化工基础习题答案

1、i，燃烧炉的平壁是一建耐火砖和一层普瑚砖砌成*内层耐火砖厚度230mm.外层兽通砖厚度240mm.当达到定态传鶴时，测得炉内璧鬭度是7001C.外表面漏度J& 100V,为了减少热量损失，柜普通砖外面 加砌一层厚展为40mni的保温材料，当定态后测得内壁面温度为720t,保温材料外表面温度为70贮试 求加保温材料骑后每平方*壁面热损失是多少？耐火转、 普通砖、 保温材料的热导辜分别可取1J63W m1KO.5S15 W m1K0.07 W m K丄.解：5 i230min-0.23m6 2240nmi- 0.24tn& j40nim 0.04mt尸700Ct3=100rt|,=

2、720rt4=70CA1=1.163W*m4*KTAA产加保温材料前q-q)/ A= (trt3)/( 6(/X +6井2=(7OO-100)7(0,23/1.163+0.24/0,5815)=982.8 W* m2(6分) 加保温材抖后4 (720-70)/(0,23/1.163+0,24/0,5815+0.04/0,07) =550 W-m2(6分)所以加保温材料前后每平方来壁血热捌失分别是982.8W-m-, 55OW*m22.如习题 1 燃烧炉的平壁是一层厚度为230mm 的耐火砖（入=1.163）、一层普通砖厚度为 240mm 的普通砖（入=0.5815 ）和一层厚度为 40mm 的

3、保温材料（入=0.07 ）砌 成，当定态后测得内壁面温度为720C，保温材料外表面温度为70C。试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。0.073 平壁炉是用内层为数均为未知。测得炉内壁温度为800C， 炉外侧壁面温度为普通砖外包一层厚度为 50mm、导热系数为 0.2 W/（m? C ）的石棉。包扎后测得各层温度为： 炉内壁温度为 800C,耐火砖和普通砖界面温度为686C,普通砖和石棉界面温度为405C,石棉外侧温度为 77C。试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数？t111A13t1t41A2A3A720t2-A1.1630.231.163550 A,550 A,竺旦A

4、550A0.240.040.58150.07t2611.2右=3842120mm 厚的耐火砖和外层为230mm 的普通砖砌成。两种砖的导热系113C。为减少热损失，后又在自仁辺扎扫棉层后的热损失创=主上丄=t=竺卫=9飙护/环 朽松0,05-I-石 无仏0 15g0-405= 0.4014 &984所以绝对热损失q = q-qr=7l-984 = 727W ； m1所以相对轴损失匸二二_800 _405=42.5%qq f】一800 -1134、在50mrX5mm的不锈钢管（入1= 16W m1K-1）外包扎30mml厚的石棉（入2=0.22W- m1K1），测得管内壁面温度为600E

5、，石棉外壁面温度为100C；试求 每米管线的热损失。若上述温差保持不变，欲使热损失减少60%，在石棉外层再包裹一层保温材料（入3= 0.07）。问：该保温材料的厚度应为多少？解：；1=(50 - 2X5)/2 = 20(mm) = 0.02m,2= r1+ 5X10-3= 0.025(m),r3= r2+ 30X10-3= 0.055(m);2导热系数入1= 16W- m1K1,入2= 0.22Wm1K1183管线的热损失包扎疝棉层询的热损失q= :右x3800-113=1711W肿0.4014则右管线的热损失Q/L =2n2X3.14(600 - 100)12 In -+入1r1Lln管线各

6、层半径31400.014 + 3.584In30mm50mm_3140_1251557 In -s+?ln -tT-16200.2225Q/L =873（Js-1m1）需加保温层的厚度确定管线的热损失Q/L = 873 - 873X60%=349.2(Js-1m1)求r43140349.2 =-10.014 + 3.584 +- ?ln0.07r450mm55314013.598 + ?ln0.07455移项整理有:349.2X3.598 + 14.29ln(r4/55) = 31401256.4 + 4990In(r4/55) = 3140则：ln(r4/55) =(3140 - 1256.

7、4)/4990 = 0.377Inr4= 0.377 + In55 = 0.377 + 4.007 = 4.384即：4= arcl n4.384 = 80(mm)确定保温材料的厚度為-r3= 80 - 55 = 25(mm)= 0.025mi 050X3収糯酬肋25诃4M导热系酚别为n K）及0 （MW血K）o訓层内表酿腿録鮒 fl分艄那跋5求毎米註 热跌及灘鳩界而漁械氐6,【解】由于是稳定热传导，故毎米管长的熬损失可用两展绝热材料的传热量计算.已知:ri=O. 025m,口=4 050u rrO. 090to0.08x02355凸7.一外控为100 mm的蒸汽管卜面包有-层50 mm的绝热

8、材料Z =0.06s- K儿其外轉包一层25 mm的绝热材科已扁=&圻5 J/（皿舟K人若绝热材料A的内夷面及絶热层B的外喪面温度各为170及託1试估擇毎 米管长的热损失并估算A,B界面间温度.解di= 100 mm、d】=200 mm同=250 tnmTLI tn于是有c_(兀 一丁J2寵L_AAfl 3(170-38) X2n，八=1 , 200 .12505?H W，m0.061000.075 200向_违晋可得八毗之间細劝Ani| 二 2/0,025 + 0.0502x I =0*2355恋Am、二2M0.050+0.0902x 1=0.4396 m:AJb、* C275-57

9、0.025丄0.0400.08x0.2355 0.04x04396二60.5 W设界面温皮为L则有:275-f0.025解出：t=194,7flC 5-8 H血一 1?002 X 1 X0*061009 .在一列管换热器中，用水蒸气加热原油。管子规格为25mmx 2.5mm,管内原油的表面传热系数为 1000 W-m-2K，管内污垢层的热阻系数 Rh,i=1.5x-3im2KW-1;管外水蒸气加热 原油，管外水蒸气冷凝的表面传热系数为 10000 W - m-2K-1,管外污垢热阻及管壁的热阻可忽略不计，试求传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。 解:基于管外表面的 K2用下式计算碍25管内悚

10、汕热ISL打总热阻之比=-=1000 x20= 03875瓦310尺M L5X1O3x25管内污垢层热阻与总热阻之比=彳_普_0J811131011管外水蒸气冷凝的热阻与总热阻之比*1=ioooo.003l310K2K2电h1d11Rh ,1d21d1h22531.5 102511000 202010000310W m-2K-110141在时为Tin的单稈住管唤热器中*用水冷却热制.两种盧体并 流换热,油的駅温为isor.终温为loort水的初温対150终 隘为40P.砍用加长换热器曽子的方法.俺油的出口温度降至80X试求此时的V-M假设在两种帖呪下，油和水的顷量、进口 温度、物件琴数柯件热条

11、数闵不变化，迪损尖可忽昭：换热at除 管长外,其余尺寸也不变化.解：根按;然虽曲鼻方网（% =弘肿卅（拆兀）=一 G当管长为*1冊时=（）.5汕的：I:LI隘幔陆.aovitj水的“I歸理M2frn.iS ph弘/p,EF 严 =0.5（7； -r）+ /i = 0.5（150-80）+15 = 501口时的丫旳温度?z =弘 一M =斟A/1严A/2135 60_ -,135InA60坯负商结合传热方程= 皿-HS口 一丁2）A畑加长甘的爭均温嵐“ =N-8 = 135-30血竺L hi A/2A30热负荷结介传热方秤=么讪印/（石一澤）才胪曲一妤） =KAfMLfAfLKXPin（7；-

12、E）心JW150-80A血5（人-可）-O 150-10092.5Ki69 8=1.呂6加qH蛙p、hq根 _$px40二15150-10012.列管换热器的管束由若干长为3rrr规格为e25mmx2.5mm的 钢管组成。要求将质量流量为t25 kg S1的苯山80CJ-別3020匸的水伍管内与苯逆流流刃k已知水侧和苯侧的表面传热系数为850WK1fl 11700W m2*K1*污垢热阻可忽略。若维持水的出 口温度不超过50D试求所需的列管数。頁辈的比定压热容为1900J kg-1-K密I47J88O kg nr3,筲老的热导率入=45W nr仁Kd解：首尢计算热负荷(PL=血庐 “(/；-7

13、；)-125xl 900(80-30)=119000毋换热器的传热系数根据传热速率方程汁弊所需传以而积11d2陆1一250.0025 x 251+H-850 x2045x22.51700X = 472W m-2K4计算平均温度差= 18.2=KA0H119000472 x 18.2=13.8/?230-10-30In-13.8d/iL0025x3.14x3=59根A = dTiLn14在列淸换热器中，用原汕与重热油换热，原油的初温为20G质量流量为10000kg-h-1比dIk热容为2.2 kJ-kg*1*K。車汕从180 C冷却到120C,质量流量为14000kg巾讥 比定压热容为1.9kJ

14、 kg-1-K役任逆流和并流操作时的传热系数K均为200W-m2-K求 逆流和并流操作的传热面积比O解：先求出原汕的出口温度也=%,心皿一笃）=仏亿一O逆流时的均温度差*此时=180-92.5 = 875,AZ2= 120-20= 10087.5-100i 87.5In -100斤湄UM的平匀沁A丿芟牢，此IM厶=18020= 160, A/ = 120-92.5 = 27.5s*14000 x 1.910000 x22(180-120)+20 = 92.5 CAr= 93.6 C逆济t和 坪扌柬作时的传热（tri积比KZ93.675.2=1.24s 幷160-27.5In16027.5=75

15、.2UCA/215芈求師小时冷凝500kg乙醇蒸t Ji；将拧结液冷却至30 C乙椁 的冷结诅度为78疮匸礙结热为880 kJ kg-1,液体乙醇的平均比定 尺热容为2.8kJ kg-1K1乙醇蕴气止啓梟件下的丧而亿热系放h3500W m2-K6乙醇液体的衣而传热系数为700W-m*K冷却 水（逆流）的初始温唆为15X?.排除温及为35J水的衣面佟热系 数为1000W nr2-K-1；汽块污垢层的热阻可忽略水的比定斥热 容为4.2kJkg小KO试il粥热左换器I、；冶的换热面积。（提示：I+Q 时先求出冷却水用虽,再将冷礙X和冷却区分开计n i11菲冷却水闪更怎=曲占0尸声（4一J122.2 + 18.864,2(35 - f5)今亦鼻（妬一錢=务上他-） =18.86AFT18.861 oAo () . _ ，ly + 1二-+15 = 17.67(ftt.cp.e1.68x4.2人脳段的平均度差K =x11=_!_j = 777+8寂5丄初冏