化工原理第二版答案

1、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0.9 0.0007t ,绝缘砖的导热系数为20.3 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/(mC) c 解：设两砖之间的界面温度为t2，由bit2,得t2949 Cti1400 t2460 10 3/(0.90.0007t2 100230 10 3/(0.30.0003 $热通量 3 .直径为60mm 3mm,钢管用30mn厚的软 木

2、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和（m），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： 负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷 量损失。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，

3、贝dm2 2dmi 且 2 2 1。由导热效率方程知： 两层材料位置互换后：Q q 5所以：Q 7 5 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/(mC )。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 m2C / W,油侧污垢热阻为 mc / W管壁导热系数入为45 W/(mC )。试求：(1)基于管外表面积的总传热系数；(2) 产

4、生污垢后热阻增加的百分数。解: (1)总传热系数ko(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0C ,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米才 能满足要求。设换热器的热损失可忽略0；c时，由热量恒算:解：平均温度差为 由热量恒算可得： 当油的出口温度降到解得：t25O：C由传热速率方程分别可得：原换热器：WnCpn(150 100) kstm k n dL 92.5. Wncpn( 150 80)

5、ksjtm k n dL 70.新换热器：L 7坐5 1 1.85m.5070&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：以上标表示并流的情况。由传热速率方程和热量衡算： 两式相除：tm而加I；T2t?1(I；T2)&tjT2t2t1(T1T2) (t2tj(ln匚所以:住2屹t1In47 t2 t1(243 128) (167 157)In丄10

6、3C143解得:即：2.98.(243 切由(1)243 167243 T22.98式得:157 128t2 128(T2128) t2.98t20.38 (243 T2)(T2 128) 243 (2)128(3)由( 2)、 所以：itm(3)式得：49.7 c医 t1(243 161.3) (155.4 128)ln t21093ti9.在下列各种管壳式换热器中,某种溶液在 管内流动并由20C加热到50C。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。(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

7、)t2t250 20100 20100 6050 20tm ln卜09(3)由(2) 壳方和管方分别为单程和四(3) 壳方和管方分别为二程和四由对数平均温度差知道:(100 5)(6 2)44.8七400.375133查温度差校正系数图得:R、P值查流程温差校正系数图得:0.98所以：itmjm0.98 44.8 43.9 c11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1650nVh,常压下苯的沸点为C ,汽化热为 394kJ/kg。冷却水的进口温度为20C ,流量为36000kg/h,水的平均比热容为（kgC ）。 若总传热系数K0为450W/（m C

8、 ）,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S %；也4.86 10520m2Q Wsr Vs rPM101330 78332.69kg/m其中：RT 8.315 103 (278 80.1)Q 1650 2.69 394 1034.86 105w3600冷水出口温度可由热量衡算求得。即:450 54.112 在一传热面积为50吊的单程管壳式换热 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 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 阻

9、。假设:(|)两种情况下,流体物性可视为不 变,水的平均比热容可取为(kgC ) ； (2)可至38C溶液的温度由110C降至60C。若按平壁处理,两种工况下i和0分别相同；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K，由热量衡算求溶 液的出口温度WcCpc 110 60HT2 T1c 匹亿2 t1) 110(45 20) 40.6CWnCpn38 20若传热面两侧的总污垢热阻为Rs.则有：由此得： 艮 1.925 10 3m2C/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. 棉花中含有大量空

10、气，而空气的运 动又受到阻碍；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A）使a值升高B）使a值大大降低C）使a值有一定影响D）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=IOOOW/怖C ）。 如流量与物性都不变，改用一 19X 2mm的直管，则其值将变为A. 1059W/(mB. 1496C )。C. 1585D. 167t05a01177冷热水通过间壁换热器换热，热水进口 温度为90C ,

11、出口温度为50C ,冷水进口温 度为15C ,出口温度为53 C ,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108x 10mn!勺钢管中强制湍流时，其=310W/（mK）,如体积流 量不变，改用152 X 10mm勺钢管代替，流动仍 为湍流(两种情况下L / d均大于60),此时

12、=W/(m2K)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tm=C。并流时的tm=Cow05b051611. 一杯开水(100 C )置于20 C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