華東理工化工原理白皮書第6章解答課件

傳熱章練習(xí)：一、填空1．在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過程中，熱流量Q沿半徑增大方向

，熱流密度q沿該方向

，（增大，減少，不變）。2．在一維定態(tài)傳熱過程中，二層的熱阻分別為R1和R2，推動力為Δt1和Δt2，若R1<R2，則推動力Δt1

Δt2，(>,=,<),(Δt/R)1

(Δt/R)2

(Δt1+Δt2)/(R1+R2)。3．為對某管道保溫，現(xiàn)需將兩種導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1>λ2，δ1=δ2，則應(yīng)該將導(dǎo)熱系數(shù)為

的材料包于內(nèi)層，更有利于保溫。傳熱章練習(xí)：1解答：一、1．不變，減少。2．<,=,=。3．λ2解答：24.對流對傳熱的貢獻是

。5.對流給熱時，α∝Δta，q∝Δtb（Δt=t-tw），當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)強制高度湍流時，a=

，b=

；當(dāng)蒸汽在管外冷凝(層流)時a=

，b=

；大容積飽和核狀沸騰時，a=

，b=

。6.水在列管換熱器的管程內(nèi)流動，其Re>104，當(dāng)流量增加一倍，管徑不變，則α為原來的

倍；將管徑減小一半，流量不變，則α為原來的

倍；若流量、管徑不變，而將管程數(shù)增加一倍，則α為原來的

倍。（忽略物性變化）7．用飽和水蒸氣在套管換熱器內(nèi)加熱冷空氣，此時，管壁溫度接近于

的溫度。4.對流對傳熱的貢獻是3解答：一、4.流動流體的載熱使壁面處溫度梯度增加5．0，1；-0.25，0.75；2.5，3.56．20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.747．蒸汽側(cè)解答：48．蒸汽冷凝分

狀冷凝和

狀冷凝，工業(yè)設(shè)計時按

狀冷凝考慮；大容積飽和沸騰分

狀沸騰和

狀沸騰，操作應(yīng)控制在

狀沸騰下進行。9．某無相變逆流傳熱過程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmCp)2/(qmCp)1=1，則Δtm=

。10．用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），若保持加熱蒸汽壓降和冷流體t1不變，而增加冷流體流量qm2，則t2

，Q

，K

，Δtm

。8．蒸汽冷凝分狀冷凝和狀冷凝，工業(yè)設(shè)5解答：一、8．滴，膜，膜；核，膜，核9．Δtm=Δt1=Δt2=T1-t2=30℃10．Q=KAΔtm↓,↑,↑,↑解答：611．冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢層時相比，結(jié)垢后換熱器的K

，Δtm

，t2

，Q

。（上升，不變，下降，不確定）。12．冷熱流體的進出口溫度t1，t2，T1，T2相同時，Δtm并

Δtm逆(>,=,<)。13.利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度T1、T2及流量qm1不變。今因冷卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務(wù)，提高冷卻水的流量qm2，則K

，Δtm

，Q

。(上升，不變，下降，不確定)。11．冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，7解答：一、11．↓,↑,↓,↓12．≤13．Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAΔtm↑,↓,不變解答：8二、作圖題：1．某換熱器原工況操作線如圖，試將新工況操作線定性畫在原圖中，并證明之。二、作圖題：9二、1.解：二、1.解：102．某逆流換熱器的(qmCp)2<(qmCp)1，試定性繪出兩種流體沿傳熱面的溫度分布曲線及操作線。2．某逆流換熱器的(qmCp)2<(qmCp)1，試定性繪出112.2.123．試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。3．試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。133.3.14三、找錯請將下面各結(jié)論(劃線部分)中的錯誤結(jié)論找出。1．熱輻射中，(A)灰體是一種理想物體，(B)黑體也是一種特殊的灰體，(C)溫度相等時，黑體與灰體的輻射能力相同，(D)對太陽能的輻射，實際物體也可看作灰體。2．某逆流換熱器，已知(qmCp)2/(qmCp)1=∞，(A)此時冷流體的進、出口溫度近似相等，(B)該條件下的平均傳熱推動力決定于（T2-t1），若繼續(xù)增加冷流體流量，(C)平均推動力Δtm將下降，(D)但熱流量Q仍能明顯上升。三、找錯15三、解：1.C,D2.D有所上升，因K↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)T2↓三、解：1.C,D16四、計算題1．進入某間壁式換熱器的冷、熱流體溫度為t1=50℃,T1=200℃,已知換熱器的總熱阻1/KA=0，試求下列條件下冷流體的出口溫度。①并流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；②逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；③逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=0.5。四、計算題17四、1.解：①t2=T2=℃②T2=t1=50℃,℃③t2=T1=200℃四、1.解：①t2=T2=182．有一單程列管式換熱器,其管束由269根長3m，d=25mm的管子組成?，F(xiàn)欲用此換熱器將流量為8000kg/h的常壓空氣從10℃加熱至110℃,已知定性溫度下,空氣的Cp=1.01kJ/kg℃,μ=2.01×10-2mPas,λ=2.87×10-2W/m℃,試問:若殼程通120℃飽和蒸汽，此換熱器是否適用？（蒸汽管壁及垢層熱阻可忽略不計）。2．有一單程列管式換熱器,其管束由269根長192.解：=65.8W/m2℃K≈α2=65.8W/m2℃2.解：20=41.7℃A換熱器=269×3×3.14×0.025=63.4m2<A計該換熱器不適用華東理工化工原理白皮書第6章解答課件213．某臺傳熱面積為25m2的單程列管式換熱器，在管程內(nèi)水逆流冷卻熱油，原工況下，水的流量為2kg/s，比熱為4.18kJ/kg℃,進出口溫度分別為20℃和40℃，熱油的進出口溫度分別為100℃和50℃，熱油的給熱系數(shù)=500W/m2℃?，F(xiàn)將冷水的流量降為1.2kg/s，同時因管子滲漏而堵塞該部分管子，使管子根數(shù)為原來的0.8倍，已知冷水的管內(nèi)的Re>104,物性的變化、管壁及垢層熱阻可忽略，試求新工況下，冷、熱流體的出口溫度(冷、熱流體的進口溫度及熱流體的流量不變)。3．某臺傳熱面積為25m2的單程列管式換熱器，在管程內(nèi)水逆流223.解：原工況：=43.28℃qm1Cp1=0.4qm2Cp2=0.4×2×4180=3344W/℃

=154.5W/m2℃℃3.解：原工況：23新工況=131.1W/m2℃A’=0.8A=0.8×25=20m2

華東理工化工原理白皮書第6章解答課件24=1.30100-t2’=1.3T2’-26得T2’=62.2℃t2’=45.2℃華東理工化工原理白皮書第6章解答課件254．現(xiàn)有兩個完全相同的列管式換熱器，內(nèi)有180根φ19×1.5mm的管子,每根長3m,管內(nèi)走流量為2000kg/h的冷流體,進口溫度為30℃,與熱流體單程換熱，已知(qmCp)2/(qmCp)1=0.5；冷流體Cp=1.05kJ/kg℃,μ=2×10-2mPas，λ=0.0289W/m℃，熱流體的進口溫度T1=150℃，熱流體、管壁及垢層熱阻可忽略，現(xiàn)按下圖方式進行操作，求熱流體的出口溫度T。4．現(xiàn)有兩個完全相同的列管式換熱器，內(nèi)有180根φ19×1.264.解：兩換熱器A、B；均為1=68.4W/m2℃A=180×3×3.14×0.016=27.1m2

華東理工化工原理白皮書第6章解答課件27KA=68.4×27.1=1854W/℃℃換熱器A:逆流qm2Cp2(t’-t1)=KA(T1-t’)℃Ta=T1-(t’-t1)=150-(121.3-30)=58.7℃換熱器B:并流Tb-t2=0.05℃KA=68.4×27.1=1854W/℃28Tb=T1-t2+t’=150+121.3-t2=271.3-t2271.3-2t2=0.05得t2=135.48℃Tb=135.53℃℃華東理工化工原理白皮書第6章解答課件29本次講課習(xí)題：第六章34，36本次講課習(xí)題：30傳熱章練習(xí)：一、填空1．在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過程中，熱流量Q沿半徑增大方向

，熱流密度q沿該方向

，（增大，減少，不變）。2．在一維定態(tài)傳熱過程中，二層的熱阻分別為R1和R2，推動力為Δt1和Δt2，若R1<R2，則推動力Δt1

Δt2，(>,=,<),(Δt/R)1

(Δt/R)2

(Δt1+Δt2)/(R1+R2)。3．為對某管道保溫，現(xiàn)需將兩種導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1>λ2，δ1=δ2，則應(yīng)該將導(dǎo)熱系數(shù)為

的材料包于內(nèi)層，更有利于保溫。傳熱章練習(xí)：31解答：一、1．不變，減少。2．<,=,=。3．λ2解答：324.對流對傳熱的貢獻是

。5.對流給熱時，α∝Δta，q∝Δtb（Δt=t-tw），當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)強制高度湍流時，a=

，b=

；當(dāng)蒸汽在管外冷凝(層流)時a=

，b=

；大容積飽和核狀沸騰時，a=

，b=

。6.水在列管換熱器的管程內(nèi)流動，其Re>104，當(dāng)流量增加一倍，管徑不變，則α為原來的

倍；將管徑減小一半，流量不變，則α為原來的

倍；若流量、管徑不變，而將管程數(shù)增加一倍，則α為原來的

倍。（忽略物性變化）7．用飽和水蒸氣在套管換熱器內(nèi)加熱冷空氣，此時，管壁溫度接近于

的溫度。4.對流對傳熱的貢獻是33解答：一、4.流動流體的載熱使壁面處溫度梯度增加5．0，1；-0.25，0.75；2.5，3.56．20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.747．蒸汽側(cè)解答：348．蒸汽冷凝分

狀冷凝和

狀冷凝，工業(yè)設(shè)計時按

狀冷凝考慮；大容積飽和沸騰分

狀沸騰和

狀沸騰，操作應(yīng)控制在

狀沸騰下進行。9．某無相變逆流傳熱過程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmCp)2/(qmCp)1=1，則Δtm=

。10．用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），若保持加熱蒸汽壓降和冷流體t1不變，而增加冷流體流量qm2，則t2

，Q

，K

，Δtm

。8．蒸汽冷凝分狀冷凝和狀冷凝，工業(yè)設(shè)35解答：一、8．滴，膜，膜；核，膜，核9．Δtm=Δt1=Δt2=T1-t2=30℃10．Q=KAΔtm↓,↑,↑,↑解答：3611．冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢層時相比，結(jié)垢后換熱器的K

，Δtm

，t2

，Q

。（上升，不變，下降，不確定）。12．冷熱流體的進出口溫度t1，t2，T1，T2相同時，Δtm并

Δtm逆(>,=,<)。13.利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度T1、T2及流量qm1不變。今因冷卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務(wù)，提高冷卻水的流量qm2，則K

，Δtm

，Q

。(上升，不變，下降，不確定)。11．冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，37解答：一、11．↓,↑,↓,↓12．≤13．Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAΔtm↑,↓,不變解答：38二、作圖題：1．某換熱器原工況操作線如圖，試將新工況操作線定性畫在原圖中，并證明之。二、作圖題：39二、1.解：二、1.解：402．某逆流換熱器的(qmCp)2<(qmCp)1，試定性繪出兩種流體沿傳熱面的溫度分布曲線及操作線。2．某逆流換熱器的(qmCp)2<(qmCp)1，試定性繪出412.2.423．試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。3．試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。433.3.44三、找錯請將下面各結(jié)論(劃線部分)中的錯誤結(jié)論找出。1．熱輻射中，(A)灰體是一種理想物體，(B)黑體也是一種特殊的灰體，(C)溫度相等時，黑體與灰體的輻射能力相同，(D)對太陽能的輻射，實際物體也可看作灰體。2．某逆流換熱器，已知(qmCp)2/(qmCp)1=∞，(A)此時冷流體的進、出口溫度近似相等，(B)該條件下的平均傳熱推動力決定于（T2-t1），若繼續(xù)增加冷流體流量，(C)平均推動力Δtm將下降，(D)但熱流量Q仍能明顯上升。三、找錯45三、解：1.C,D2.D有所上升，因K↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)T2↓三、解：1.C,D46四、計算題1．進入某間壁式換熱器的冷、熱流體溫度為t1=50℃,T1=200℃,已知換熱器的總熱阻1/KA=0，試求下列條件下冷流體的出口溫度。①并流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；②逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=2；③逆流操作(qmCp)2/(qmCp)1=0.5。四、計算題47四、1.解：①t2=T2=℃②T2=t1=50℃,℃③t2=T1=200℃四、1.解：①t2=T2=482．有一單程列管式換熱器,其管束由269根長3m，d=25mm的管子組成?，F(xiàn)欲用此換熱器將流量為8000kg/h的常壓空氣從10℃加熱至110℃,已知定性溫度下,空氣的Cp=1.01kJ/kg℃,μ=2.01×10-2mPas,λ=2.87×10-2W/m℃,試問:若殼程通120℃飽和蒸汽，此換熱器是否適用？（蒸汽管壁及垢層熱阻可忽略不計）。2．有一單程列管式換熱器,其管束由269根長492.解：=65.8W/m2℃K≈α2=65.8W/m2℃2.解：50=41.7℃A換熱器=269×3×3.14×0.025=63.4m2<A計該換熱器不適用華東理工化工原理白皮書第6章解答課件513．某臺傳熱面積為25m2的單程列管式換熱器，在管程內(nèi)水逆流冷卻熱油，原工況下，水的流量為2kg/s，比熱為4.18kJ/kg℃,進出口溫度分別為20℃和40℃，熱油的進出口溫度分別為100℃和50℃，熱油的給熱系數(shù)=500W/m2℃?，F(xiàn)將冷水的流量降為1.2kg/s，同時因管子滲漏而堵塞該部分管子，使管子根數(shù)為原來的0.8倍，已知冷水的管內(nèi)的Re>104,物性的變化、管壁及垢層熱阻可忽略，試求新工況下，冷、熱流體的出口溫度(冷、熱流體的進口溫度及熱流體的流量不變)。3．某臺傳熱面積為25m2的單程列管式換熱器，在管程內(nèi)水逆流523.解：原工況：=43.28℃qm1Cp1=0.4qm2Cp2=0.4×2×4180=3344W/℃

=154.5W/m2℃℃3.解：原工況：53新工況=131.1W/m2℃A’=0.8A=0.8×25=20m2

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