化工原理题库练习与解答.pdf

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1、 一、单选题 1单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。A A 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。2单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。A A 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。3层流与湍流的本质区别是（）。D A 湍流流速层流流速；B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C 层流的雷诺数湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4气体是（）的流体。B A 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。5在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。C A 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。6以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A A 绝对压力；B 表压力；

2、C 静压力；D 真空度。7当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。8当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。9（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。A A 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。10被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。D A 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。11.流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。B A.

3、Um1/2Umax；B.Um0.8Umax；C.Um3/2Umax。12.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是()。A A.与指示液密度、液面高度有关，与 U 形管粗细无关；B.与指示液密度、液面高度无关，与 U 形管粗细有关；C.与指示液密度、液面高度无关，与 U 形管粗细无关。13.层流底层越薄()。C A.近壁面速度梯度越小；B.流动阻力越小；C.流动阻力越大；D.流体湍动程度越小。14.双液体 U 形差压计要求指示液的密度差()C A.大；B.中等；C.小；D.越大越好。15.转子流量计的主要特点是()。C A.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；C.恒流速、恒压差

4、；D.变流速、恒压差。16.层流与湍流的本质区别是：()。D A.湍流流速层流流速；B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C.层流的雷诺数 4000 水在管内流动呈湍流 以 1-1 面为水平基准面,在 1-1 与 2-2 面间列柏努利方程：Z1+(u12/2g)+(p1/g)+H=Z2+(u22/2g)+(p2/g)+Hf Z1=0,u1=0,p=0(表压),Z2=18m,u2=0 p2/g=2.59.81104/(10009.81)=25m Hf=(l+le)/d(u2/2g)=0.024(100/0.1)22/(29.81)=4.9m H=18+25+4.9=47.9m Ne=Hqvg=

5、47.910009.8156.5/3600=7.4kw 2、拟用泵将碱液由敞口碱液槽大入位差为 10m 高的塔中，塔顶压强（表压）为 0.06 Mpa.全部输送管均为 57mm3.5mm 无缝钢管。管长 50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度 =1200kg/m3，粘度为 =2mPas。管路粗糙度为 0.3mm。试求：（1）流动处于阻力平方区时的管路特性曲线；（2）流量为 30 m3/h 时的 He 和 Pe。解：（1）在阻力平方区，=f（/d）/d=0.006，查图得：=0.033 管路特性方程：（2）qv=30 m3/h 时,252226252104.4150.053.149.815

6、00.03389.811200100.06108)(qqqdglgPHH表WgqHPNJqH32525104.59.81120036003045.6/45.6)360030(104.415104.415 3、采用 IS80-65-125 水泵从一敞口水槽输送 60热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m。已知该泵在额定流量 60m3/h 下的(NPSH)r 为 3.98m，60水的饱和蒸汽压 Pv 为19.92kpa、为 983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为 3.0m，问该泵能否正常工作。解：该泵不能正常工作。说明安装高度偏高。4、拟用一台 IS65-50-160A 型离心泵将 20

7、C 的某溶液由溶液罐送往高位槽中供生产使用，溶液罐上方连通大气。已知吸入管内径为 50 mm，送液量为 20 m3/h，估计此时吸入管的阻力损失为 3m 液柱，求大气压分别为 101.3 kPa 的平原和 51.4kPa 的高原地带泵的允许安装高度，查得上述流量下泵的允许汽蚀余量为 3.3 m，20C 时溶液的饱和蒸汽压为 5.87 kPa，密度为 800 kg/m3。解：mZ86.53.3381.98001087.53.10131 mZ5.03.3381.98001087.54.5132 其中Z2为为负值，表明在高原安装该泵时要使其入口位于液面以下，才能保证正常操作。同时考虑实际操作的波动一

8、般还应给予适当的裕量，比如安装高度再降低 0.5m，变成-1m。5、今选用 IS 型水泵将水从低位水池向高位槽送水，要求送水量为 40 t/h，槽内压强（表压）为 0.03 Mpa，槽内水面离低位水池水面 16 m，管路总阻力为 4.1 J/N。试确定选用哪一种类型为宜？解：在槽内水面和低位水池水面之间列柏努利方程：即管路所需压头为 23.2 m。查课本附录 9，选 IS-80-65-160 型合适。6、用泵将 5的水从水池吸上，经换热器预热后打入某容器。已知泵的流量为 1000kg/h,加热器的传热速率为 11.6W，管路的散热率为 2.09kw,泵的有效功率为 1.2kw。设 池面与容器的

9、高度不变，求水进入容器时的温度。分析：本系统对水提供能量的来源有二：泵和加热器。泵所提供的能量除使水的机械能增加外，其余部分则因克服流动阻力而转化为热能。这部分热能和加热器加入的热能，一部分散失到环境中，一部分被水吸收转化为内能使水温升高。如果设法求出水的内能增加值，该问题就迎刃而解。mmHNPSHgpgpHfrvg4246.10.398.381.92.9831092.1981.92.98310013.135100.，允许10m 2 2 0 0 1 1 4m 图 2-2 mHgpzH23.24.19.811000100.03166hmqq/401000104033 解：(1)水的内能增加值 如

10、图 2-2，以 0-0面为基准面，列 1-1.2-2截面间的柏努利方程式，以表压计。121112UQhupgZ222222UupgZ 式中 21,UU截面，水的内能，J/Kg；Q加热器加入的热量，J/Kg。已知 ouu21 021 pp mZ41 mZ102 将其代入上式，整理得 QhZZgUU)(2112 传热速率：kWQ51.909.26.11 可写成kgJQ/1042.3100036001051.943 泵对水加入的能量：kgJh/104.3210003600101.243 水的内能增加值：kgkJkgJU/4.38/1084.31042.31032.4)104(81.9443（）水温

11、取水的比热容为)/(19.4CkgkJ，则水进入容器时的温度为 Ct2.141019.41084.3534 沉降与过滤一章习题及答案 一、选择题 1、一密度为 7800 kg/m3 的小钢球在相对密度为 1.2 的某液体中的自由沉降速度为在 20水中沉降速度的 1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流）。D A 4000 mPas；B 40 mPas；C 33.82 Pas；D 3382 mPas 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去 30m 的粒子，现气体处理量增大 1 倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D Am302；B。m32/1；C。m30

12、；D。m302 3、降尘室的生产能力取决于 。B A沉降面积和降尘室高度；B沉降面积和能 100%除去的最小颗粒的沉降速度；C降尘室长度和能 100%除去的最小颗粒的沉降速度；D降尘室的宽度和高度。4、降尘室的特点是 。D A 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大；B 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大；C 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大；D 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 无关。C A颗粒的几何尺寸 B颗粒与流体的密度 C流体的水平流速；D颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 。

13、C A.旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径;B.旋风分离器允许的最小直径;C.旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径;D.能保持滞流流型时的最大颗粒直径 7、旋风分离器的总的分离效率是指 。D A.颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率;B.颗粒群中最小粒子的分离效率;C.不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和;D.全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。C A尺寸大，则处理量大，但压降也大；B尺寸大，则分离效率高，且压降小；C尺寸小，则处理量小，分离效率高；D尺寸小，则分离效率差，且压降大。9、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽

14、略，当操作压差增加 1 倍，则过滤速率为原来的 。B A.1 倍；B.2 倍；C.2倍；D.1/2 倍 10、助滤剂应具有以下性质 。B A.颗粒均匀、柔软、可压缩;B.颗粒均匀、坚硬、不可压缩;C.粒度分布广、坚硬、不可压缩;D.颗粒均匀、可压缩、易变形 11、助滤剂的作用是 。B A 降低滤液粘度，减少流动阻力；B 形成疏松饼层，使滤液得以畅流；C 帮助介质拦截固体颗粒；D 使得滤饼密实并具有一定的刚性 12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 。B A面积大，处理量大；B面积小，处理量大；C压差小，处理量小；D压差大，面积小 13、以下说法是正确的 。B A.过滤速率与 A(过滤面积)成正

15、比;B.过滤速率与 A2成正比;C.过滤速率与滤液体积成正比;D.过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量 。C A.增大至原来的 2 倍;B.增大至原来的 4 倍;C.增大至原来的倍;D.增大至原来的 1.5 倍 15、过滤推动力一般是指 。B A过滤介质两边的压差；B.过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差;C.滤饼两面的压差;D.液体进出过滤机的压差 16、恒压板框过滤机，当操作压差增大 1 倍时，则在同样的时间里所得滤液量将 （忽略介质阻力）。A A增大至原来的2倍；B增大至原来的 2 倍；增大至原来的 4 倍；D不变 二、填空

16、题 1、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 。下降，增大 2、在滞流(层流)区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。2 3、降尘室的生产能力与降尘室的 和（）有关。长度 宽度 4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为 3600m3/h，沉降室长、宽、高尺寸为LHb=523,则其沉降速度为 sm/。0.067 5、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，气流速度 。减少一倍 6、若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，气流速度 ，生产能力 。增加；下降；不变 7、一降尘室长 8m，宽 4m，高 1.5m，中间装有

17、 14 块隔板，隔板间距为 0.1m。现颗粒最小直径为 12m，其沉降速度为 0.02 m/s，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过 m/s。1.6 8、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CK为 。57 9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ；。气体处理量，分离效率，允许压降 10、通常，非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。气固；液固 11、已知 q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/A，qe为 Ve/A，Ve为过滤介质的当量

18、滤液体积(滤液体积为 Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力)，在恒压过滤时，测得 /q=3740q+200 则过滤常数 K=（）。0.000535 12、实现过滤操作的外力可以是 、或 。重力；压强差；惯性离心力 13、在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 。滤饼层；过滤介质 14、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，则过滤速率增大为原来的 倍。四 15、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量 ，生产能力 。增加；不变 16、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的 。二分之一 三、计算题 1、某一锅炉房的烟气沉降

19、室，长、宽、高分别为 1164 m，沿沉降室高度的中间加一层隔板，故尘粒在沉降室内的降落高度为 2m。烟气温度为 150，沉降室烟气流量 12500m3标准）/h，试核算沿降室能否沉降 35m 以上的尘粒。已知尘粒=1600 kg/m3，烟气=1.29 kg/m，烟气=0.0225cp 解：设沉降在滞流状态下进行，Re 1，且因 尘粒烟气，故斯托克斯公式可简化为：u0=d尘粒2尘粒g/18烟气 =(3510-6)216009.81/(182.2510-5)=0.0474 m/s 检验：Re=d尘粒u0烟气/烟气 =3510-60.04741.29/(2.2510-5)=0.0951 故采用计算

20、式正确，则 35mm 以上粒子的沉降时间为：沉降=2/0.0474=42.2s 又，烟气流速 u=(12500/(463600)（273+150）/273 =0.224 m/s 烟气在沉降室内停留时间：停留=11/0.224=49.1s 即停留沉降 35mm 以上尘粒可在该室沉降 2、相对密度 7.9，直径 2.5 mm 的钢球，在某粘稠油品（相对密度 0.9）中以 5mm/s 的速度匀速沉降。试求该油品的粘度。解：设沉降以滞流状态进行，则：油品=d钢球2(钢球-油品)g/(18 u钢球)=(0.0025)2(7900-900)9.81/(180.005)=4.77Pas 验算：Re=d钢球u

21、钢球油品/油品 =0.00250.005900/4.77 =2.3610-3 1 假设正确 3、直径为 30m的球形颗粒,于大气压及 20下在某气体中的沉降速度为在水中沉降速度的 88 倍,又知此颗粒在此气体中的有效重量为水中有效重量的 1.6 倍。试求此颗粒在此气体中的沉降速度.20的水:CP1,3/1000mkg 气体的密度为 1.2kg/m3 (有效重量指重力减浮力)解:1.6)g()(气水g 1.61.2)g(1000)(g 解得：3/2665mkgs 设球形颗粒在水中的沉降为层流,则在水中沉降速度:smgdus/1017.8101881.9)10002665()1030(18)(43

22、2611201 校核：0245.01010001017.81030346011duRe1 假设正确.则此颗粒在气体中的沉降速度为 smuu/16.20245.088880102 4、有一降尘室，长 6m，宽 3m，共 20 层，每层 100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度3/3000mkgs，炉气密度3/5.0mkg，粘度 0.035msPa，现要除去炉气中 10m以上的颗粒，试求：（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？（2）每小时最多可送入炉气若干？（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？解：（1）设沉降区为滞流，则 18)(2gdu 因为 s 则 smmu/

23、4.67100.035189.813000)10(103260 1106.67100.0350.5104.671010433600duRe 假设正确 由降尘室的分离条件，有 smHLuu/0.280.16104.630（2）3600104.673620203A uV=6052.3hm/3（3）hmA uV/302.63600104.6736330 可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。5、一降尘室，长 5m，宽 3m，高 4m，内部用隔板分成 20 层，用来除去烟气中m75以上的颗粒。已知烟气密度为 0.63/mkg，粘度为 0.03smPa，尘粒密度为430

24、03/mkg，试求可处理的烟气量。解：md61075 3/4300mkgs 3/6.0mkg sPa 31003.0 设沉降区为层流，则 smgdu/0.44100.03189.810.6)(4300)10(7518)(3262 验算 10.66100.030.60.44107536Redu 故假设正确 总处理量为 smAnuq/132350.44203 6、一降尘室长 5m，宽 3m，高 4m，内部用隔板分成 20 层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为 36000hm/3，气体密度3/9.0mkg，粘度smPa03.0。尘粒密度3/4300mkgs，试求理论上能

25、100%除去的最小颗粒直径。解：降尘室总面积 23003520mA 生产能力的计算式为 A uq 注意式中 u0 为能 100%除去的最小颗粒的沉降速度，而 A 应为总沉降面积。解出 smAqu/0.03330036000/3600 设沉降区为层流，则有 gudgdu)(1818)(020 =m531006.281.9)9.04300(033.01003.018 验算 Re0=upud=10.02100.030.90.033102.0635 故假设正确 7、在 202.7kPa(2atm)操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为 3h，其中过滤 1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获 1m3 滤

26、液得滤饼 0.05m3,操作条件下过滤常数sm/103.325，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：（1）若要求每周期获 0.6m3的滤饼，需多大过滤面积？（2）若选用板框长宽的规格为mm 11，则框数及框厚分别为多少？解：（1）31205.06.0mV 0Ve 所以 22KAV A=KV=36005.1103.3125=28.43m2 (2)A=112n 所以 2An243.28=14.2 取 15 个 11nq 所以 nq=156.0=0.04m 应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在 n 个框面积的基础上再乘以 2。8、一小型板框压滤机有 5 个框，长宽各为 0.2 m,在 30

27、0 kPa(表压)下恒压过滤 2 h，滤饼充满滤框，且得滤液 80 L,每次洗涤与装卸时间各为 0.5 h。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。求：(1)洗涤速率为多少 m3/（m2.h）?(2)若操作压强增加一倍，其它条件不变，过滤机的生产能力为多少？解：（1）洗涤速率 因过滤介质阻力可忽略不计，即 q2=K 过滤面积 A=50.222=0.4 m2 单位过滤面积上的滤液量 q=V/A=8010-3/0.4=0.2 m3/m2 过滤常数 K=q2/=0.22/2=0.02 m2/h 过滤终了时的速率 (dq/d)E=K/2q=0.02/(20.2)=0.05 m/h 洗涤速率 (dq/

28、d)W=0.5(dq/d)E=0.50.05=0.025 m/h(2)p=2p时的生产能力 因滤饼不可压缩,所以 K=Kp/p=2K=20.02=0.04 m2/h 因在原板框压滤机过滤，悬浮液浓度未变，则当 5 个板框充满滤饼时所得滤液量仍为 V=0.08 m3,故此时所用的过滤时间为=q2/K=q2/K=0.22/0.04=1 h 生产能力 Q=V/(+w+D)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04 m3 滤液/h 9、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在 1atm 表压下 20 分钟在每 1m2过滤面积上得到0.197m3的滤液,再过滤 20 分钟又得滤液 0.09m3。试求共过滤

29、1 小时可得总滤液量为若干 m3.解:当min201时,q1=0.197m3/m2 min402时,q2=0.197+0.09=0.287m3/m2 代入恒压过滤方程时可得:400.28720.287200.19720.19722.KqKq 联立解得：min/1038.2,/0222.02.323mKmmqe 由此 min0.207102.38(0.0222)322Kq 当过滤 1 小时后,可得滤液量:)207.060(1038.2)0222.0(32q 解得:q=0.356m3/m2 即每 m2过滤面积过滤 1 小时后可得滤液为 0.356m3 10、一转筒真空过滤机，其直径和长度均为 1m

30、，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时 1min，操作真空度为 4.9KPa(500mmHg)，每小时可得滤液 603m，滤饼厚度为 12mm，新工况下要求生产能力提高 1 倍，操作真空度提高至 6.37kPa(650mmHg)，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求：（1）新工况过滤机的转速应为多少？（2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？解：（1）eV=0 所以22K AV 设浸没度为，转速为 n(r/min)则转筒旋转一周所需时间为)(60sn，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为)(60sn 所以nKAV60 故 Q=60nV=60AK n60hm/3 所以 112212nKnKQQ 由

31、题知 S=0 及pK 故 min/1.3)(1)(21237.69.42121221rnnKK(2)设滤饼的厚度为，则有 112260260AnnAn hm/3饼 所以 mmnn7.71.3121222211 （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；答案：C 2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（）。A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射；B、克希霍夫；D、普郎克；答案

32、：B 3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。、高压流体；、蒸汽；、易结垢的流体；、腐蚀性流体；、粘度大的流体；、被冷却的流体；答案：、；、4、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；答案:A、B、C、D、E 5、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、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；答案：A 解：原因是：流量不变 2d u 常

33、数 当管径增大时，a.2/ul d，0.80.21.8/1/udd b.d增大时，增大，d 综合以上结果，1.81/Ad，管径增加，A下降 根据21pmcttKAmt 对于该系统K2112lnmttKA tATtTt 即 121lnpmcATtTt A 则12lnTtTt2t 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023RePrnuN，即物性一定时，0.80.2/ud。根据连续性方程，流量不变时，24Vd u常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K 6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中

34、K 值从大到小正确的排列顺序应是（）。A、；B、；C、；D、；冷流体 热流体 水 气 体 水沸腾 水蒸气冷凝 水 水 水 轻油 答案：D 7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：加热器应置于该空间的上部；冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（）。A、这两种说法都对；C、第一种说法对，第二种说法错；B、这两种说法都不对；D、第二种说法对，第一种说法错；答案：B 8、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、；C、；B、；D、；空气流速为 30m/S 时的 a；水的流速为 1.5m/s 时的 a；蒸汽滴状冷凝时的 a；水沸腾时的 a；答案：C 9、传热过程中

35、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；答案：B 10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4102.1eR,此时对流传热系数为。若将水的流量减半，其对流传热系数（）。A、(1/2)8.0；B、A，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。3、将流量为 2200kg/h 的空气在蒸汽预热器内从 20加热到 80。空气在管内作湍流流动，116的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加 20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器

36、的根数不作变化）。分析：由传热基本方程mQKA t着眼考虑：空气流量增加 20%而进出口温度不变，即 Q 增加 20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数 K 接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有tm及 A。解：空气蒸汽，又管壁较薄可忽略其热阻 空气K 4.08.024.08.04/023.0PrRe023.0rPdWsddd空气 在物性不变的前提下 8.18.01dWCA空气 (a)mmtdLntAKQ 由题意，n 为常数 将（a）式代入：8.08.02dLtWCQmA （b）（a）、（b）二

37、式中1C、2C均为比例系数。设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b）式：1212128.021128.08.021128.0122.1mmmmAAttddLLttddLLWWQQ 已知：12QQ1.2 2110010012lnttttAK(b)比较（a）、（b）二式得 将已知数据代入 增加冷凝量为 即蒸气冷凝量增加了 64。此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由2t与2t的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管内对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后

38、，管内对流传热系数增大到原来的0.821.74倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管内对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。4、废热锅炉由25mm2.5mm 的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为 2.8MPa，管内走合成转化气，温度由 550降至 450。已知转化气一侧，21/(250mW）水侧20/(10000mW）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温wT及wt。解：方法一：（1）先求总传热系数（以管子内表面为基准）Ki=242W/(m2)（2）平均温度差 2.8MPa 下水的饱和温度为 230。（3）热通量 （4）管

39、壁温度 KtKttttm2110010012ln20604.05.679092)3035(148310030100ln2tC1.342t64.13035)301.34(2)()(21212ttCWttCWQQWWcpccpc00413.000008.00000495.0004.025201000012520450025.0250111ooimiiiddddbKC2702)230450()230550(mt2kW/m3.65270242miiitKAQq2kW/m3.522702520242moiimoootddKtKAQq 1）先着眼于管内的对流传热。由牛顿冷却定律：又 239250103.6

40、55003iiwqTT 再眼于管外的对流传热 23510000103.52230300qttw 方法二：(1)先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面）00008.00000495.0004.02510000205.2220450025.025011100321ddddbRRRKRimii =0.00413(2m)/W (2)再求管壁温度 在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故 RRtTTTW1 RRtTttW3 已知：t=2300c T=2450550=500 tw=T-)(1tTRR =239)230500(00413.0004.0500 tw=t+)(3tTRR =235)230500(

41、00413.00008.0230 两种解法结果相同 分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。5、在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍 试估算/tm将如何变化？)(wiiTTqC5002450550T 解：（1）

42、蒸汽空气 K 空气 由 Q=KAtm 得 Q/AAKtm空气 Re=dGdu 由上可知，当压强加倍后，管内空气的，u 将有所改变，具体说 增大 u 减少，但质量流速 G=u 不变。即 Re=dG 不变。又 r=pc 不变 不变 Q/tm亦不变化（2）传热管数目加倍。传热管数目加倍，则传热面积 A 加倍；但流通面积增大 1 倍后，流速相应减少 1 倍，管内对流传热系数减至原来574.05.080。倍。15.12574.0/121212AAtQtQmm）（）（6、平均温度为 270的机油从一108mm6mm 的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为 340W/(m2)，大气温度为 12。试求：(

43、1)每米管长的热损失；(2)若管外包以导热系数为 0.045W/(m)，厚度为 20mm 的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流辐射联合传热系数可用aT=8+0.05tW来计算。其中 tW表示壁温，；T的单位为 W/(m2)。解：（1）设油和空气的温度分别为 t1、t2。从热油和空气的传热来看 Q=KA(t1-t2)欲求 Q 必先知 K，而 K 又与T有关。由T的计算式可以看出，求解 tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程 QT=TA(tW-t)分析，要想求得 tW又须知 QT。如此应采取试差法求解。设未保温时管外壁温度为 265则 T=

44、8+0.05265=21.3 W/(m2)每米钢管的外表面积 A=dL=3.140.1081=0.339m2 散热量 QT=TA(tW-t)=21.30.339(265-12)=1827W 校核壁温 由 Q=KA(t1-t2)其中:3.21134011111TK =0.0499（m2）/W K=20W/(m2)又 Q=200.339(270-12)=1753W 稳定传热时，QT应等于 Q；现 QTQ，说明假设的壁温偏高。重设 tW=250 T=8+0.05250=20.5W/(m2K)QT=20.500.339(250-12)=1654W 校核壁温 5.20134011K=0.0517(m2)

45、/W K=19.3W/(m2K)Q19.30.339(250-12)=1688W QTQ,说明所设壁温合理。故每米钢管的损失约为216881654=1671W。(2)设保温后外壁温度为 50 T=8+0.0550=10.5W/(m2)此时每米管长的外表面积 AT=(0.108+0.04)1=0.465m2 散热量 QT=10.50.465(50-12)=186W 校核壁温 由于增加了保温层的热阻b，总热阻 045.002.05.10134011111bKT=0.543(m2)/W K=1.84W/(m2)传热面积取保温层内、外表面积的平均值 A=2465.0339.0=0.402m2 Q=KA

46、(t1-t2)=1.840.402(270-12)=190W QQT，说明所设壁温合理。故保温后每米钢管热损失仅有2190186=188W，为不保温时的1671188=11.3%。分析：比较保温前后可以看出：保温前总热阻为 0.0517(m2)/W，保温后总热阻为0.543(m2)/W，大了一个数量级；保温前钢管外壁温度为 250，保温后保温层表面温度降至 50，下降了 200。本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。7、用传热面积1A=21m的蛇管加热器加热容器中的某油品，拟将油温从201tC升至Ct 802。已知加热器的总传热系数)/(2002CmWK，油品质

47、量kgm500，比热容)/(2.2CkgkJcp。容器外表面散热面积2212mS,空气温度20t,空气与器壁的对流传热系数)/(102CmW，加热蒸汽的压强为kPa250。试求：（1）所需加热时间；（2）油品能否升至C90。不考虑管壁热阻及油与壁面的对流传热热阻。分析：显然，这也是个不定态的问题。蒸气通过蛇管加热器使油品不断升温，当油品温度超过容器外空气温度后在自身升温的同时又不断向器外空气散热。器内器外传热推动力都随时间不断变化。但不管情况如何改变，热平衡关系却总是成立的。因此，求解本题的关键在于找出其间这样一个平衡关系：蒸气的加热速率等于油品的吸热速率与容器向外散热速率之和。又：油温升高的

48、过程即为器壁向环境散热量不断增加的过程，直至这两个过程速率相 等。此时的油品温度即为其可能达到的最高温度。解：油品从C20升至C80所需时间 查表得，250KPa 时蒸气的饱和温度 TA=127 蛇管加热器的传热速率 tTKAQAh1 式中 t 任一瞬间油品温度，C 油品的吸热速率 ddtmcQpc 器壁的散热速率 ttAQ2 由热平衡关系 achQQQ 故 ttAddtmctTKApS2 将已知条件代入 201210102.250012712003tddtt 整理 tdtd9.863438 积分 802009.863438tdtd 809.86209.86ln3438Q hs17.27810

49、 (2)油品可能升至的最高温度 令加热器的传热量与器壁的散热量相等 即 ttAtTKAA21 代入数据 2012101271200tt 解之 t=86.99.138T,所以此蒸汽能满足传热要求。19、有一套管式换热器，甲流体（走管间）和乙流体（走管间）在其中逆流换热。生产要求将流量为 810hkg/的甲流体（kgKcalCP/8.0）从 120冷却至 70，管壁的对流膜系数hmKcal21/2000，并可视作不变。乙流体由 20被加热至 50。35的水的粘度为 0.72Cp，已知内管内径为 0.0508m，乙流体的平均流速为 0.15sm/，管内壁对乙流体的对流传热膜系数 hmKcal22/6

50、27，内管两端压强差为P。如果管壁及污垢热阻不计，流体的物性常数及摩擦力系数均可视为常数。求当此换热器内管两端压强差经调节增至 3P时，完成这一传热过程所需的传热面积。解：当内管压强差为P时，22udlP 内管压强差为 3P时，2)(32udlP smuuuuu/26.015.0332 431005.11072.099415.00508.0duRe湍流 当内管压强差为 3)/26.0(smuP时，管内流动也肯定为湍流 则hmkcaluu28.08.022/97415.026.0627 hmkcalK22121/65597420009742000 又由原工况：12222111ttCwTTCwpp