化学工艺学潘鸿章第二章习题

PAGEPAGE6第二章传热习题1用100℃的水蒸气加热φ38mm×2.5mm钢管内的盐溶液盐溶液的流量为500kh-1,比定压热容为2093.5J.kg-1.-1由20℃加热到50℃α =930盐α =5815λ=46.52w.m-1.K-1.求加热钢管多少米（以管外表蒸汽面计算。设忽略热损失，可按平面壁考虑。解： 11K 1

768.65w.m2总 1

1 2.510-3 1 蒸汽

5818 46.52 930tt

100-2-100-5）tm

1 tln 1t2

63.83ln8050盐溶液在热交换中无相态变化

Cm,a

tp,a

t5002093.5(5020)8722.92w1 3600KAtm

A

Ktm lr 2 3.14 103l l 1.49m2 768.6563.83答：略。4.48m23600kg.h-11.88kJ．Kg-1．K-18050℃，2030K。解： 1

cm,a

(Tp,a

T)36001.88(8050)56.4kw2 3600逆流：t

1

=50-20=302tmt 1tmlnt12

50-302= 50 39.125ln30 56.4103忽略热损失：KAt Km答：略。

Atm

4.48

/m2K480mm200℃，在此温度下的导热系数为0.614300.52。试求单位时间通过单位传热面积(lm2)的热量为多少。解： 0.6140.521 2

m1k2

A(t1

t)2

0.5671(20030)0.48答：略。200mm均匀保温材料，导热系数为，保温材料外缘温度为30℃，为测量设备壁面温度，将温度计50mm75间每平方米保温层向外散失的热量。 1( A)31 1232( A) 1( A)31 1232( A)2tt

t

t-30 75-301

2 31

2101答：略。

0.2 0.05 12φ=60mm3mm的常压蒸气管（钢管50W.--1，外包40mm20℃。试求每秒钟每米管路散失的热量。解：rr

r1

27 28.5mm27

l0.179m22 2

rrlnlnr323r2

70 70

0.296m2m2 ln7030 m2 (A)i i i t (A)i i i 0.003 500.179 0.120.296答：略。在φ100mm×5mm134300.05W．m-1．-115钢管壁很小的热阻，试求保温层外壁温度。解：稳态传热，保温层内的导热速率=保温层与空气的对流给热速率rr

5080r50mm,r1

80mm,rm

2 2

2

t),Al,A l空 m

2 m m80.08(t15)t32.23答：略。

0.0520.065(134t)0.035mm(λ=50W.--10.5mmλ=50W.-1-（与蒸汽接触130并与没有污垢层和釜体为不锈钢（有污垢、铜（有污垢）的情况进行比较（设壁面温度不变。(其中不锈钢解： t 150解： 1.8104 (i i

A) 510-3i

0.510-350 0.5无污垢：

t 150130 2.0105w (A) 510-3i i i 50t 150130 1.4104w不锈钢有污垢：

(A) 510-3 0.510-3i i i 14 0.5铜有污垢：

t 150130 1.975104w (i i

A) 510-3i

0.510-3400 0.5答：略。134.2℃的饱和水蒸气加热φ48mm×3mm20℃加热到75℃，溶剂的体积流量为6m3.h-1,，密度为1080kg.m-3，比定压热容为2.9kJ．Kg-1．K-1，求单位时间（每秒钟）消耗的蒸汽的量。解：q a,m

(tp,a

t)q b,m610802.9(7520)2165.24q3600解得qb,m

0.133kg/s

b,m答：略。在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25180300200流操作与并流操作时的平均温度差，并进行比较。解：逆流：

t t

175120t 1 m tln 1t2

ln175120并流：答：略。

t tt t lnm tln 1t2

2752097.29 ln275 2010.3m25mm1.25-1350300290BABA0.85kW．m-2．K-11.70kW．M-2．K-1，管壁和污垢热阻可忽略。若B320℃，求所需管子的根数。已知ACp=l.9kJ．Kg-1．K-1，ρ=880kg．m-3。解：钢管壁和k污垢热阻可忽略K 111 1 2 1 103/m2.K1 1 0.85 1.7根据题意：T

=3001 2t=290，t1

=320逆流操作，则tTt1 1 t

30，t2t

Tt2

10tm

1tln t2

218.2Qq Cma

(T1

T)KAtm代入，则A0.2355AnrL则可求出：n=49根答：略。12.300kpa的饱和蒸汽（134℃）通人夹套式换热器夹套，使甲苯沸腾蒸发。110.6363.5kJ．Kg-1,1m2200kgK10%，求每小时消耗多少千克饱和水蒸气。200解：200 q 363.520.2kw甲苯

3600 KAt设备

K 设备Atm

20.2 0.86kw/m21 水

（110%）2168.1q甲苯 答：略。

q 20.210%)/s36.89kg/hm 2168.113.某单程列管式换热器内置直径为φ25mm×2.5mm的钢管柬。操作过程中，苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg.s-18030℃；冷却水2050℃，已知水侧和苯侧l400W．m-2．K-10.75W．m-2．K-1，污垢和换热器的热l.9kJK-1-145W．m-2．K-1。解：K1

1 0.74w/m2k111

1 2.5103 11 1400 45 0.7512q c