化工原理习题第二部分热量传递答案

化工原理习题第二部分热量传递的4.热量传递的方式主要有三种:__热传导___、___热对流____、热辐射。5.对流传热中的努塞特准数式是__Nu＝αl/λ____,它反映了对流传7.2℃______。若不计热损失时，冷气体出口温度为_250__℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为__240℃_。 F×0.032=51.1m2__________。 热阻大(大、小)一侧的值。间壁换热器管壁温度t接近于值大(大、W小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大(大、小)，其两侧的温差愈大(大、小)。热阻愈小，其两侧的温差愈小。16.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内(或热边界层内)，减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。17.消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节、传热系数。123123123123m A.成正比B.成反比C.没关系2.有一列管换热器，用饱和水蒸汽(温度为120℃)将管内一定流量的氢氧化A.-60/ln2.5;B.60/ln2.5;C.120/ln5触均匀，第一层两侧面温度分233123123热器时，危险性大〔有毒、易燃易爆、强腐蚀性〕的A.壳程B.管程C.壳程和管程均无A倍。A1.149B1.74C2D不定6.一定流量的液体在一025×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数iD。DA1259B1496C1585D1678A对流传热B流动状态C物性影响D自然对流影响8.在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的B在工程上A提高蒸气流速B提高空气流速C采用过热蒸气以提高蒸气温度D增加冷凝面积出口温度不超过35℃，硝基苯比热为1.38kJ/kg.K，则换热器的热负荷为A.19800kJ.h;B.82800kJ.h;C.82800kw;10.对流传热是由(C)因素产生的。11.法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是(C)。A.kw;B.kcal;C.J12.热量传递的基本方式是(D)。不计的是(D)。14.公式q＝KAΔt中，Δt的物理意义是(B)。mm15.湍流流体与器壁间的对流传热(即给热过程)其热阻主要存在于(C)。A.流体内;B.器壁内;C.湍流体滞流内层中;oi要提高传热系数(K)，最简单有效的途径是(A)。oAB.设法增大αi;ooi17.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近(A)K(B) 19.对流传热仅发生在(C)中。A.固体B.静止的流体C.流动的流体△tA。mA.变大B.变小C.不变D.不确定而其他条件不变，则热流体出口温度B，平均推动力△tB。mA.上升B.下降C.不变D.不确定22稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差(A)。A.愈大B.愈小C.不变A.热传导B.对流传热C.热辐射A.固定管板式B.浮头式C.套管式25.强化传热的主要途径是(B)。借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为(A)。27．流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为(A)。28．因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为(D)。 30．在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免(A)，而且管子31．在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免(A)，可节省壳33．在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使(A)。(A)。35．在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走(B)，因，由于流速和流向的不断改变，在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。 (B)。A逆流时，Δt一定大于并流、错流或折流时的Δt；mmB采用逆流操作时可以节约热流体(或冷流体)的用量；D温度差校正系数φ的大小反映了流体流向接近逆流的程度。A对流传热B流动状态C物性影响D自然对流影响A提高蒸气流速B提高空气流速C采用过热蒸气以提高蒸气温度D加冷凝面积行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样 △tA。mA大B.变小C.不变D.不确定而其他条件不变，则热流体出口温度B，平均推动力△tB。mA.上升B.下降C.不变D.不确定 (×)9.导热系数是物质的一种物理性质(√)，横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器(×)某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小 (×).15.蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种(√)的对流传热系数α(√)19.强化传热的途径主要是增大传热面积(×))(1)、尽量使传热情况良好,即要求高的传热效率,以减少设备尺寸；(2)、尽量避免传热,即保温或保冷。者之间有何不同?,在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡,使质点强烈，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层(层流底层)，在这层薄层内，热量传递以导热方式进递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在(轴向些途径?根据q＝K.A.△t方程,指任一个K、A、△t都能提高强化传热K＝1/(1/α＋1/α＋Σ(δ/λ))的流向大多采用逆流操作? T时，8.导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖(ρ＝1800kg.m-3)和煤灰砖(ρ＝700kg.m-3)两种材料，哪种保温性能好?行的。则此时给热系数较小。当为湍流的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流损失，一般在换热器外壁面上包上一层(或两层)导热系数较小的绝热材料(或绝热材料)，使传热热阻增大，外壁面温度降低，从主要由壳体、管束、管板和顶盖(又称封头)等基部分组成。壳体和管束作管束与壳体连成一体。顶盖(封头)上有管程流体进出口，且有分程、密封，封程上为何常采用逆流操作？并简要定性 (2)一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时，载热体用量比热还是逆20．在设计换热器时，如何安排压强高的流体的流径(管内或是管间)？简述理21．在设计换热器时，如何安排饱和蒸气的流径(管内或是管间)？简述理由。22．在设计换热器时，如何安排被冷却的流体的流径(管内或是管间)？简述理23．在设计换热器时，如何安排粘度大的液体的流径(管内或是管间)？简述理，在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。，为什么要想办法提高流体的湍动程度?数分别为跨过三层砖的热通量为:qttbbλ2)+(b3/λ3)]btt/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2/930-0.25/1.163-0.1/0.582]×0.233=0.14m,t3-t4/b3/λ3,tqbt582+83=243℃Wc(T－T)＝Wc(t－t)3500×2.38×(100－60)＝W×4.174×(50－40)Δt逆＝(50－20)/ln(50/20)＝32.75Δt并＝(60－10)/ln(60/10)＝27.9QKAtQ333200kJ.hA逆＝333200×10/(2000×32.75×3600)＝1.41mπdl＝1.413.14×0.18×l＝1.41∴l＝2.5m3.14×0.18×l＝1.66∴l＝2.93mm求该管材的导热系数。为减少该管的热损失，外加一层石棉层(导热系数为0.15w/m.K)此时石棉层外表面温度为10℃，而每米管长的散热速率减少为QL115)/[1/λ(ln(75/55))]=4545⑵设外加石棉层厚度为δ10)/{(1/44.9)[ln(75/55)]+(1/0.15)ln(75+2δ)/75}=175.9w.m0691+(1/0.15)ln[(75+2δ)/75]}mm(石棉层厚度)3.14(120-t2')/[(1/44.9)ln(75/55)]=175.9t2'=119.8℃套管环隙，从25℃升温至60℃，水的比热为4.18kJ/kg.K。(1)已知溶液一侧管壁和污垢的热阻及热损失，求(1)传热外表面积为基准的总传热系数K和QmsCp△T=1.4×2×10×(150-100)w5/(1160×0.02)+1/930=2.15×10mKmsQCp(t2-t1)]/[4180(60-25)]kgs445kg.hA=Q/(K△tm)=1.4×10/(464×82.3)=3.67m2LAd/(π×0.025)=46.7mA5m,C＝2kJ.kg.KQ30)＝20000kJ.h∴K＝20000/(65.5×2.5)＝122.2kJ/m.K.h=34w/.m.K机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ/kg.K和当水的初温达到30℃，而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用?(假tmln)=110℃Kw.m.KA=Q1/(K△tm)=240000×10/(216.2×3600×110)m2<3m2故适用t=87.4℃tmln(112.6/70)=89.6℃A240000×10/(3600×89.6×216.2)=3.45m2>3m27.采用传热面积为4.48m2单程管壳式换热器,进行溶剂和某水溶液间的换热.流其中:Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1．88×10(80-50)=56400wΔt＝(Δt－Δt)/ln(Δt/Δt)＝[(80－30)－(50－20)]/ln[(80-30)/(50-20)]Kwm℃8.在单程逆流列管式换热器中用水冷却空气，水和空气的进口温度分别为20℃原来的多少倍?(1)初期m1CP1(110-40)=m2CP2(45-20)=KAΔtm一年后m1CP1(110-T2')=m2CP2(38-20)=K'AΔtm'TT2'=59.6℃(2)Δtm＝((110-45)-(40-20))/ln(65/20)=38.2℃KK7m加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为(1)蒸汽用量Q放＝W.r＝2205×WkJ.h＝6500×2.2×(80－30)＝7.15×10kJ.h∴w＝7.15×10/2205≈324kg.h(2)传热系数的计算由Q＝KAΔtmtmln-30)/(120-80))＝50/ln(90/40)＝61.66℃＝342(w/m2.K)qCpGttKJSW=117.5/[4.187×(47-25)]=1.276kg.SKKwm.KLAdm.1m又则 又则蒸气冷凝传热系数a=800W/(m2·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为0 解：(1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准)，S；11hhcpc21pccC(tt)4.18(3717)pc21W4.713每程所需管子数为：n=c==19.51W0.24231o1Q=KStoomK=K=oaaaooo=1800ttt=12=ln1mln1t2 oKt0.476244.25omoo1tn1冷却水出口温度降至38℃，试求：(1)空气出口温度为多少？(2)总传热系数(1)空气出口温度T2cpc21hph12m使用一年后Q=2WC(tt)=WC(TT)=KStcpc21hph12m(2)2(2)总传热系数K/KTtlnTt20 (3820)K54.2方程(2)式/(1)式，得：(3820)K54.2(4520)K38.2(3)冷热流体的出口温度t及T22故KKQ=WC(tt)=WC(TT)=KaStcpc21hph12mcpc21hph12m方程(4)式/(3)，得： 2=2=..2222故水空气空气故水空气空气空则 22=.222.22ln2ln22(6)联立(5)和(6)，可得：t=29.4oC，22(4)冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？lnlnlnlnm，管内通90℃的热流体，膜系数a为1100w/m2.oC，管外有某1种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数a为5800w/m2.oC。试求以下两种情况下2解：忽略管壁热阻，并假设壁温为Tw (1)当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：(2)则12waa01aa012则T=84Cw流量为2000kg/h的某气体在列管式换热器的管程流过，温度由150℃降至此时对数平均温差为多少？(3)此时的出口水温将为多少？(4)此时的冷却水Q=WC(tt)=WC(TT)cpc21hph12cc(2)如冷却水进口温度上升为20℃，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此Q=WC(tt)=WC(TT)=KSt=aStcpc21hph12imiimQ=WC(tt)=WC(TT)=KSt=aStcpc21hph12imiim因则 因则水空气空气iiiimmmm2m22m22则2 12mc管内湍流的苯。苯垢热阻及热损失。换热管为054×2mm的钢管，有效长度为12m。试求：(1)饱和蒸汽流量(其冷凝潜热为2204kJ/kg)；(2)管内苯的对流传热系数a。ihcpc21hr2204(2)管内苯的对流传热系数a；ioo 2dd=+Ro+o()2Kasidadooiii115454ii12K=[2+2lnad2入da0.022人450.0250K1厚的保温层入=0.080W/(m.K)，该管设置于温度t=20oC的大气中，已知管内外 壁与蒸汽的给热系数a=5000W/(m2.K)，保温层外表面与大气的给热系数12102：K=[1d2+d2lnd2+1]一1ad2入da02022外22外L22外热器由44根Ф25mmx2.5mm，有效长2m的管子所组成。料液的总流量为系数;oim2p2111d12511d125Kaad8000a2000iiiiiui00ii由0K'2A(tt)21=mC(t't),2T在管内流动的某种，水溶液的初始温度为20℃，在换热器使用的初期，测得溶液的出水口管内壁的结垢，造成水溶液的出口温度降低10℃。若不考虑物性参数随温度的用一段时间后，列管内壁面的污垢热阻R。【解】 mp2111d11Kaadaa0ii0iQ'K'编t't'-t：=m=21QK编tt-tm21K'K605.2800单管程列管式换热器，采用110℃的饱和水蒸气冷凝加热管内呈湍流流动的的某低粘度液体，管内液体的进出口温度分别是t1=80.0℃,t2=90.0℃，经测。(2)改造后管程流体的出口温度。11aa500015000iid山i miii++0iQ=KAtt21=mc(tt)Q'=K'At't21=mc(t't)0lnTt1p212K2进、出口温度分别为20℃和60℃，操作条件下的平均比热容均为2.1kJ/【解】001d125 (1)Q=mC(t-t)=3000/3600x2.1x103x(60-20)=7x104W2p221+0+0iitt6020lnt132.9602A需要A提供am0因为A〈A，所以此换热器可以完成任务。需要提供砖、绝热砖和建筑砖三种材料砌成，各层1122W(mK)；b=200mm，入=0.85W(mK)。若已知耐火砖内侧温度为900℃，33(1)各种材料以单位面积计的热阻；(2)燃烧炉热通量及导热总温差；(3)燃烧炉平壁中各材料层的温差分布。为 122A5133(2)在稳态条件下通过各材料层的热通量相等。燃烧炉热通量214123(3)t:t:t=R:R:R23(1)空气与管壁之间的对流换热系数。(2)若流速增大为25m/s，则结