化工原理第二版答案

1、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/（mC）。 解：设两砖之间的界面温度为t2，由1 t2 t2 t3b1b2，彳得1 21400 t2第四章习题2.燃烧炉的内层为460mn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。t2 100t tt2 949 oC460 10 3/(0.90.0007230 10 殛 O.。003 宁热通量 3 .直径为60mm

2、3mm,钢管用30mn厚的软 木包扎，其外又用100mm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 0.043 和 0.07W/（mC）,试求每米管长的冷量损失量。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：量，负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷 损失。m22 2 1。4.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

3、在本题 情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合? 解：设外层的平均直径为dm2，内层平均直径 为 dm1，则 dm2 2dml 且 由导热效率方程知： 两层材料位置互换后：Q q 5所以：Q q 5依即：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 伽m 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/（m 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0.00026 m2-C /

4、W,油侧污垢 热阻为0.000176 mC / W管壁导热系数入 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。米才解：（ 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1m试求此换热器的管长增至若干平均温度差为能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解： 由热量恒算可得： 当油的出口温

5、度降到 80oC 时，由热量恒算：解得：t250oC.ksotmk n dL 92.5.ks'vtm'k n dL 70.由传热速率方程分别可得: 原换热器：WnC pn(150 100)WnCpn (150 80)1.85m.新换热器：L' 70 92.5 15070&重油和原油在单程套管换热器中呈并流流 动,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 时流体的平均温度差及它们的终温。假设在 两种流动情况下，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

6、标'表示并流的情况。由传热速率方程和热量衡算： 两式相除：Vtm'kA(T,T2')02tjT, T2t2 ti(TiT2)(t2ti)( 1)Vti Vt2 Vt2 VtiVtm而Vt所以:InVLVt2启VtiInV；(243 128) (167 157)3°。1严10解得： 即：(243 t2)由(1)243 167243 T2Vt2 Vt1%147Vt2 Vt12.98式得:157 128t2 1281432.98.(T2128) t2.98t20.38 (243 T2)仃2 128) 243 (2)128 (3)由(2)、(3)式得：1.093所以：

7、Vtm 叮(243 161.3)(155.4 128)49.7OC9.在下列各种管壳式换热器中，某种溶液在 管内流动并由20 C加热到50 C。加热介质在 壳方流动，其进、出口温度分别为 100 C和 60C ,试求下面各种情况下的平均温度差。(2) 壳方和管方分别为单程和匹(3) 壳方和管方分别为二程和四平均温度差知道:由对数(1)壳方和管方均为单程的换热器。设两流体 呈逆流流动 程的换热器 程的换热器 解 : ( 1 )Vt ' Vt2 Vti (100 50) (60 20)44 吒Vt150 20100 20100 6050400.375133查温度差校正系数图得:20V 0.

8、9(3)由Vt 0.98所以：VtR、P值查流程温差校正系数图得:Vt Vtm0.98 44.843.9oC平均比热容为丿1。若总传热系数K）为11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1650nT/h,常压下苯的沸点为80.1 C ,汽化 热为394kJ/kg。冷却水的进口温度为20C , 流量为 36000kg/h,水的4.18kJ/（kg C ）450W/（mC ）,试求换热器传热面积S0。假设换热器的热损失可忽略。解：换热器的传热面积S。vtmQ Wsr Vs rPM101330 78, 33 2.69kg / m其中/、 RT 8.315 1

9、 03 (278 80.1)c 1650 2.69 cc, "3 , cc “5Q 394 103 4.86 105w3600冷水出口温度可由热量衡算求得。即:则：So 486签 20m212.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 45C。试 估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热 青况下，流体物性可视为不阻。假设:(1)两种变,水的平均比热容可取为4.17kJ/(kg-C )

10、；i和0分别(2)可按平壁处理，两种工况下 相同；(3)忽略管壁热阻和热损失 解：先求清洗前的总传热系数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'T1 W(t2' t1) 110 110 60 (45.WnC pn38 20Rs.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 _ A. 棉纤维素导热率小；B. 棉花中含有相当数量的油脂；C.oa值升高a值大大降低a值有一定影响a值无影响使使使对 x05a02031棉花中含有大量空气，而空气的运动

11、又受到阻碍；D. 棉花白色，因而黑度小。x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对 a的影响是A)B)C)D)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 2.5mm的直管内 作湍流流动，其对流给热系数 = 1000W/(m -C )。如流量与物性都不变，改用一 19 X 2mm的直管，则其值将变为W/（m2c）。B. 1496D. 1678A. 1059C. 1585t05a01177冷热水通过间壁换热器换热，热水进口 温度为90C ,出口温度为50C ,冷水进口温 度为15C ,出口温度为53 C

12、,冷热水的流量 相同,则热损失占传热量的 %冷热水物性数据视为相同）。t05a01216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的钢管中强制湍流时，其=310W/（m?K）,如体 积流量不变，改用152 X 10mm的钢管代替, 流动仍为湍流（两种情况下L / d均大于60）, 此时=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

13、. 主要热阻在空气侧，故2,3效果较好,4不及2,3w05a05034 一厚度相等的双层平壁，其导热率Xi >X n 试定性画出其温度分布图，为什么 ?(稳定传 热)1、 12、 套管式换热器的冷、热流体进、岀口温度 分别为ti、t2、Ti、T2,试画岀冷、热流体温 度沿换热面积变化关系曲线。因已知X I > X II根据傅立叶定律；Q= X dt/dn; 稳定传 热即Q=(dt/d n)i< (d t/d n)iiW/（m* 1 2 3 4?K）t05a02118两流体通过间壁换热，冷流体从 20 C被 加热到50r，热流体从100C冷却到70C, 则逆流时的tm=r。并流时的t,=r。w