化工原理大题第四章.docx
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化工原理大题第四章
2.燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖。
若炉的内表面温度t1为1400C,外表面温度t3为100C。
试求导
热的热通量及两砖间的界面温度。
设两层砖接触良好，已知耐火砖
的导热系数为10.9O.OOMt,绝缘砖的导热系数为
20.3o.ooost。
两式中
为C,A单位为W/（m・C）。
解：
设两砖之间的界面温度为
bl
t2t3
b2
t2，由1
2，得
230103/（0.30.0003
1400t2
460103/（0.90.0007t^
2
t2100厂丁t2949oc
t2t3）
热通量
3.直径为6°mm3mm,钢管用30mn厚的软木包扎，其外又
用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为-110C,绝热层外表面温度10C。
已知软木和保温灰的导热系数
分别为和（m-C），试求每米管长的冷量损失量。
解：
每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：
负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。
层的平均直径为内层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将层材料互换位置，假定其他条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合解:
设外层的平均直径为dm2，内层平均直径为dm1，则dm22dm1
由导热效率方程知:
两层材料位置互换后:
Qq51.25'
所以：
Qq4即:
q1.25q
两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。
说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。
19mm2mm的
6.在管壳式换热器中用冷水冷却油。
水在直径为
列管内流动。
已知管内水侧对流传热系数为349OW/（m2・C）,管
外油侧对流传热系数为258W/（m2・C）。
换热器在使用一段时间
后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m2-C/W,
油侧污垢热阻为0.000176m2•C/W。
管壁导热系数入为45
W/（m-C）。
试求:
（1）基于管外表面积的总传热系数;
（2）产生污垢
后热阻增加的百分数。
解：
（1）总传热系数k0
2）产生污垢后热阻增加的百分数为：
40C,油的进、出口温度分别为150C和100C。
现因生产任务要求
油的出口温度降至80C,假设油和水的流量、进口温度及物性均不
变,若原换热器的管长为Im。
试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。
设换热器的热损失可忽略。
解：
平均温度差为
由热量恒算可得：
'o解得：
t250C.
由传热速率方程分别可得：
原换热器：
Wncpn（150100）ksotmkndL92.5.
WnCpn（15080）ksVtmkndL70.
L7092.511.85m.
新换热器：
5070
&重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别
为243C和128C;终温分别为167C和157C。
若维持两种油的流
量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。
假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。
解：
以上标'表示并流的情况。
由传热速率方程和热量衡算:
两式相除:
t2t1（T1T2）£tj
t2t1仃1T2）（t2t1）
（1）
所以:
由
（2）、（3）式得:
1.093
VtVVti（243161.3）（155.4128）的〒。
。
所以:
w
100C和
热到50C。
加热介质在壳方流动，其进、出口温度分别为
60C,试求下面各种情况下的平均温度差。
⑵壳方
（1）壳方和管方均为单程的换热器。
设两流体呈逆流流动。
和管方分别为单程和四程的换热器。
（3）壳方和管方分别为二程和
四程的换热器。
解:
（1）由对数平均温度差知道:
Vtm
Vt2Vt1
a
Vt1
（10050）（6020）448oC
40
50
20
10020
10060
5020
0.375
1.33
查温度差校正系数图得:
Vt0.9
R、P值查流程温差校正系数图得:
vt
0.98
所以:
VtmVtVtm0.9844.843.9oC
体。
苯蒸气的体积流量为1650m3/h,常压下苯的沸点为80.1C,汽
化热为394kJ/kg。
冷却水的进口温度为20C,流量为36000kg/h,
水的平均比热容为（kg-C）。
若总传热系数K0为450W/（m2-C）,
试求换热器传热面积S0。
假设换热器的热损失可忽略。
解：
换热器的传热面积So%Vtm
WsrVsr
PM10133078c",3
32.69kg/m
RT8.315103（27880.1）
16502.6935
3941034.86105w
3600
其中-
丿、•冷水出口温度可由热量衡算求得。
即:
Sod0520m2
则：
45054.1
液。
两流体呈逆流流动。
冷水的流量为33000kg/h,温度由20C升至38C。
溶液的温度由110C降至60C。
若换热器清洗后，在两流
体的流量和进口温度不变的情况下，冷水出口温度增到45C。
试估
解：
先求清洗前的总传热系数K.
所以:
再求清洗后总传热系数Ko,由热量衡算求溶液的出口温度
x05a02004
棉花保温性能好，主要是因为
x05a02016
在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对a的影响是
x05a02031
多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻
A成正比B成反比C没关系
x05a05171
定流量的液体在一25X的直管内作湍流流动，其对流给热系数=
19X2mm的直管，
1000W（m2-C）。
如流量与物性都不变，改用
t05a01177
冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90C,出口温度为
50C,冷水进口温度为15C,出口温度为53C,冷热水的流量相同，
t05a01216
流操作。
t05a02042
某流体在圆直管内强制对流，其对流传热系数为，现任务变更，管内流速降为原来的1/2，且已知此时Re104，则管内的对流传热系数为原对流传热系数的
倍。
t05a02043
某有机溶液在长为L,直径为108X10mm的钢管中强制湍流时，其=310W/（m2K）,如体积流量不变，改用152X10mm的钢管代替，流动
仍为湍流（两种情况下L/d均大于60）,此时=
W/（m2K）
t05a02118
两流体通过间壁换热，冷流体从20C被加热到50C,热流体从100C
C。
w05b05161
1.
问杯子两侧流体
一杯开水（100C）置于20C的静止空气中
的传热各属何种类型哪一侧热阻大
2.若将杯子浸在20C的冷水中（两流体不直接接触）,能否增强
传热理由
3.
仍置于空气中，但使杯外的空气流动，问能否增强传热理由
4.对1的情况，若对杯中流体加以搅动，问是否比2、3两种办
法有效些
1.均为自然对流，空气侧热阻大；
2.能增强传热，因为水的对流给热系数比空气大
3.能增强传热，因为强制对流的对流给热系数比自然对流大
4.主要热阻在空气侧，故2,3效果较好,4不及2,3
w05a05034
分布图，为什么（稳定传热）
②套管式换热器的冷、热流体进、出口温度分别为t1、t2、T1、T2,试画出冷、热流体温度沿换热面积变化关系曲线。
①根据傅立叶定律；Q=入dt/dn;•••稳定传热即QI=QII因已知入1>入II
•••（dt/dn）lv（dt/dn）ll
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