页码上册P175/176知识点重点分值2试题：对间壁两侧流体一侧恒温，另一-侧变温的传热过程，逆流和并流时与大小为()A 逆,并B。加雌二八却并D无法确定答案与评分标准题型判断难度中草节第四章第二节页码上册P161知识点次重点分值1试题：保温材料应采用导热系数小的材料制作（）答案与评分标准题型判断难度较难草节第四章第一节页码上册P158知识点重点分值1试题：管壳式换热器的传热面积既是管子截面积，可按照5=工片来计算（）4答案与评分标准题型判断难度中草节第四章第三节页码上册P

10、167知识点次重点分值1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）题型判断难度中草节第四章第五节页码上册P184知识点重点分值2试题：努塞尔特准数的表达式为曲=丝（）,普兰特准数的表达式为匕=胆（）答案与评分标准（错）（对）（每个1分，共2分）题型判断难度中草节第四章第二、三、四节页码上册P161/169/171知识点重点分值1试题：导热系数入，对流传热系数a及总传热系数人都是表征物质性能的参数（）答案与评分标准（错）（1分）题型判断难度中草节第四章第四节页码上册P174知识点重点分值1试题：对于符合K a （+-/情况来说，若名 a2时,要提高K值时则主要用提高

11、% a2%的值（）答案与评分标准（对）（1分）题型判断难度中草节第四章第二节页码上册P161知识点次重点分值1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）题型判断难度中草节第四章第七节页码上册P212知识点一般分值2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）题型简答难度中草节第四章第一三节页码上册P157/167知识点重点分值6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

12、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）题型简答难度中草节第四章第一节页码上册P158知识点次重点分值4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S = nmlL m?。分）（共4分）题型简答难度易草节第四章第一节页码上册P159知识点一般分值4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

13、）题型简答难度中草节第四章第二节页码上册P160知识点重点分值6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也=-板包（2分） dn式中：Q一一热传导速率，W温度梯度，C/mdnS一一等温表面的面积，m2X一比例系数，称为导热系数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）题型简答难度中草节第四章第二节页码上册P165知识点次重点分值4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。题型简答难度中草节第四章第三

14、节页码上册P168知识点次重点分值5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Q = aS4（1分）Q-.通过传热面积S的对流传热速率，W（1分）a：平均对流传热系数%/（加2）（1分）S：对流传热面积n?（l分）加:流体与壁面（或反之）间温度差的平均值（1分）（共5分）题型简答难度中草节第四章第三节页码上册P169知识点重点分值6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。=卫-可知，对流传热系数a表示在单位温度差下单位传热面积的对 SZ

15、流传热速率，其单位为w/（小）,a越大，表示地流传热越快。（4分）它与导热系数人不同，它不是物性，而是受多种因素影响的一个参数。（2分）（共6分）题型简答难度中草节第四章第四节页码上册P171/178知识点重点分值6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）题型简答难度中草节第四章第

16、四节页码上册P172知识点重点分值6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）题型简答难度中草节第四章第五节页码上册P184知识点次重点分值6试题：在使用实验得到的a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/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）题型简答难度中草节

17、第四章第四节页码上册P173知识点重点分值5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）题型简答难度中草节第四章第四节页码上册P169/178知识点重点分值4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Q = KSAM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）题型简答难度中草节第四章第七节页码上册P210知识点重点分值5试题：简

18、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（1分）（共5分）题型计算难度中早下第4章第2节页码上册P162知识点重点分值5试题：一红砖平面墙厚度为500ww,一侧壁面温度为200C,另一侧壁面温度为30C,红砖的导热系数可取为0.57%/（ w ）o求：（1）通过平壁的热传导通量9。（2）平壁内距离高温侧350处的温度，C。答案与评分标准解：（1）求“已知=200, t2=30, b =0.5mm ,2=0.57 Wl （

19、w）单层平壁热传导通量q=匕豆=型眨型=194匹/（2分） b0.5A0.57（2）设平壁内距离350/m/m处的温度为/,则有：200 t cd八、q=035=194（2分）0.57025解得：/=200-194x上=81（1分）0.57题型计算难度中章节第4章第2节页码上册Pl62知识点重点分值5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0.01 m2,厚度为20/M/Mo实验测得电流表读数为0.58/,伏特计读数为100%,两侧表面的温度分别为180C和30。求：该材料的导热系数义。答案与评分标准（

20、1）由实验测得的电流和电压可求出导热量。Q = IV =0.58FF （2分）（2）由单层平壁热传导方程可求出；1由。=且可得： b7sA = y =5： x 0.02=0773%/（小6）（2分）5（r,-t2）0.01（180-30）题型计算难度中草节第4章第2节页码上册P163知识点重点分值9分试题：某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火豉，4=1.4%/（MC）, b=230mm ；中间是保温石专，4=0.15匹/（九）, b2=15mm ；最外层是建筑砖，4=0.8%/（八）, b3=230ww o今测得其内壁温度=900,外壁温度=80。求（1）通过炉墙单位面积的热损失力/机2。（2

21、）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J为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。,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4：Qt,-t.900-80820%n =0/3S bbby0.230.1150.230.164+0.767+0.288m2+ r十44A1.40.150.8（3分）（2）/、AZ2分别为耐火不专层，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7i=300lV/m2,分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻火附。（2分）即4=144=300（2分）带入数据得：勾+%+%及附】m

22、/1_H20_=30。解出&-0.901=2.83（2分）0.901+及附附300W题型计算难度较难Vr*-l-P早T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100根优，其导热系数分别为0.9%/（九）及0.7%/（九）。待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为700C,外表面温度为130C。为减少热损失，在普通石专的外表而砌一层厚度为40m加，导热系数为0.06用/（八）的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为740C,外表面温度为90C。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

23、的百分数。答案与评分标准解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失力。此时，为两层平壁的热传导:。一3700-130”仙立/2,嗔4、p =-=2240/-（3分） b b20.10.1+144090.7（3）加保温后，单位面积炉壁的热损失为外，此时为三层平壁的热传导:*1*4夕 2 =-77+ +4 4740-9080.10.10.041+230.9 0.7 0.06= 760匹/（3 分）（4）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为:名一以100%=2240-706乂100%=685%2240题型计算难度易草节第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。32x3.5

24、/wn的钢管，其长度为3加，已知管内壁温度为100,外壁温度为90C。求该管的热损失为多少KfT。（已知钢管的导热系数为45%/（加0）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：0=2.二6）设分）Un生式中各量为：4=0.0125%, r2=0.016？, L =3m,=100, t2=90（1分）代入上式可得Q =吧刈=34340%=34.34KW （2分）1.0.016In450.0125题型计算难度较难早下第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25 mm ,管外包以两层保温材料,每层厚度均为25 mm ,外层与内层保温材料的导

25、热系数之比为4/4=4,此时的热损失为0.。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，则热损矢为Ql。求。并说明何种材料放在里层为好。答案与评分标准，25（1）烝汽管外半径r =一=12.5mm2内层保温层外半径=12.5+25=31.5mm外层保温层外半径r3=37.54-25=625mm已知；12/4=4,故4=4%（2分）（2）当导热系数小的材料包在里层时，热损失0.为：q _2E（Z-右）2E。-）8就。-3）4（3分）L, r21,3一137.51,62.54.91In + In In+In404 G 412.54437.5（3）当导热系数大的材料包在里层时，热

26、损失。;.为：O _2祝（- J）2辽。-）8况。-，3）4郎 c 分）“一211137.5162.5-3.14In + In- In + In %44412.5437.5401（4）可求出：。&=之二=1.56,说明在圆筒壁当采用两种以上材料3.14保温时，为减少热损失，应将义小的材料包在里层为好。（2分）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试题：在一个060x3.5“7的钢管外包有两层绝热材料，里面为40/加的氧化镁粉，平均导热系数为0.07/（w.）；外层为20加加的石棉层，其平均导热系数为0.15匹/（八）,钢的导热系数为45%/（?.）,现测出管内壁温度

27、为500C,最外层温度为80o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?，此为三层圆筒壁的热传导。r.=0.0265w, r7=0.0265+0.0035=0.03m122已知：r3=0.03+0.04=0.07m, r4=0.07+0.02=0.09w=500,/4=80,4=45%/（w.）, A2=0.07匹/（w.）,4=0.15%/（w.）（2分）代入下式：Q_2 Ml J2乃（500-80）Z,-1, r21, r,1, r-1,0.031,0.071,0.09In + In + InIn+In+In4 r42

28、 ri4 q 450.02650.070.030.150.07=2638=191.4%/ m0.0027+12.1+1.68（4分）（2）保温层界面温度，可按两层圆筒壁导热来计算：)=2 H500-3)=1914,n 1,0.031,0.07,InIn+Inr2450.02650.070.03可解出50073=19L4(O.OO27+12.1) j3=3L1C(4分)2乃题型计算难度中早下第4章第4页码上册P169,170知识点重点分值8试题：求绝压为140 KPa,流量为1000年/人的饱和水蒸汽冷凝后并降温到60 C时所放出的热量。用两种方法计算并比较结果。已知140E%水蒸汽的饱和温度为

29、109.2,冷凝热为2234.4K7/Kg ,焰为2692.1 KJ/Kg ；60c的水的焰为251.21 KJ/Kg。答案与评分标准解：（1）第一种方法。%（%J 一%,2）=摆 X（2692.1-25 L21）=678K印（2分）3OUU（2）第二种方法冷凝水的平均温度为q109-2+60=84.6（1分）查出84.6下的水的比热容为：c0=4.201KJ/（Kg.）（1分）水蒸气冷凝并降温放出的热量为：Q = Wh.r + Whcph（Ts -T2）=x2234.4+x4.201（109.2-60）=678K%（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）题型计算难度中

30、草节第4章第4节页码上册P170知识点重点分值7分试题：将0.417Kg/s、80的有机苯，通过一换热器冷却到40C；冷却水初温为30C,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L6Q/（Kg.C）。求：（1）冷却水用量?3/力？（2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到6m3/%，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，求匕由。=匕亿一4）=匕J F ）（2分）可得w0.417xl.6xl03（80-40）.匕=1.T15Kgls C（z2-Zj4.187xio3（35-30）=4590Ag/A 4.59/（2分）（2）此时,

31、4c =6册3/,求公当热损失可略时，有（0水取1000Xg/m3）0.417x 1.6x 103（80-40）=4.187X1O3（Z2-30*2分）,0.417xl.6xl03x（80-40）2n 八八、LQ 611。+3=33.82C （1分）4.187x10 x3600题型计算难度（2）较难（1）中Vr-.-f-F-草中第4章第4节页码上册P177知识点重点分值12分试题：在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。热水流量为2000Kg/6，进口温度为80C,冷水流量为3000Kg/6进口温度为10C,热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为4.187 KJ/（Kg/）。求（1）若要求

32、将冷水加热到30C,此时并流和逆流的平均温度差加,“。（2）若要将冷水加入到40C,采用并流能否完成任务？（计算后说明）答案与评分标准解（1）求并流和逆流时的先求心，此时J =3。, j =小必,匕都已知Q =%色-仆把已知量代入：黑xc协（80-4）=黑xc“（3010）,可解出乙=50（3分）求/”80 TSO并流：一史上史匕=竺不久=慢郭=39.9（2分）4大=70,/小=20.历&In四加小2080 f 50出口，因此二色=1.25。空气,所以有K a空气=87少/(/ JC)。所求t2可联立热量衡算与总传热速率方程由中解出。(2分)(1)0= KM,= WcCPC(t2-t2)式其中

33、：B巴巴=87沙/(.), So=15w2, Wc=2.8Kg/s()-j)_ 30(2分)Gc = lxl000J/(Kg JC),ti=30(2分),T-t.,150-30InLInT (2150以上各量代入式可得:87xl5xt2 -30=2.8x1000 x(/2 -30)15072即 In DO .= o.466 T =eo.466=594150 t?150 t?解出：t2=74.7(3分)题型计算难度较难T土早下第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90C的正丁醇在换热器中被冷却到50,冷却介质为18c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 ）o 若换热器的传热面积为6m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）答案与评分标准解：求t2.由传热速率方程知：4“=旦（1分）而0=%圆（看-7；）=-x2.98x103x（90-50）=6.39x104（2分）3600助入，6.39xlO4。一八、故 A/m =46.3 C （1分）加230x6由*求t2,可以先假设可用算术平均