化工原理第二版答案

1、2第四章習(xí)題2.燃燒爐的內(nèi)層為460mn厚的耐火磚，外層 為230mn厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度ti為1400C,外表面溫度t3為100C。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10.9 0.0007t,絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為20.3 0.0003t。兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度，單位為C,入單位為W/（mC）。解：設(shè)兩磚之間的界面溫度為t2，由1 t2t2t3b1b2，彳得1 21400 t2t tt2949oC230 10殛O.。003寧熱通量3.直徑為60mm 3mm,鋼管用30mn厚的軟木包扎，其外又用100mm厚的保溫灰包扎，以 作為絕

2、熱層?，F(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為-110C,絕熱層外表面溫度10C。已知軟木 和 保 溫 灰的 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 分 別 為0.043和0.07W/（mC）,試求每米管長的冷量損失量。解：每半管長的熱損失，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， 即為冷損失。t2100460 103/(0.90.0007量，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

3、為dm2，內(nèi)層平均直徑 為dm1，則dm22dml且 由導(dǎo)熱效率方程知： 兩層材料位置互換后：Q q 5所以：Qq5依即：q 1-25q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。m2221。6.在管殼式換熱器中用冷水冷卻油。水在直 徑為 伽m 2mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè) 對流傳熱系數(shù)為349OW/（mC）,管外油側(cè) 對流傳熱系數(shù)為258 W/（mC）。換熱器在 使用一段時間后,管壁兩側(cè)均有污垢形成,水 側(cè)污垢熱阻為0.00026 m2-C/ W,油側(cè)污垢 熱阻為0.000176 m C/ W管壁導(dǎo)熱系數(shù)入 為45 W/（mC）。

4、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)k0（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)、 岀口溫度分別為15C和40C,油的進(jìn)、出口 溫度分別為150C和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要 求油的出口溫度降至80C,假設(shè)油和水的流 量、進(jìn)口溫度及物性均不變,若原換熱器的管 長為1m試求此換熱器的管長增至若干能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：由熱量恒算可得：當(dāng)油的出口溫度降到80oC時，由熱量恒算：米才平均溫度差為解得：t250oC.由傳熱速率方程分別可得: 原換熱器：WnCpn(150 100)WnCpn(1

5、50 80)新?lián)Q熱器：L70 92.515070ksotmk n dL 92.5.ksvtmk n dL 70.1.85m.&重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流 動,兩種油的初溫分別為243r和128C;終 溫分別為167C和157C。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 時流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在 兩種流動情況下，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：VtmkA(T,T2)02tjT,T2t2ti(TIT2)(t2ti)(1)VtiVt2Vt2VtiVtm而Vt所以:InV

6、LVt2啟VtiInV；(243 128) (167 157)3。1嚴(yán)10解得：即：(243 t2)由(1)243 167243 T2Vt2Vt1%147Vt2Vt12.98式得:157 128t21281432.98.(T2128) t2.98t20.38 (243 T2)仃2128) 243(2)128(3)由(2)、(3)式得：所以：Vtm叮(243 161.3)(155.4128)49.7OC1.0939.在下列各種管殼式換熱器中，某種溶液在 管內(nèi)流動并由20C加熱到50C。加熱介質(zhì)在 殼方流動，其進(jìn)、 出口溫度分別為100C和60C,試求下面各種情況下的平均溫度差。(1)殼方和管方均

7、為單程的換熱器。 設(shè)兩流體 呈逆流流動 程的換熱器 程的換熱器解 : (1)VtVt2Vti(100 50) (60 20)44吒(2)殼方和管方分別為單程和匹(3)殼方和管方分別為二程和平均溫度差知道:由對數(shù)Vt150 20100 20100 6050400.375133查溫度差校正系數(shù)圖得:20V0.9(3)由Vt0.98所以：VtR、P值查流程溫差校正系數(shù)圖得:VtVtm0.98 44.843.9oC11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1650nT/h,常壓下苯的沸點(diǎn)為80.1C,汽化 熱為394kJ/kg。冷卻水的進(jìn)口溫度為20C,流量為

8、36000kg/h,水的4.18kJ/（kgC）450W/（mC）,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S。vtmQ Wsr VsrPM101330 78, 3- -3- 2.69kg / mRT 8.315 1 03(278 80.1)c 1650 2.69 cc, 3 , cc “5Q - 394 1034.86 105w3600冷水出口溫度可由熱量衡算求得。即:則：So486簽20m2平均比熱容為丿1。若總傳熱系數(shù)K）為其中/、 阻。假設(shè):(1)兩種變,水的平均比熱容可取為4.17kJ/(kg-C )；(2)可按平壁處理，兩種工況下 相同；(3)忽略管壁

9、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)Ko,由熱量衡算求溶 液的岀口溫度T1W(t2t1) 110110 60(45.WnCpn38 20若傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻為由此得:Rs1.925 103m2 oC/W12.在一傳熱面積為50m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。冷水的流量為33000kg/h,溫度由20C升 至38C。溶液的溫度由110C降至60C。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45C。試 估算換熱器清洗前傳熱面兩側(cè)的總污垢熱 青況下，流體物性可視為不i和0分別20) 40.6oCR

10、s.則有:棉花中含有大量空氣，而空氣的運(yùn)動又受到阻礙；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a的影響是A)B)C)D)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.oa值升高a值大大降低a值有一定影響a值無影響使使使對x05a02031多層間壁傳熱時，各層的溫度降與各相應(yīng)層 的熱阻 _。A成正比B成反比C沒關(guān)系x05a05171一定流量的液體在一25X2.5mm的直管內(nèi) 作湍流流動，其對流給熱系數(shù) =1000W/(m-C)。如流量與物性都不變，改用一19X2mm的直管，則其值將變?yōu)閃/（m2c）。A.

11、 1059C. 1585t05a01177冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口 溫度為90C,出口溫度為50C,冷水進(jìn)口溫 度為15C,出口溫度為53C,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，一般對料選用并流操作。t05a02042某流體在圓直管內(nèi)強(qiáng)制對流，其對流傳熱系 數(shù)為，現(xiàn)任務(wù)變更，管內(nèi)流速降為原來的1/2，且已知此時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。t05a02043B. 1496D. 1678某有機(jī)溶液在長為L,直徑為108X10mm的鋼管中強(qiáng)制湍流時，其=310W/（m?K）,如體 積流量不變，改用152X10mm的鋼管代替,流動仍為湍流（兩種情況下L/d均大于60）,此時=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2,3w05a050341一厚度相等的雙層平壁，其導(dǎo)熱率XIXn試定性畫出其溫度分布圖，為什么?(穩(wěn)定傳 熱)2套管式換熱器的冷、熱流體進(jìn)、岀口溫度 分別為ti、t2、Ti、T2,試畫岀冷、熱流體溫 度沿?fù)Q熱面積變化關(guān)系曲線。根據(jù)傅立葉定律；Q=Xdt/dn;穩(wěn)