华东理工化工原理白皮书第6章解答课件

传热章练习：一、填空1．在沿球壁的一维定态传热过程中，热流量Q沿半径增大方向

，热流密度q沿该方向

，（增大，减少，不变）。2．在一维定态传热过程中，二层的热阻分别为R1和R2，推动力为Δt1和Δt2，若R1<R2，则推动力Δt1

Δt2，(>,=,<),(Δt/R)1

(Δt/R)2

(Δt1+Δt2)/(R1+R2)。3．为对某管道保温，现需将两种导热系数分别为λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1>λ2，δ1=δ2，则应该将导热系数为

的材料包于内层，更有利于保温。传热章练习：1解答：一、1．不变，减少。2．<,=,=。3．λ2解答：24.对流对传热的贡献是

。5.对流给热时，α∝Δta，q∝Δtb（Δt=t-tw），当流体在圆形直管内强制高度湍流时，a=

，b=

；当蒸汽在管外冷凝(层流)时a=

，b=

；大容积饱和核状沸腾时，a=

，b=

。6.水在列管换热器的管程内流动，其Re>104，当流量增加一倍，管径不变，则α为原来的

倍；将管径减小一半，流量不变，则α为原来的

倍；若流量、管径不变，而将管程数增加一倍，则α为原来的

倍。（忽略物性变化）7．用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷空气，此时，管壁温度接近于

的温度。4.对流对传热的贡献是3解答：一、4.流动流体的载热使壁面处温度梯度增加5．0，1；-0.25，0.75；2.5，3.56．20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.747．蒸汽侧解答：48．蒸汽冷凝分

状冷凝和

状冷凝，工业设计时按

状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分

状沸腾和

状沸腾，操作应控制在

状沸腾下进行。9．某无相变逆流传热过程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmCp)2/(qmCp)1=1，则Δtm=

。10．用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压降和冷流体t1不变，而增加冷流体流量qm2，则t2

，Q

，K

，Δtm

。8．蒸汽冷凝分状冷凝和状冷凝，工业设5解答：一、8．滴，膜，膜；核，膜，核9．Δtm=Δt1=Δt2=T1-t2=30℃10．Q=KAΔtm↓,↑,↑,↑解答：611．冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层时相比，结垢后换热器的K

，Δtm

，t2

，Q

。（上升，不变，下降，不确定）。12．冷热流体的进出口温度t1，t2，T1，T2相同时，Δtm并

Δtm逆(>,=,<)。13.利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的温度T1、T2及流量qm1不变。今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量qm2，则K

，Δtm

，Q

。(上升，不变，下降，不确定)。11．冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，7解答：一、11．↓,↑,↓,↓12．≤13．Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAΔtm↑,↓,不变解答：8二、作图题：1．某换热器原工况操作线如图，试将新工况操作线定性画在原图中，并证明之。二、作图题：9二、1.解：二、1.解：102．某逆流换热器的(qmCp)2<(qmCp)1，试定性绘出两种流体沿传热面的温度分布曲线及操作线。2．某逆流换热器的(qmCp)2<(qmCp)1，试定性绘出112.2.123．试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。3．试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。133.3.14三、找错请将下面各结论(划线部分)中的错误结论找出。1．热辐射中，(A)灰体是一种理想物体，(B)黑体也是一种特殊的灰体，(C)温度相等时，黑体与灰体的辐射能力相同，(D)对太阳能的辐射，实际物体也可看作灰体。2．某逆流换热器，已知(qmCp)2/(qmCp)1=∞，(A)此时冷流体的进、出口温度近似相等，(B)该条件下的平均传热推动力决定于（T2-t1），若继续增加冷流体流量，(C)平均推动力Δtm将下降，(D)但热流量Q仍能明显上升。三、找错15三、解：1.C,D2.D有所上升，因K↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)T2↓三、解：1.C,D16四、计算题1．进入某间壁式换热器的冷、热流体温度为t1=50℃,T1=200℃,已知换热器的总热阻1/KA=0，试求下列条件下冷流体的出口温度。①并流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；②逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；③逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=0.5。四、计算题17四、1.解：①t2=T2=℃②T2=t1=50℃,℃③t2=T1=200℃四、1.解：①t2=T2=182．有一单程列管式换热器,其管束由269根长3m，d=25mm的管子组成。现欲用此换热器将流量为8000kg/h的常压空气从10℃加热至110℃,已知定性温度下,空气的Cp=1.01kJ/kg℃,μ=2.01×10-2mPas,λ=2.87×10-2W/m℃,试问:若壳程通120℃饱和蒸汽，此换热器是否适用？（蒸汽管壁及垢层热阻可忽略不计）。2．有一单程列管式换热器,其管束由269根长192.解：=65.8W/m2℃K≈α2=65.8W/m2℃2.解：20=41.7℃A换热器=269×3×3.14×0.025=63.4m2<A计该换热器不适用华东理工化工原理白皮书第6章解答课件213．某台传热面积为25m2的单程列管式换热器，在管程内水逆流冷却热油，原工况下，水的流量为2kg/s，比热为4.18kJ/kg℃,进出口温度分别为20℃和40℃，热油的进出口温度分别为100℃和50℃，热油的给热系数=500W/m2℃。现将冷水的流量降为1.2kg/s，同时因管子渗漏而堵塞该部分管子，使管子根数为原来的0.8倍，已知冷水的管内的Re>104,物性的变化、管壁及垢层热阻可忽略，试求新工况下，冷、热流体的出口温度(冷、热流体的进口温度及热流体的流量不变)。3．某台传热面积为25m2的单程列管式换热器，在管程内水逆流223.解：原工况：=43.28℃qm1Cp1=0.4qm2Cp2=0.4×2×4180=3344W/℃

=154.5W/m2℃℃3.解：原工况：23新工况=131.1W/m2℃A’=0.8A=0.8×25=20m2

华东理工化工原理白皮书第6章解答课件24=1.30100-t2’=1.3T2’-26得T2’=62.2℃t2’=45.2℃华东理工化工原理白皮书第6章解答课件254．现有两个完全相同的列管式换热器，内有180根φ19×1.5mm的管子,每根长3m,管内走流量为2000kg/h的冷流体,进口温度为30℃,与热流体单程换热，已知(qmCp)2/(qmCp)1=0.5；冷流体Cp=1.05kJ/kg℃,μ=2×10-2mPas，λ=0.0289W/m℃，热流体的进口温度T1=150℃，热流体、管壁及垢层热阻可忽略，现按下图方式进行操作，求热流体的出口温度T。4．现有两个完全相同的列管式换热器，内有180根φ19×1.264.解：两换热器A、B；均为1=68.4W/m2℃A=180×3×3.14×0.016=27.1m2

华东理工化工原理白皮书第6章解答课件27KA=68.4×27.1=1854W/℃℃换热器A:逆流qm2Cp2(t’-t1)=KA(T1-t’)℃Ta=T1-(t’-t1)=150-(121.3-30)=58.7℃换热器B:并流Tb-t2=0.05℃KA=68.4×27.1=1854W/℃28Tb=T1-t2+t’=150+121.3-t2=271.3-t2271.3-2t2=0.05得t2=135.48℃Tb=135.53℃℃华东理工化工原理白皮书第6章解答课件29本次讲课习题：第六章34，36本次讲课习题：30传热章练习：一、填空1．在沿球壁的一维定态传热过程中，热流量Q沿半径增大方向

，热流密度q沿该方向

，（增大，减少，不变）。2．在一维定态传热过程中，二层的热阻分别为R1和R2，推动力为Δt1和Δt2，若R1<R2，则推动力Δt1

Δt2，(>,=,<),(Δt/R)1

(Δt/R)2

(Δt1+Δt2)/(R1+R2)。3．为对某管道保温，现需将两种导热系数分别为λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1>λ2，δ1=δ2，则应该将导热系数为

的材料包于内层，更有利于保温。传热章练习：31解答：一、1．不变，减少。2．<,=,=。3．λ2解答：324.对流对传热的贡献是

。5.对流给热时，α∝Δta，q∝Δtb（Δt=t-tw），当流体在圆形直管内强制高度湍流时，a=

，b=

；当蒸汽在管外冷凝(层流)时a=

，b=

；大容积饱和核状沸腾时，a=

，b=

。6.水在列管换热器的管程内流动，其Re>104，当流量增加一倍，管径不变，则α为原来的

倍；将管径减小一半，流量不变，则α为原来的

倍；若流量、管径不变，而将管程数增加一倍，则α为原来的

倍。（忽略物性变化）7．用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷空气，此时，管壁温度接近于

的温度。4.对流对传热的贡献是33解答：一、4.流动流体的载热使壁面处温度梯度增加5．0，1；-0.25，0.75；2.5，3.56．20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.747．蒸汽侧解答：348．蒸汽冷凝分

状冷凝和

状冷凝，工业设计时按

状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分

状沸腾和

状沸腾，操作应控制在

状沸腾下进行。9．某无相变逆流传热过程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmCp)2/(qmCp)1=1，则Δtm=

。10．用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压降和冷流体t1不变，而增加冷流体流量qm2，则t2

，Q

，K

，Δtm

。8．蒸汽冷凝分状冷凝和状冷凝，工业设35解答：一、8．滴，膜，膜；核，膜，核9．Δtm=Δt1=Δt2=T1-t2=30℃10．Q=KAΔtm↓,↑,↑,↑解答：3611．冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层时相比，结垢后换热器的K

，Δtm

，t2

，Q

。（上升，不变，下降，不确定）。12．冷热流体的进出口温度t1，t2，T1，T2相同时，Δtm并

Δtm逆(>,=,<)。13.利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的温度T1、T2及流量qm1不变。今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量qm2，则K

，Δtm

，Q

。(上升，不变，下降，不确定)。11．冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，37解答：一、11．↓,↑,↓,↓12．≤13．Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAΔtm↑,↓,不变解答：38二、作图题：1．某换热器原工况操作线如图，试将新工况操作线定性画在原图中，并证明之。二、作图题：39二、1.解：二、1.解：402．某逆流换热器的(qmCp)2<(qmCp)1，试定性绘出两种流体沿传热面的温度分布曲线及操作线。2．某逆流换热器的(qmCp)2<(qmCp)1，试定性绘出412.2.423．试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。3．试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。433.3.44三、找错请将下面各结论(划线部分)中的错误结论找出。1．热辐射中，(A)灰体是一种理想物体，(B)黑体也是一种特殊的灰体，(C)温度相等时，黑体与灰体的辐射能力相同，(D)对太阳能的辐射，实际物体也可看作灰体。2．某逆流换热器，已知(qmCp)2/(qmCp)1=∞，(A)此时冷流体的进、出口温度近似相等，(B)该条件下的平均传热推动力决定于（T2-t1），若继续增加冷流体流量，(C)平均推动力Δtm将下降，(D)但热流量Q仍能明显上升。三、找错45三、解：1.C,D2.D有所上升，因K↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)T2↓三、解：1.C,D46四、计算题1．进入某间壁式换热器的冷、热流体温度为t1=50℃,T1=200℃,已知换热器的总热阻1/KA=0，试求下列条件下冷流体的出口温度。①并流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；②逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；③逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=0.5。四、计算题47四、1.解：①t2=T2=℃②T2=t1=50℃,℃③t2=T1=200℃四、1.解：①t2=T2=482．有一单程列管式换热器,其管束由269根长3m，d=25mm的管子组成。现欲用此换热器将流量为8000kg/h的常压空气从10℃加热至110℃,已知定性温度下,空气的Cp=1.01kJ/kg℃,μ=2.01×10-2mPas,λ=2.87×10-2W/m℃,试问:若壳程通120℃饱和蒸汽，此换热器是否适用？（蒸汽管壁及垢层热阻可忽略不计）。2．有一单程列管式换热器,其管束由269根长492.解：=65.8W/m2℃K≈α2=65.8W/m2℃2.解：50=41.7℃A换热器=269×3×3.14×0.025=63.4m2<A计该换热器不适用华东理工化工原理白皮书第6章解答课件513．某台传热面积为25m2的单程列管式换热器，在管程内水逆流冷却热油，原工况下，水的流量为2kg/s，比热为4.18kJ/kg℃,进出口温度分别为20℃和40℃，热油的进出口温度分别为100℃和50℃，热油的给热系数=500W/m2℃。现将冷水的流量降为1.2kg/s，同时因管子渗漏而堵塞该部分管子，使管子根数为原来的0.8倍，已知冷水的管内的Re>104,物性的变化、管壁及垢层热阻可忽略，试求新工况下，冷、热流体的出口温度(冷、热流体的进口温度及热流体的流量不变)。3．某台传热面积为25m2的单程列管式换热器，在管程内水逆流523.解：原工况：=43.28℃qm1Cp1=0.4qm2Cp2=0.4×2×4180=3344W/℃

=154.5W/m2℃℃3.解：原工况：53新工况=131.1W/m2℃A’=0.8A=0.8×25=20m2

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