化工原理 第四章 重點(diǎn)習(xí)題

【4-6】某工廠用的無(wú)縫鋼管輸送水蒸氣。為了減少沿途的熱損失，在管外包兩層絕熱材料，第一層為厚30mm的礦渣棉，其熱導(dǎo)率為；第二層為厚30mm的石棉灰，。管內(nèi)壁溫度為300℃，保溫層外表面溫度為40℃。管路長(zhǎng)50m。試求該其熱導(dǎo)率為管路的散熱量。解【4-7】水蒸氣管路外徑為108mm，其表面包一層超細(xì)玻璃棉氈保溫，其熱導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系為。水蒸氣管路外表面溫度為150℃，希望保溫層外表面溫度不超過(guò)50℃，且每米管路的熱量損失不超過(guò)。試確定所需保溫層厚度。解保溫層厚度以b表示已知解得保溫層厚度為保溫層厚度應(yīng)不小于13.3mm【4-9】空氣以的流速通過(guò)的鋼管，管長(zhǎng)?？諝馊肟跍囟葹?2℃，出口溫度為68℃。(1)試計(jì)算空氣與管壁間的對(duì)流傳熱系數(shù)。(2)如空氣流速增加一倍，其他條件均不變，對(duì)流傳熱系數(shù)又為多少？(3)若空氣從管壁得到的熱量為壁的平均溫度為多少。，鋼管內(nèi)解已知(1)對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算空氣的平均溫度查得空氣在時(shí)的物性數(shù)據(jù)，，空氣被加熱，Pr的指數(shù)雷諾數(shù)湍流對(duì)流傳熱系數(shù)(2)空氣流速增加一倍，對(duì)流傳熱系數(shù)為(3)若空氣從管壁得到的熱量為，計(jì)算鋼管內(nèi)壁平均溫度用式計(jì)算鋼管內(nèi)壁的平均溫度。已知空氣進(jìn)出口平均溫度在第(1)項(xiàng)中已計(jì)算出對(duì)流傳熱系數(shù)鋼管內(nèi)表面積為鋼管內(nèi)壁平均溫度【4-10】溫度為10℃、壓力為101.3kPa的空氣，以的流速在列管式換熱器管間沿管長(zhǎng)方向流動(dòng)，空氣出口溫度為30℃。列管式換熱器的外殼內(nèi)徑為190mm，其中裝有37根的管，鋼管長(zhǎng)度為2m。試求鋼管外表面對(duì)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。鋼解已知空氣壓力，溫度，空氣的平均溫度查得空氣在20℃的物性數(shù)據(jù)為：密度，比熱容，熱導(dǎo)率，黏度，普朗特?cái)?shù)，空氣被加熱，Pr的指數(shù)空氣流動(dòng)的截面積濕潤(rùn)周邊當(dāng)量直徑已知空氣的流速雷諾數(shù)湍流對(duì)流傳熱系數(shù)【4-11】有一套管式換熱器，內(nèi)管為，外管為的鋼管，內(nèi)管的傳熱管長(zhǎng)為2m。質(zhì)量流量為求甲苯對(duì)內(nèi)管外表面的對(duì)流傳熱系數(shù)。的甲苯在環(huán)隙中流動(dòng)，進(jìn)口溫度為72℃，出口溫度為38℃。試解甲苯的溫度，平均溫度甲苯在55℃的物性數(shù)據(jù)有：密度λ=0.128W/(m·℃)，黏度，比熱容，熱導(dǎo)率甲苯的質(zhì)量流量體積流量甲苯在環(huán)隙中的流速計(jì)算套管的內(nèi)管外徑流速，外管內(nèi)徑，甲苯對(duì)內(nèi)管外表面的對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算套管環(huán)隙的當(dāng)量直徑湍流甲苯被冷卻【4-27】欲將體積流量為氣，用絕對(duì)壓力為200kPa的飽和水蒸氣加熱，空氣從10℃加熱到90℃。現(xiàn)有一列管式換熱器，其規(guī)格如，管長(zhǎng)1.6m，管數(shù)271根。如用此換熱器，使空氣在管內(nèi)流動(dòng)，水蒸（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的常壓空下：鋼管直徑氣在管外冷凝，試驗(yàn)算此換熱器面積是否夠用？水蒸氣冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)可取為。解空氣的平均溫度空氣的物性參數(shù)，空氣流量熱負(fù)荷水蒸氣平均溫度差空氣流速湍流【4-29】在一傳熱面積為20m2的列管式換熱器中，殼程用110℃的飽和水蒸汽冷凝以加熱管程中的某溶液。溶液的處理量為2.5?104kg/h，比熱容為4kJ/(kgK)。換熱器初始使用時(shí)可將溶液由20℃加熱至80℃。（1）該換熱器使用一段時(shí)間后，由于溶液結(jié)垢，其出口溫度只能達(dá)到75℃，試求污垢熱阻值；（2）若要使溶液出口溫度仍維持在80℃，在不變動(dòng)設(shè)備的條件下可采取何種措施？做定量計(jì)算。解：原工況條件下的對(duì)數(shù)平均溫差：此操作條件下的總傳熱系數(shù)：℃W/(m2K)（1）使用一年后，溶液出口溫度下降至75℃，此時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差為℃總傳熱系數(shù)W/(m2K)污垢熱阻m2K/W（2）在不變動(dòng)設(shè)備的條件下，可通過(guò)提高加熱蒸汽的溫度使溶液出口溫度仍然維持在80℃。此時(shí)傳熱溫差為℃即由此解得℃【4-30】有一單管程的列管式換熱器，其規(guī)格如下：管徑為37根。今擬采用此換熱器冷凝并冷卻，管長(zhǎng)為3m，管數(shù)為的飽和蒸氣，自飽和溫度46℃冷卻到10℃。在管外冷凝，其流量為，比汽化熱為。冷卻水在管內(nèi)，進(jìn)口溫度為5℃，出口溫度為32℃。逆流流動(dòng)。已知的冷凝和冷卻時(shí)的總傳熱系數(shù)分別為和（以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)）。試問(wèn)此換熱器是否合適？解質(zhì)量流量，冷凝段，的比汽化熱冷凝段熱負(fù)荷冷卻段冷卻段熱負(fù)荷冷卻水冷卻水用量水在兩段之間的溫度，用冷卻段熱負(fù)荷計(jì)算。冷凝段平均溫度差為冷卻段平均溫度差為冷凝段傳熱面積為冷卻段傳熱面積為總傳熱面積現(xiàn)有換熱器的傳熱面積按傳熱管內(nèi)表面積計(jì)算【4-32】外徑為50mm、長(zhǎng)為10m的氧化鋼管敷設(shè)在截面為200mm×200mm的紅磚砌的通道內(nèi)，鋼管外表面溫度