化工原理第二版答案

1、第四章 習(xí)題2 燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚,外層為230mm厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度t1為1400,外表面溫度t3為100。試求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。設(shè)兩層磚接觸良好,已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為,絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為。兩式中可分別取為各層材料的平均溫度,單位為,單位為W/(m·)。解：設(shè)兩磚之間的界面溫度為，由，得熱通量3直徑為,鋼管用30mm厚的軟木包扎,其外又用100mm厚的保溫灰包扎,以作為絕熱層?，F(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為-110,絕熱層外表面溫度10。已知軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.043和0.07W/(m·),試求每米管長的冷量損失量。解：每半管

2、長的熱損失，可由通過兩層圓筒壁的傳熱速率方程求出：負(fù)號表示由外界向體系傳遞的熱量，即為冷量損失。4蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層,設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換位置,假定其他條件不變,試問每米管長的熱損失將改變多少?說明在本題情況下,哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適合?解：設(shè)外層的平均直徑為，內(nèi)層平均直徑為，則且。由導(dǎo)熱效率方程知：兩層材料位置互換后：所以：即：兩層保溫材料互換位置后，單位管長的熱損失增加。說明在本題情況下，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料放在內(nèi)層較為合適。6. 在管殼式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為的列管內(nèi)流動(dòng)。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系

3、數(shù)為349OW/(m2· ),管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258 W/(m2· )。換熱器在使用一段時(shí)間后,管壁兩側(cè)均有污垢形成,水側(cè)污垢熱阻為0.00026 m2· / W,油側(cè)污垢熱阻為0.000176 m2· / W。管壁導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m·)。試求:(1)基于管外表面積的總傳熱系數(shù);(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：（1）總傳熱系數(shù)（2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)為： 7：在并流換熱器中,用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15和40,油的進(jìn)、出口溫度分別為150和100?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80,假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫

4、度及物性均不變,若原換熱器的管長為1m。試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：平均溫度差為由熱量恒算可得：當(dāng)油的出口溫度降到80時(shí)，由熱量恒算：解得：由傳熱速率方程分別可得：原換熱器：新?lián)Q熱器：8重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動(dòng),兩種油的初溫分別為243和128;終溫分別為167和157。若維持兩種油的流量和初溫不變,而將兩流體改為逆流,試求此時(shí)流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下,流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化,換熱器的熱損失可以忽略。解：以上標(biāo)表示并流的情況。由傳熱速率方程和熱量衡算： 兩式相除： （1）而所以：解得：即：（2）由（1）式

5、得： （3）由（2）、（3）式得：所以：9.在下列各種管殼式換熱器中,某種溶液在管內(nèi)流動(dòng)并由20加熱到50。加熱介質(zhì)在殼方流動(dòng),其進(jìn)、出口溫度分別為100和60,試求下面各種情況下的平均溫度差。(1)殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體呈逆流流動(dòng)。(2)殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。(3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。解：（1）由對數(shù)平均溫度差知道：（2）查溫度差校正系數(shù)圖得：（3）由R、P值查流程溫差校正系數(shù)圖得：所以：11在一管殼式換熱器中,用冷水將常壓下純苯蒸氣冷凝成飽和液體。苯蒸氣的體積流量為1650m3/h,常壓下苯的沸點(diǎn)為80.1,汽化熱為394kJ/kg。冷卻水的進(jìn)口

6、溫度為20,流量為36000kg/h,水的平均比熱容為4.18kJ/(kg·)。若總傳熱系數(shù)K0為450W/(m2·),試求換熱器傳熱面積S0。假設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：換熱器的傳熱面積其中：冷水出口溫度可由熱量衡算求得。即：則：12在一傳熱面積為50m2的單程管殼式換熱器中,用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流動(dòng)。冷水的流量為33000kg/h,溫度由20升至38。溶液的溫度由110降至60。若換熱器清洗后,在兩流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下,冷水出口溫度增到45。試估算換熱器清洗前傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè):(l)兩種情況下,流體物性可視為不變,水的平均比熱容可取為

7、4.17kJ/(kg·)；(2)可按平壁處理,兩種工況下和分別相同；(3)忽略管壁熱阻和熱損失解：先求清洗前的總傳熱系數(shù)K.所以:再求清洗后總傳熱系數(shù),由熱量衡算求溶液的出口溫度.若傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻為則有:由此得:x05a02004棉花保溫性能好，主要是因?yàn)開。A. 棉纖維素導(dǎo)熱率小； B. 棉花中含有相當(dāng)數(shù)量的油脂；C. 棉花中含有大量空氣，而空氣的運(yùn)動(dòng)又受到阻礙；D. 棉花白色，因而黑度小。x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對的影響是_。A）使值升高 B）使值大大降低C）使值有一定影響D）對值無影響x05a02031多層間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻_

8、。A 成正比 B 成反比 C 沒關(guān)系x05a05171一定流量的液體在一F25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其對流給熱系數(shù)a1000W/(m2·)。如流量與物性都不變，改用一F19×2mm的直管，則其a值將變?yōu)?W/(m2·)。A. 1059 B. 1496C. 1585 D. 1678t05a01177冷熱水通過間壁換熱器換熱,熱水進(jìn)口溫度為90,出口溫度為50,冷水進(jìn)口溫度為15,出口溫度為53,冷熱水的流量相同,則熱損失占傳熱量的_%(冷熱水物性數(shù)據(jù)視為相同)。t05a01216當(dāng)冷熱兩流體均不發(fā)生相態(tài)變化時(shí)，一般對_物料選用并流操作。t05a0

9、2042某流體在圓直管內(nèi)強(qiáng)制對流，其對流傳熱系數(shù)為a，現(xiàn)任務(wù)變更，管內(nèi)流速降為原來的1/2，且已知此時(shí)Re > 104，則管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)為原對流傳熱系數(shù)的 倍。t05a02043 某有機(jī)溶液在長為L,直徑為F108×10mm的鋼管中強(qiáng)制湍流時(shí),其a=310W/(m2K),如體積流量不變，改用F152×10mm的鋼管代替,流動(dòng)仍為湍流(兩種情況下L / d均大于60),此時(shí)a= W/(m2K)t05a02118兩流體通過間壁換熱，冷流體從20被加熱到50，熱流體從100冷卻到70，則逆流時(shí)的Dtm 。并流時(shí)的Dtm 。w05b05161 1.一杯開水(100)置于20的靜止空氣中,問杯子兩側(cè)流體的傳熱各屬何種類型?哪一側(cè)熱阻大? 2.若將杯子浸在20的冷水中(兩流體不直接接觸),能否增強(qiáng)傳熱?理由? 3.仍置于空氣中,但使杯外的空氣流動(dòng),問能否增強(qiáng)傳熱?理由? 4.對1的情況,若對杯中流體加以攪動(dòng),問是否比2、3兩種辦法有效些? 1.均為自然對流,空氣側(cè)熱阻大; 2.能增強(qiáng)傳熱,因?yàn)樗膶α鹘o熱系數(shù)比空氣大; 3.能增強(qiáng)傳熱,因?yàn)閺?qiáng)制對流的對流給熱系數(shù)比自然對流大 4.主要熱阻在空氣側(cè),故2,3效果較好,4不及2,3 w05a05034一厚度相等