化工原理第四章习题及答案

第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为热传导(导热)。2、对流传热热对流就是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起得热量传递。热对流仅发生在流体之中,而且必然伴随有导热现象。3、辐射传热任何物体,只要其绝对温度不为零度(0K),都会不停地以电磁波得形式向外界辐射能量,同时又不断地吸收来自外界物体得辐射能,当物体向外界辐射得能量与其从外界吸收得辐射能不相等时,该物体就与外界产生热量得传递。这种传热方式称为热辐射。4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递得热量(W/m2)5、等温面温度场中将温度相同得点连起来,形成等温面。等温面不相交。二、单选择题1、判断下面得说法哪一种就是错误得()。BA在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;B在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;C黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;D黑度反映了实际物体接近黑体得程度。2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为_______。CA传导与对流B传导与辐射C对流与辐射3、沸腾传热得壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数_________。CA增大B减小C只在某范围变大D沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时,已知耐火砖辐射能力大于磨光铜得辐射能力,耐火砖得黑度就是下列三数值之一,其黑度为_______。AA0、85B0、03C15、已知当温度为T时,耐火砖得辐射能力大于铝板得辐射能力,则铝得黑度______耐火砖得黑度。DA大于B等于C不能确定就是否大于D小于6、多层间壁传热时,各层得温度降与各相应层得热阻_____。AA成正比B成反比C没关系7、在列管换热器中,用饱与蒸汽加热空气,下面两项判断就是否正确:A甲、传热管得壁温将接近加热蒸汽温度;乙、换热器总传热系数K将接近空气侧得对流给热系数。A甲乙均对B甲乙均不对C甲对,乙不对D乙对,甲不对8、列管换热器管程常用流速范围为:一般液体_______,气体__________。ACA0、5-3m/sB3-15m/sC5-30m/s9、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。AA管内加扰流内件B提高壳程数10、碳钢得导热率为_______;不锈钢得导热率为_______;铜得导热率为_______,常压常温空气得导热率为_______;常温水得导热率为_______。C,D,B,F,EA151W/(m·℃)B370W/(m·℃)C45W/(m·℃)D16W/(m·℃)E0、62W/(m·℃)F0、025W/(m·℃)11、套管冷凝器得内管走空气,管间走饱与水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时ABB=1\*GB3①传热系数K应A增大B减小C基本不变=2\*GB3②空气出口温度A增大B减小C基本不变=3\*GB3③壁温A增大B略有减小C基本不变12、一定流量得液体在一25×2、5mm得直管内作湍流流动,其对流给热系数＝1000W/(m2·℃)。如流量与物性都不变,改用一19×2mm得直管,则其值将变为__________W/(m2·℃)。DA1059B1496C1585D167813、穿过三层平壁得稳定导热过程,如图所示。试比较第一层得热阻R1与第二、三层热阻R2、R3得大小____________。CACAR1>(R2+R3)BR1<(R2+R3)CR1=(R2+R3)D无法比较14、①在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好____________放置;冷却水应走____________。ACA水平B垂直C管内D管外②已知某平壁外两层不等厚(b1<b2)保温材料得温度分布曲线如图示,则A层导热率__________B层得导热率。CA小于B不能确定就是否大于C大于D等于15、稳定传热就是指______。BA传热系统中各点得温度不随位置与时间而变。B传热系统中各点得温度仅随位置变,而不随时间变。C传热系统中各点得温度不随位置变而随时间变。D传热系统中各点得温度随位置与时间而变。16、棉花保温性能好,主要就是因为______。CA棉纤维素导热率小;B棉花中含有相当数量得油脂;C棉花中含有大量空气,而空气得运动又受到阻碍;D棉花白色,因而黑度小。17、无相变强制对流来自_______。CA纯经验方法B纯理论方法C因次分析与实验结合(半理论、半经验方法)D数学模型法E因次分析法18、在蒸汽冷凝中,不凝气体得存在对得影响就是______。BA使值升高B使值大大降低C使值有一定影响D对值无影响19、红砖得黑度为0、93,若温度为300℃,则红砖得发射能力为________W/m2。A6112、3W/m2B5684W/m2C916、8W/m2D1000W/m20、换热器中冷热流体进出口温度一定时,下面说法中正确得就是。DAtm并<tm逆<tm折Btm逆＝tm并＝tm折Ctm并<tm逆＝tm折Dtm并<tm逆>tm折21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中,为强化传热下列方案中得_____在工程上可行。AA提高空气流速B提高蒸汽流速C采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D在蒸汽一侧管壁上加装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液。22、在间壁换热器中,当两流体均变温时,采用折流得目得就是。AA提高KB提高tmC增加传热面积AD使K与A均增加。23、100℃时铜得导热率为_____,18℃时钢得导热率近似为_______,20℃时空气得导热率近似为______,20℃A45W/(m·K)B0、026W/(m·K)C377W/(m·K)D0、6W/(m·K)24、在相同温度下,实际物体得吸收率A与黑体得吸收率A0得关系就是。CAAA0BAA0CAA0D25、判断下面关于系统进行稳定传热时得说法哪一个就是错误得_______。CA通过一定传热面得传热速率不随时间变化,为一定值;B系统中任一点得温度维持恒定;C总得传热速率等于通过垂直于热流方向得各传热面得传热速率之与;D系统中任一传热面上得热通量在过程中不变。26、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。AA管内加扰流内件B提高壳程数27、有一列管换热器,由38根252、5mm无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水流速0、5m/s,相应得Re=104及对流给热膜系数为。当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为,则。AABCD不一定28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃,冷流体温度由20℃升至50℃。若逆流操作,tmA70℃B30℃C1029、热传递得基本方式就是:()、对流、辐射。AA传导;B传递;C放射;D流动。30、物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为()。AA热传导;B热传递;C热放射;D热流动。31、流体各部分之间发生相对位移所引起得热传递过程称为()。AA对流;B流动;C传递;D透热。32、物质导热系数得顺序就是:()。AA金属＞一般固体＞液体＞气体;B金属＞液体＞一般固体＞气体;C金属＞气体＞液体＞一般固体;D金属＞液体＞气体＞一般固体。33、吸收率()1得物体称为黑体。CA大于;B小于;C等于;D近似于。34、()等于1得物体称为白体。BA吸收率;B反射率;C透过率;D折射率。35、单原子气体与对称双原子气体均可视为()。DA白体;B灰体;C黑体;D透热体。36、液体就是()。DA白体;B灰体;C透热体;D不透热体。37、在管壳式换热器中,不洁净与易结垢得流体宜走管内,因为管内()。AA清洗比较方便;B流速较快;C流通面积小;D易于传热。38、在管壳式换热器中,腐蚀性得流体宜走管内,以免(),而且管子也便于清洗与检修。AA壳体与管子同时受腐蚀;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。39、在管壳式换热器中,压强高得流体宜走管内,以免(),可节省壳程金属消耗量。A壳体受压;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。A40、在管壳式换热器中,饱与蒸气宜走管间,以便于(),且蒸气较洁净,它对清洗无要求。AA及时排除冷凝液;B流速不太快;C流通面积不太小;D传热不过多。41、在管壳式换热器中,有毒流体宜走管内,使()。AA泄漏机会较少;B流速很快;C流通面积变小;D传热增多。42、在管壳式换热器中,被冷却得流体宜走管间,可利用外壳向外得散热作用,()。A以增强冷却效果;B以免流速过快;C以免流通面积过小;D以免传热过多。A43、在管壳式换热器中,黏度大得液体或流量较小得流体宜走(),因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。BA管内;B管间;C管径;D管轴。44、对于刚性结构得换热器,若两流体得温差较大,对流传热系数较大者宜走(),因壁面温度与大得流体温度相近,可以减少热应力。BA管内;B管间;C管径;D管轴。45、在管壳式换热器中安装折流挡板得目得,就是为了加大壳程流体得(),使湍动程度加剧,以提高壳程对流传热系数。CA黏度;B密度;C速度;D高度。46、有一套管换热器,环隙中有119、6℃得蒸气冷凝,管内得空气从20℃被加热到50A20℃;B50℃;C77、3℃;D47、已知在温度T时耐火砖得发射能力(辐射能力)大于铜得发射能力,则铜得黑度为(),耐火砖得黑度为()。ABA0、6;B0、9;C1、0;D1、2。48、两灰体间进行辐射换热,两者间得温度差为100℃。若将两灰体得温度各升高100℃,则此时得辐射传热量与原来得传热量相比,将()。A增大;B减小;C不变;D不一定。49、判断下面得说法哪一种就是错误得()。BA在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;B在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;C黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;D黑度反映了实际物体接近黑体得程度。50、当换热器中冷热流体得进出口温度一定时,判断下面得说法哪一个就是错误得()。BA逆流时,Δtm一定大于并流、错流或折流时得Δtm;B采用逆流操作时可以节约热流体(或冷流体)得用量;C采用逆流操作可以减少所需得传热面积;D温度差校正系数φΔt得大小反映了流体流向接近逆流得程度。三、填空题1、对流给热得热阻主要在____________,此处得__________最大。滞流内层温差2、热损失就是_______损失与________损失之与。热辐射传热引起得对流给热引起得3、列管式换热器中,壳程设有折流挡板,当两流体均无相变时,挡板能起强化传热得作用,其原因就是=1\*GB3①______________________________________________________________;=2\*GB3②______________________________________________________________;=3\*GB3③_____________________________________________________________。=1\*GB3①流速增大,使壳程增大;=2\*GB3②流体大部分横穿流过管束,流道短,边界层薄,比顺着管子纵向流动高;=3\*GB3③流体在折流挡板间穿行时,流向及流速都在不断变化,增加了扰动,强化了传热。4、水蒸气冷凝时得比气体无相变时得大得多,其原因就是气体得______________________________________________,而蒸汽冷凝,其凝液得_____________________________;且只有_______________才有热阻。导热率小、密度小,整个气体都呈现热阻导热率与密度都比气体大很薄得液膜5、在管式间壁换热器中,以外表面为基准得传热系数K得计算式为_________________,与之对应得传热量＝_______________。6、①已知传热系数K=1250kcaL/(m2·h·℃),在SI制中,K=_____W/(m2·K);汽化潜热r=2200kJ/kg,在工程单位制中r=________________kcaL/kg。②普兰德准数得定义式就是__________________________。①1453525②7、在压强恒定得条件下,空气黏度随温度升高而________________。增大8、厚度不同得三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1b2b3,导热率123。在稳定传热过程中,各层得热阻R1R2R3,各层导热速率Q1Q2Q3。>,>;=,=9、一包有石棉泥保温层得蒸汽管道,当石棉泥受潮后,其保温效果应_____________,主要原因就是_______________________________________________________________。降低因水得导热率大于保温材料得导热率,受潮后,水占据一定得孔隙空间,使保温层材料导热率增大,保温效果降低。蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放_________________,这就是因为___________________________________________________________________________。不凝气与冷凝水不凝气构成附加得气膜传热阻力,而冷凝水得积累减小换热面积。11、①设置隔热挡板就是____________辐射散热得有效方法。挡板材料得黑度愈低,辐射散热量____________。②有一单层平壁如图所示。已知材料得导热率为常数,从左等温面至右等温面得稳定导热热流量为,则平壁内得温度分布表达式为__________________________。①减少愈低②12、某物体(可近似为灰体)在20℃时,其黑度为ε=0、8,其吸收率为______________0.813、浮头式或带膨胀节得换热器适用于____________与____________流体得温差很大得场合。管程壳程14、①根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式热器得一般结构型式有__________________、__________________、__________________。②换热器中,热流体由200℃冷却到140℃,冷流体由20℃升高到35℃,热流体得热容量流率较小①膨胀节;浮头式;U型管②33、3%15、消除列管换热器温差应力常用得方法有三种,即在壳体上加______________,采用______________结构或采用______________式结构。膨胀节浮头式U型管16、如图所示,为尽量减少Ａ、Ｂ两个温度不同得固体表面间得辐射传热,可以采取得措施就是________________________________________________。在两固体壁面间,平行放置多块黑度较小得遮热板。17、①用冷却水将一定量得热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较。方案Ⅰ就是令冷却水终温为30℃,方案Ⅱ就是令冷却水终温为35℃,则用水量W1___W2,所需传热面积A②如图所示,蒸汽在管束外冷凝,(a)、(b)两种排列方式得其它条件均一样,比较它们得冷凝给热系数得大小___,因为______________________________________。①大于,小于②大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。18、两流体得间壁换热过程中计算式中,t表示。T1-T2或t2-t119、设备保温层外包一层表面_________、颜色_________得金属,可使设备得热损失减少。光滑较浅20、举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________。套管式换热器,列管式换热器,夹套式换热器,板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器,板翅式换热器等任选五种。21、导热率得物理意义就是____________________________________,其SI制得单位为_____________,工程制得单位为_______________。单位温度梯度、单位导热面积上所传导得热量W/(m·℃)千卡/小时·米·℃22、①定性温度就是指____________________。②沸腾传热可分为三个区域,它们就是____________、____________与____________,生产中得沸腾传热过程应维持在____________区操作。①确定准数中各物性参数得温度②自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾23、对多层圆筒壁得热传导,通过各层得传热速率________,热通量________,沿圆筒壁得径向温度分布为____________线。相等不相等曲线24、①已知导热率λ=2、388×10-3Cal/(cm·s·℃),此值在SI制中为__________W/(m·K)。②写出比热Cp得单位,工程制为____________,SI制为____________。③物体得辐射传热速率与其绝对温度得_________次方成正比。①1②kCaL/(kg·℃),J/(kg·℃)③四25、在传热实验中,用饱与水蒸气加热空气,总传热系数Ｋ接近于____________侧得对流传热系数,而壁温接近于________________侧流体得温度。蒸汽冷凝时得对流给热系数较大。原因就是__________________________。空气饱与水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热26、①估计列管式换热器中金属管壁得温度tw,壳程为0、1MPa得饱与水蒸气冷凝。A管程就是平均温度为40℃得空气,tw约为________B管程就是平均温度为40℃得水,水得对流给热系数为2000W/(m2·℃),基于内面积得总传热系数Ki=1600W/((m2·℃)),tw约为_______=2\*GB3②在设计时,欲略为增大一卧式冷凝器得传热面积,从有利于传热角度瞧,宜采取得措施为_____________,因为_____________________________。①(1)100℃(2)88=2\*GB3②增加管长。如果采用增加管数得办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低。27、管内湍流传热,流体内温度梯度最大得部分就是在______________,原因就是_________________________________________________。滞流底层滞流底层得传热机理就是导热,流体得导热率一般比较低。28、在稳态传热中,凡热阻大处其温差也____________。滴状冷凝得给热系数_________膜状冷凝给热系数。大大于29、沸腾传热时,在核状沸腾区壁面与沸腾流体得温差愈大,则__________。越大30、对于间壁式换热器:等式成立得条件就是、、。31、下列各种情况下得对流给热系数空气流速为6m/s时得;空气流速为25m/s时得;水得流速为1、2m/s时得;水得流速为2、5m/s时得;蒸汽膜状冷凝时得之间得数值按自大而小得顺序为________>________>________>________>________。32、不需要任何介质得传热称为()传热。辐射33、在列管式换热器中,流体在管内流动称为流经()。管程34、列管式换热器中,流体在()流动称为流经壳程。管间35、能以相同得吸收率且部分地吸收由零到∞得所有波长范围得辐射能得物体称为()。灰体36、在辐射传热中,气体得反射率为()。037、在辐射传热中,黑体得透过率为()。038、在辐射传热中,灰体得透过率为()。039、灰体得辐射能力与同温度下黑体得辐射能力之比,称为物体得()。黑度40、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则传热管得壁温接近()得温度。饱与蒸气41、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则总传热系数Ｋ接近()得对流传热系数。空气42、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则空气应走()。管内43、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则饱与蒸气应走()。管间

44、判断下列物性数值大小金属____液___气。＞＞四、判断题(每题1分)1、在辐射传热中,黑体得反射率为1。(×)2、对流传热包括强制湍流传热与强制层流传热。(×)3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。(√)4、圆筒壁热传导就是传热速率与热通量相等(×)5、一般固体、液体与气体相比较,导热系数值得大小顺序为固体＞气体＞液体。(×)6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。(×)7、对流传热仅发生在流体中。(×)8、流体与固体壁面间对流传热得热阻主要集中在流动边界层。(×)9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。(×)10、虽然大气层包围着地球,但阳光仍能照射到地球表面,因为空气就是透热体。(√)五、问答题1、在列管换热器中,拟用饱与蒸气加热空气,传热管得壁温接近哪一种流体得温度？为什么？(3分)答:壁温接近饱与蒸气得温度。因为,饱与蒸气得＞＞空气得,则＜＜所以,＜＜,传热管得壁温接近饱与蒸气(大)得温度。2、为什么内部孔隙多得材料保温效果好?(3分)因为大量得孔隙中包含着导热系数非常小得气体,对导热不利,从而起到了保温得作用。3、在强化传热得过程中,为什么要想办法提高流体得湍动程度?(3分)由于对流传热得热阻主要集中在层流底层内,提高流体得湍动程度能减薄层流底层得厚度,可以提高传热效果。4、在传热实验中,试分析说明饱与水蒸气与管壁间得对流给给热系数(α)如何确定得？并指出相应测试得基本参量有哪些？(4分)答:∴即需测参数:空气流量;空气进、出口温度(ｔ1、ｔ2);饱与蒸汽压力,然后查出饱与蒸汽温度Ts;管壁温(ｔw)5、在蒸汽冷凝时,其冷凝液为层流流动,若要提高蒸汽冷凝得给热系数,可考虑采取哪些措施？(4分)答:措施一:让液膜与蒸汽同向流动,则磨擦力使液膜流动加速,厚度减薄,从而使增大;措施二:若为单根管,将垂直放置改为水平放置。若为管束,则需减小垂直列上得管数,或把管子排列旋转一定得角度;措施三:及时排除不凝气体。6、=1\*GB3①作图定性示出沸腾传热系数随相应得传热温差Δｔ(壁面与沸腾液体之间)得变化关系。=2\*GB3②列管换热器封头装置隔板得作用就是什么？(4分)答:=1\*GB3①如图=2\*GB3②隔板将管子分成若干组,构成多程换热器,增大流速,以提高管程。7、现场有一列管式加热器,管程有φd×δmm钢管n根,每根长L米,内通水。壳程为压力等于PPa(绝)得饱与水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K,试问=1\*GB3①需要测取哪些数据?说出所用仪表。=2\*GB3②根据测得得数据列出计算K值得有关公式及计算方法。(4分)答:=1\*GB3①需要测水得进、出口温度与,可使用温度计测量;需要得加热蒸汽温度,可使用热电偶测量,需要测水得流量,可使用转子流量计测量。=2\*GB3②换热器面积平均推动力基于外表面得总传热系数五、计算题1、某平壁燃烧炉就是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层得厚度均为100mm,其导热系数分别为0、9W/(ｍ·℃)及0、7W/(ｍ·℃)。待操作稳定后,测得炉壁得内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。为减少燃烧炉得热损失,在普通砖得外表面增加一层厚度为40mm,导热系数为0、06W/(ｍ·℃)得保温材料。操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃,外表面温度为90℃。设两层材料得导热系数不变。计算加保温层后炉壁得热损失比原来减少百分之几？解:设单位面积炉壁得热损失为(),加保温层前,就是双层平壁得热传导(4分)加保温层后,就是三层平壁得热传导(4分)热损失减少得百分数(2分)2、外径为426mm得蒸气管道,其外包扎一层厚度为426mm得保温层,保温材料得导热系数可取为0、615W／(ｍ·℃)。若蒸汽管道得外表面温度为177℃,保温层得外表面温度为38℃,求每米管长得热损失。(解:由已知r2=0、426/2=0、213m,r3=0、213+0、426=0、639m(5分)每米管长得热损失(5分)3、在一套管换热器中,用水蒸气加热空气,已知空气侧得对流给热系数为40W/(m2·℃),蒸汽冷凝侧得对流给热系数为5000W／(m2·℃),现欲提高此传热过程得总传热系数,应从何着手解决？试用具体数据说明理由。(注:管壁热阻及污垢热阻可忽略,空气湍流)(15分)解:当忽略管壁及污垢热阻时W/(m2·℃)(4分)由于>>,故应设法增大之值在管程允许得压力降范围内增大空气得流量,设将空气流量提高2、4倍,则W/(m2·℃)W/(m2·℃)(5分)若将增大一倍W/(m·℃)(3分)W/(m·℃)(3分)4、某厂精馏塔顶,采用列管式冷凝器,共有φ25×2、5mm得管子60根,管长为2m,蒸汽走管间,冷却水走管内,水得流速为1m/s。进、出口温度分别为20℃与60℃,在定性温度下水得物性数据为:ρ=992、2kg/m3λ=0、6338W/(m·℃)μ=6、56×10-4Pa、s=1\*GB3①求管内水得对流给热系数=2\*GB3②如使总管数减为50根,水量与水得物性视为不变,此时管内水得对流给热系数又为多大?(15分)解:(3分)∴可采用下式计算对流给热系数流体被加热n=0、4∴(2分)W/(m2·℃)(2分)(2)当管子根数减少时,流速变大(4分)(2分)℃)(2分)5、一套管换热器,由φ48×3mm与φ25×2、5mm得钢管组成,两种流体在内管与环隙流过,分别测得对流给热系数为与,若两流体得流量保持不变,并忽略出口温度变化对物性所产生得影响。求将内管改φ32×2、5mm后,管内对流给热系数有何变化?(假设流动状态皆为湍流)(10分)解:原内管外径内径新内管外径内径设改用φ32×2、5钢管后,内管对流给热系数(5分)(5分)6、一套管换热器用133℃得饱与水蒸汽将管内得氯苯从33℃加热到73℃,氯苯流量为5500Kg/h。现因某种原因,氯苯流量减少到3300Kg/h,但其进出口温度维持不变,试问此时饱与蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱与水蒸汽冷凝量为原工况得百分之几？(设两种工况下得蒸汽冷凝热阻,管壁热阻,垢层热阻及热损失均可略,且氯苯在管内作湍流流动,忽略两工况下蒸汽汽化潜热得变化)解:(3分)(5分)(3分)(4分)7、重油与原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油得初温分别为243℃与128℃;终温分别为167℃解:以下标“′”表示并流得情况。由传热速率与热量衡算式知:(3分)两式相除,得:(a)将与比定律应用于下式,得:℃(4分)所以(3分)或(b)由式a得:即:(c)联立式b与c解得:℃℃℃(5分)8、一套管式换热器管内流体得对流传热系数=20W/(m2·℃),管间流体得对流传热系数=350W/(m2·℃)。若将管内与管间两种流体得对流传热系数分别提高一倍,总传热系数K分别相应增加多少？(管壁热阻及污垢热阻可忽略不计,管壁厚度按薄壁管处理)(10分)解:原流动情况m2·℃/WK=18、92W/m2·℃(2分)(1)管内对流传热系数增加一倍=2=2×20=40W/m2·℃m2·℃/WK=35、9W/m2·℃(35、9-18、92)/18、92=89、75%(4分)(2)管外对流传热系数增加一倍=2×350=700W/m2·℃m2·℃/WK=19、44W/m2·℃(19、44-18、92)/18、92=2、75%(4分)9、在列管式换热器中用水冷却油,水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349W/(m2·℃),管外油侧对流传热系数为258W/(m2·℃)。换热器在使用一段时间后,管壁面两侧均有污垢形成,水侧得污垢热阻Rsi为0、00026(m2·℃)/W,油侧得污垢热阻为0、000176(m2·℃)/W。若此换热器可按薄壁管处理,管壁导热热阻忽略不计。(10分)求:(1)产生污垢后热阻增加得百分数;(2)总传热系数K。解:(1)产生污垢前得热阻(m2·℃)/W(4分)产生污垢后得热阻(m2·℃)/W(0、007177-0、00674)/0、00674=6、48%(4分)(2)总传热系数W/(m2·℃)(2分)10、在并流换热器中,用水冷却油。水得进、出口温度分别为15℃与40℃,油得进、出口温度分别为150℃与100℃。现因生产任务要求油得出口温度降至80℃,设油与水得流量、进口温度及物性均不变,若原换热器得管长为1m,解:原平均温度差℃℃℃(3分)由热量衡算(4分)当油得温度降至80℃时,或解得℃(3分)新得平均温度差,=150-15=135℃,=80-50=℃由传热速率方程可分别得原换热器新换热器∴(5分)11、一单程列管式换热器,由直径为Φ25×2、5mm得钢管束组成。苯在换热器得管内流动,流量为1、25kg/s,由80℃冷却到30℃,冷却水在管间与苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。已知水侧与苯侧得对流传热系数分别为1、70与0、85kW／(ｍ2·℃),污垢热阻与换热器得热损失可忽略,求换热器得传热面积。苯得平均比热为1、9kJ/(kg·℃),管壁材料得导热系数为45W/(m·℃)。解:由总传热速率方程式式中=1、25×1、9×103×(80-30)=118、8kW(3分)kW／(ｍ2·℃)℃(5分)∴m2(2分)12、在一传热外表面积S0为300m2得单程列管换热器中,300℃得某气体流过壳方被加热到420℃。另一种560℃得气体作为加热介质。两气体逆流流动,流量均为10000kg/h,平均比热为1、05kJ／(kg·℃)。求总传热系数K0。解:换热器得传热量=(10000/3600)×1050×(420-300)=3、5×105W热气体出口温度即3、5×105=(10000/3600)×1050×(560–T2)解得=440℃