化工原理試題集4

一.填空題1.凡穩(wěn)定的筒壁傳熱，熱通量為常數(shù)。2.在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也大。3.滴狀冷凝的傳熱系數(shù)大于膜狀冷凝傳熱系數(shù)。4.一列管換熱器，列管規(guī)格為φ38×3,管長(zhǎng)4m,管數(shù)127根，則外表面積Ｓo____________=_____________________，而以?xún)?nèi)表面積計(jì)的傳熱面積Ｓ1=________________________。5.套管換熱器，內(nèi)管外徑d1、外管內(nèi)徑d2，則環(huán)隙的當(dāng)量直徑de=_________________。6.在包有二層相同厚度保溫道上，應(yīng)該將______________材料包在內(nèi)層。7.平壁穩(wěn)定傳熱如圖所示，試判斷λ1、λ2、λ3的大小順序____________,以及每層熱阻的大小順序__________。三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3;導(dǎo)熱系數(shù)λ1<λ2<λ3。在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，各層的熱阻R______R2______R3；各層導(dǎo)熱速率Q1______Q219.多層壁穩(wěn)定傳熱，凡10.列管式換熱器的殼程內(nèi)設(shè)置折流擋板的作用在于狀有____________________，____________________等。11.多層筒壁穩(wěn)定若某層的熱阻最大，則該層兩側(cè)的溫差________；若某層的平均導(dǎo)熱面積最大，流密度________________。12.冷凝現(xiàn)象有__________冷凝和__________冷凝，工業(yè)冷凝器的設(shè)計(jì)都按冷凝計(jì)設(shè)。13.將單程列管式換熱器改為雙程的增大。14.對(duì)流過(guò)程是__________和__________之間的傳熱15.在一臥式加熱器中，利用水蒸汽冷凝來(lái)加熱某種液體，應(yīng)讓加熱蒸汽在____________程流動(dòng)，加熱器頂部設(shè)置排氣閥是為了__________________________________。16.間壁換熱器管壁溫度t接近α____________一側(cè)的流體溫度；總傳熱系數(shù)Ｋ的數(shù)值接近____________________，折流擋板的形作用是__________，但這將使________減小，____________________________一側(cè)的α值。17.在無(wú)相變的對(duì)流傳熱過(guò)程中，熱阻主要集中在效的措施是____________________________。18.列管換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣?？諝庾吖軆?nèi)，蒸汽走管間，則管壁溫度接近＿＿＿＿的溫度，總傳熱系數(shù)接近＿＿＿＿＿的對(duì)流19.水在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，若使流速提高至原來(lái)的２倍，則其對(duì)流傳熱系數(shù)約為原來(lái)的____________倍。____________________，減少熱阻的最有124.判斷物性數(shù)值大小：λ金屬α湍流λ液λ氣；α空氣α水；α水蒸汽冷凝α水；α過(guò)渡(同一物料)；α滴狀冷凝α膜狀冷凝(同物,同壓)；二.選擇題1.間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻____________。Ａ成正比Ｂ成反比Ｃ沒(méi)關(guān)系2.套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí)：傳熱系數(shù)Ｋ應(yīng)（）Ａ增大3.在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷是否合理傳熱管的壁溫將接近乙．換熱器總傳熱系數(shù)Ｋ將接近空氣側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。Ｂ減?。没静蛔儯篲___________甲．加熱蒸汽溫度；A甲乙均合理B甲乙均無(wú)理C甲合理，乙無(wú)理D乙合理，甲無(wú)理三．計(jì)算題1.某平壁工業(yè)爐的耐火磚厚度為0.213m,爐墻導(dǎo)熱系數(shù)λ＝１．０３８ｗ／ｍ·ｋ。其外用導(dǎo)熱系數(shù)為0.7W/m.℃的絕熱材料保溫。爐內(nèi)壁溫度為９８０℃，絕熱層外壁溫度為38℃,如允許最大熱損失量為950W/m2。求：（１）絕熱層的厚度；（２）耐火磚與絕熱層的分界處溫度。2.在內(nèi)管為φ１８０１００℃冷卻到６０℃，其平均比熱Ｃ＝p出口溫度分別為４０℃和５０℃，平均比熱Ｃ＝p×１０ｍｍ的套管換熱器中，將流量為３５００ｋＪ／ｋｇ℃，環(huán)隙走冷卻水，其進(jìn)７４ｋＪ／ｋｇ℃基于傳熱外面ｋｇ／ｈ的某液態(tài)烴從２．３８４．１積的總傳熱系數(shù)K=2000ｗ/ｍ℃,且保持不變。設(shè)熱損失可以忽略。試求：2（１）冷卻水用量；（２）計(jì)算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及管長(zhǎng)。3.為了測(cè)定套管式甲苯冷卻器的傳熱系數(shù)，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：冷卻器傳熱面積Ａ＝２．８ｍ，甲苯的流量Ｗ＝２０００ｋｇ／ｈ，由８０℃冷卻到４０℃，甲苯的平均比熱Ｃ2h＝１．８４ｋＪ／ｋｇPh·℃。冷卻水從２０℃升高到３０℃，兩流體呈逆流流動(dòng)，求所測(cè)得的傳熱系數(shù)Ｋ為多少？若水的比熱Ｃ＝４．１８ｋＪ／ｋｇ·℃，問(wèn)水的流量為多少？Pc4.在內(nèi)管為φ189×10mm的套管換熱器中，將流量為3500kg/h的某液態(tài)烴從100℃冷卻到環(huán)隙走冷卻水，其進(jìn)出口溫度分別為40℃和50℃，Ｋ=2000W/m2.℃，設(shè)其值恒60℃，其平均比熱Ｃ=2.38kJ/kg.℃，p平均比熱Ｃ＝4.17kJ/kg.℃，基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)p定，忽略熱損失。試求：o（1）冷卻水用量；（2）分別計(jì)算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及所需管長(zhǎng)。5.某廠(chǎng)一單管程單殼程列管換熱器，程走熱氣體，流量為5000Kg/h，平均比熱流量為4000Kg/h，平均比熱3.14kJ/Kg.K，進(jìn)口溫度為200℃，求總傳熱系數(shù)K為多少(W/m2.K)；列管規(guī)格為φ25×2.5mm，管長(zhǎng)6m，管數(shù)501根，管3.04kJ/Kg.K，進(jìn)口溫度500℃；殼程走冷氣體，度30℃。逆流操作時(shí)，測(cè)得熱氣體的出口溫6.在套一管換熱器格為φ25×2.5mm)，從150℃冷卻到100℃。冷卻水4.18KJ/Kg℃。（1）已知溶液一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1160W/m2℃，冷卻水930W/m2℃，忽略管壁和污垢的熱阻及熱損失，求以傳熱外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)和冷卻水的用量(kg/h)。（2）計(jì)算外表面積和管長(zhǎng)。中用水逆流冷卻某種溶液，溶液量為1.4kg/s，比熱為2KJ/Kg℃，走內(nèi)管(規(guī)走套管環(huán)隙，從25℃升溫至60℃，水的比熱為一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為K內(nèi)管的7.有一臺(tái)套管長(zhǎng)３６ｍ，逆流操作，管５℃升到３５℃，現(xiàn)已知苯側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為２０３０ｗ／ｍ2傳熱系數(shù)為６６１０ｗ／ｍ·ｋ，苯側(cè)垢層熱阻為０．１８ｍ?yè)Q熱器，內(nèi)管為φ38×2.5mm鋼管，間4200ｋｇ／ｈ的苯液從６５℃冷卻到·ｋ，水側(cè)對(duì)流外管為φ５７×３mm鋼管，換熱管總內(nèi)走水，將管３５℃，水溫從２·ｋ／ｋｗ，苯液比熱Ｃ22＝１．８０ｋＪ／ｋｇ·ｋ，鋼導(dǎo)熱系數(shù)λ＝４５ｗ／ｍ·ｋ。試計(jì)算：該換熱器傳熱系數(shù)（２）水側(cè)垢層熱阻Ｒs2。p1（１）Ｋ8.用傳一熱面積為3m2由φ25×2.5mm的管子組成的單程列管式水將機(jī)油由200℃冷卻至100℃,水走管內(nèi),油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1000kg/h和1200kg/h,其比熱4.18kJ/kg.K和2.0kJ/kg.K;水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳分別為2000W/m2.K和250W/m2.K,兩流體動(dòng),忽略管壁和污垢熱阻。計(jì)算說(shuō)明該換熱器是否合用?換熱器,用初溫為10℃的分別為熱系數(shù)呈逆流流9.某廠(chǎng)用套一管熱交換器，每小時(shí)冷凝２０００kg甲苯蒸汽，冷凝溫度為１１０℃，甲苯的3

汽化潛熱為３６３KJ/Kg,其冷凝傳熱系數(shù)為１４０００W/m2.℃。冷卻水于１６℃及5000Kg/h的流量進(jìn)入套管內(nèi)管(內(nèi)徑為５０ｍｍ)作湍流流動(dòng),其對(duì)流傳熱系數(shù)為１７４０W/ｍ℃。水的比熱可取為４．１９KJ/Kg℃。忽略壁及垢層的熱阻且不計(jì)熱損失。2試計(jì)算冷卻水的出口溫度及套管管長(zhǎng)。10.有一套管式換熱器管中流動(dòng)為５００kg/h，其,內(nèi)管為φ１８０×１０的鋼管.用水冷卻原油,采用逆流操作，水在內(nèi)，冷卻水的進(jìn)口溫度