化工原理第二版答案

1、第四章习题2.燃烧炉的内层为460mr厚的耐火砖，外层为 230mn厚的绝缘砖。若炉的内表面温度ti为 1400C ,外表面温度t3为100C。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1 0.9 0.0007t,绝缘砖 的导热系数为2 0.3 0.0003t。两式中t可分别取 为各层材料的平均温度，单位为C ,入单位为 W/(m-C)。t1 t2bk1解：设两砖之间的界面温度为t2，由t2 tg直，得230 10 3/(0；為 jt2 949OC 热221400 t2460 10 3/(0.9 0.0007 通量3 .直径为60mm 3mm,钢管用30mn

2、厚的软木 包扎,其外又用100mn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 C,绝 热层外表面温度10C。已知软木和保温灰的导 热系数分别为和（m -C ），试求每米管长的冷量 丰口，牛曰.损失量。解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁 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。m2221 Om2厶 Um14.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

3、？ 解：设外层的平均直径为dm2，内层平均直径 为 dm1，则 dm2 2d 由导热效率方程知： 两层材料位置互换后：Q q 5'所以：6 了 4 1.25 即：q 1-25q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19mm 2mm的列管内流动。已知管内水侧对 流传热系数为349OW/(mC ),管外油侧对流 传热系数为258 W/(m2 -C )。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m2-C / W,油侧污垢热阻为 mC / Wo 管 壁导

4、热系数入为45 W/(m -C )。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 k0 (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、岀 口温度分别为15C和40C ,油的进、出口温度 分别为150C和100C。现因生产任务要求油的 出口温度降至 80C ， 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 1mo 试求此换热器的管长增至若干米才能满足要 求。设换热器的热损失可忽略。平均温度差为解: 由热量恒算可得: 当油的出口温度降到 80oC 时，由热量恒算: 解得: t2'

5、; 50oC.由传热速率方程分别可得:原换热器：WnCpn (150 100)WnCpn (150 80)1.85m.新换热器：L' 70 92.5 1ksotm k n dL 92.5. ksVtm k n dL 70.5070102.98(T2 128) 243(2)128(3)Vt2Vt1所以：lnVt2Vt147Vt2 Vt1Vt2 Vt1解得：Vt2/2.98.即：(243 t2)2.98(T2128)由(1)式得243 167157 128 L 0m2243 T2t(243 T2)t2 128143Vt2 WKVt1 Vt2&重油和原油在单程套管换热器中呈并流流 动

6、,两种油的初温分别为243r和128C ;终温分 别为167C和157C。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 均温度差及它们的终温。假设在两种流动， 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：丁2七2(飞丁2 )住2)( 1)VtmT1T2tTT(T1T2)(t2t1)( 1)而Vt(243 128) (167 157)3。所以：Vt(3)式得：Vt2 Vti (243 161.3) (155.4 128)1.093Vt19. 在下列各种管壳式换热器中，某种溶液在

7、管内流动并由20 r加热到50 r。加热介质在壳 方流动,其进、出口温度分别为100C和60C , 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匹 程的换热器。解：(1)由对数平均温度差知道：V ' Vt2 Vti (100 50) (60 20) 44 8oCp50200.37510020(2)R10060 1 33杳温度差校正系数图得lx501.3320Vt0.9(3)由R、p值杳流程温差校正系数图得：Vt0.98所以:VtmVt Vtm'0.98 44.84

8、3.9oCln5040lnV2VtmWJ Vs rPM101330 7811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C ,汽化热为 394kJ/kg。冷却水的进口温度为20 C ,流量为 36000kg/h,水的平均比热容为(kgC )。若总 传热系数Ko为450W/(m C ),试求换热器传热 面积So。假设换热器的热损失可忽略 解：换热器的传热面积So %o32.69kg/m3其中/、 RT 8.315 1 03 (278 80.1)1650 2.69 c "3. cc “5394 104.86 10 w3

9、600冷水出口温度可由热量衡算求得。即:C 4.86 105“ 2则：So 20m则- 450 54.112.在一传热面积为50m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20C升至 38C。溶液的温度由110C降至60C。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 C。试估算换热 器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：(1) 两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比 热容可取为(kg -C ) ； (2)可按平壁处理,两种 工况下i和0分别相同；(3)忽略管壁热阻和 热损失解：先求清洗前的总传热

10、系数K.所以： 再求清洗后总传热系数Ko',由热量衡算求溶液 的岀口温度20) 40.6oC(t2 ti)110n pn'T1 W(t2' tj 110 110 60 (45 .WnC pn'138 20 'Rs.则有:若传热面两侧的总污垢热阻为 由此得:Rs 1.925 10 3m2 oC/Wx05a02004棉花保温性能好，主要是因为棉纤维素导热率小;A.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。a的影响是x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对OA)B)C)D)使a值升高

11、使a值大大降低 使a值有一定影响 对a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 25X的直管内作湍流 流动，其对流给热系数 =1000W/(mC )。女口 流量与物性都不变，改用一 19X 2mm勺直管， 则其值将变为W/(m 2 C )。A. 1059B. 1496C. 1585D. 1678t05a01177冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温 度为90°C ,出口温度为50C ,冷水进口温度为 15C,岀口温度为53C ,冷热水的流热损失占传热量的%冷热水物性数据视为相同）。t

12、05a01216当冷热两流体均不发生相态变化时，一般对 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，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。t05a02043某有机溶液在长为L,直径为108 X 10mm勺钢管 中强制湍流时,其=310W/（m?K）,如体积流量不 变，改用152X10mm勺钢管代替，流动仍为湍流（两种情况下L / d均大于60）,此时=W/（m 2?K）t05a02118两流体通过间壁换热，冷流体从 20 C被加 热到50C，热流体从100C冷却到70C,则逆 流时的t戸C。并流时的t=Cow05b051611. 一杯开水(100 C )置于20C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20C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？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