化工原理第四章復(fù)習(xí)題(附答案)

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化工原理第四章復(fù)習(xí)題

化工原理第四章復(fù)習(xí)題(附答案)

一、選擇題

1.間壁傳熱時(shí)，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

2.翅片管換熱器的翅片應(yīng)安裝在()。

A.α小的一側(cè)

B.α大的一側(cè)

C.管內(nèi)

D.管外

3.穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，如下圖，試比較第一層

的熱阻R1R2R3()。

A.R1

(R2+R3)B.R1(R2+R3)C.R1=(R2+R3)D.無法比較

4.在反應(yīng)器的單根冷卻蛇管內(nèi)通冷卻水，其進(jìn)、出口溫度分別為ｔ

12

穩(wěn)定流過,借攪拌器作用，使熱流體保持均勻溫度T(T為熱流體出口溫度)，如冷卻蛇管長度增大一倍,其它條件不變,問出口水溫ｔ2()。

A.增大

B.減小

C.不變

D.不一定

5.套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，假使蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí):

（1）傳熱系數(shù)K應(yīng)A增大B減小C基本不變()

（2）空氣出口溫度A增大B減小C基本不變()

（3）壁溫A增大B略有減小C基本不變()

6.工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是（）。

A.增加熱阻，減少熱量損失；

B.儉約鋼材、加強(qiáng)美觀；

C.增加傳熱面積，提高傳熱效果。

7.蒸汽冷凝時(shí)，膜狀冷凝的α()滴狀冷凝的α。

A.等于

B.大于

C.小于

8.導(dǎo)熱是（）熱量傳遞的主要方式。

A.固體中

B.液體中

C.氣體中

9.熱量傳遞的基本方式是（）。

A.恒溫傳熱和穩(wěn)態(tài)變溫傳熱字

B.導(dǎo)熱給熱和熱交換

C.氣化、冷凝與冷卻

D.傳導(dǎo)傳熱、對(duì)流傳熱與輻射傳熱

10.在比較多的狀況下，特別是液－液熱交換過程中，熱阻尋常較小可以忽略不計(jì)的是（）。

A.熱流體的熱阻

B.冷流體的熱阻

C.冷熱兩種流體的熱阻

D.金屬壁的熱阻

11.傳熱速率公式q＝KAΔt

mΔtm）。

A.器壁內(nèi)外壁面的溫度差

B.器壁兩側(cè)流體對(duì)數(shù)平均溫度差

C.流體進(jìn)出口的溫度差

D.器壁與流體的溫度差

12.湍流體與器壁間的對(duì)流傳熱（即給熱過程）其熱阻主要存在于（）。

A.流體內(nèi);

B.器壁內(nèi);

C.湍流體滯流內(nèi)層中;

D.流體湍流區(qū)域內(nèi)。

13.對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器，已知α1＝116)2KmW?，α2＝11600)2KmW?，要提高傳熱系數(shù)（K），最簡單有效的途徑是（）。

A.設(shè)法增大α1；

B.設(shè)法增大α2；

C.同時(shí)增大α1α2。

14.用飽和水蒸汽加熱空氣時(shí)，傳熱管的壁溫接近（）

A.蒸汽的溫度；

B.空氣的出口溫度；

C.空氣進(jìn)、出口平均溫度

15.間壁兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，要提高K值，關(guān)鍵在于提高對(duì)流傳熱系數(shù)（）之值。

A.大者；

B.小者；

C.兩者；

16.在間壁式換熱器內(nèi)用飽和水蒸汽加熱空氣，此過程的總傳熱系數(shù)K值接近于（）。

A.α蒸汽

B.α空氣

C.α蒸汽與α空氣的平均值

化工原理第四章復(fù)習(xí)題

17.對(duì)流傳熱僅發(fā)生在（）中。

A.固體

B.靜止的流體

C.滾動(dòng)的流體

18.穩(wěn)定的多層平壁的導(dǎo)熱中，某層的熱阻愈大，則該層的溫度差（）。

A.愈大

B.愈小

C.不變

19.流體與固體壁面間的對(duì)流傳熱，當(dāng)熱量通過滯流內(nèi)層時(shí)，主要是以（）方式進(jìn)行的。

A.熱傳導(dǎo)

B.對(duì)流傳熱

C.熱輻射

20.物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，一般來說：金屬的入（），非金的入（），液體的入（），氣體的入（）。

A.最小

B.最大

C.較小

D.較大

21.在列管式換熱器中，用水冷凝乙醇蒸氣，乙醇蒸汽宜安排走（）。

A.管程

B.殼程

C.管、殼程均可

22.穩(wěn)定傳熱是指傳熱系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度（）。

A.既隨時(shí)間而變，又隨位置而變

B.只隨位置而變，但不隨時(shí)間而變

C.只隨時(shí)間而

變，但不隨位而變。

23.對(duì)于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)設(shè)法控制在（）沸騰下操作。

A.核狀

B.穩(wěn)定的膜狀

C.不穩(wěn)定的膜狀

24.蒸汽中不凝性氣體的存在，會(huì)使它的對(duì)流傳熱系數(shù)α值（）。

A.降低

B.升高

C.不變

25.在穩(wěn)定變溫傳熱中，流體的流向選擇（）時(shí)傳熱平均溫度差最大。

A.并流

B.逆流

C.錯(cuò)流

26.（）是一種以電磁波傳遞熱能的方式。

A.傳導(dǎo)

B.對(duì)流

C.輻射

選擇題答案

1,A；2，A；3，C；4，A；5，(1)A，2),B，(3),C；6,C；7,C.；8,A；9,D；10,D；11,B；12,C；13,A；14,A；15,B；16,B；17,C；18,A；19,A；20,B,C,D，A；21,B；22,B；23,A；24,A；25,B；26，C。

二、計(jì)算題:

1．在內(nèi)管為φ1894.5mm的套管換熱器中，將流量為3500kg.h-1

的某液態(tài)烴從100℃冷卻到60℃,其平均比熱為2.38kJ.kg-1.K-1,環(huán)隙走冷卻水,其進(jìn)出口溫度分別為40℃和50℃,平均比熱水為

4.17kJ.kg-1.K-1，基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)Ko=2500w.m--2.K-1,設(shè)其值恒定,忽略熱損失。試求：

(1)冷卻水用量；

(2)分別計(jì)算兩流體為逆流和并流狀況下的平均溫差及所需管長。

解：（1）由熱量衡算得()()

1221GttCGTTCpCcphh-=-()()hkgttCTTCpCphh/7990)

4050(17.4)60100(38.23500GG1221c=--??=--

（2）（a）逆流時(shí)：WTTCGQPhh92556)60100(100038.236003500)(21=-???=-=

74.32)]

4060/()50100ln[()4060(50100)]/()ln[()(12211221===?tTtTtTtTtm℃2

0013.174.32250092556mtKQAm=?=?=

化工原理第四章復(fù)習(xí)題

mdAl91.11018914.313.1300=??==

-π

(b)并流時(shí)：91.27)]5060/()40100ln[()5060(40100)]/()ln[()(22112211===?tTtTtTtTtm℃

2

0033.191.27250092556mtKQAm=?=?=mdAl24.21018914.333.1300=??==

-π

2．某列管換熱器,用120℃水蒸汽將物料由20℃加熱至90℃,傳熱系數(shù)K＝100012--??kmW。經(jīng)

半年運(yùn)轉(zhuǎn)后,由于污垢的影響,在一致操作條件下物料出口溫度僅為80℃,現(xiàn)欲使物料出口溫度仍維持90℃,問加熱蒸汽溫度應(yīng)取何值?

解：

原：mPCCtKAttCG?=-)(12(1)

28.43)]80100/()20230ln[()80100()20230(==?mt℃

半年后：

//1/2)(mPCCtAKttCG?=-……（2）98.50)]70100/()20230ln[()70100()20230(/==?mt℃

（2）/（1）得：

28.4398.5020802070/??=--KK

12/75.70--??=kmW

K

（10分）

保持原生產(chǎn)能力,即

//

/mmtAKtKA?=?17.6175.70/28.43100)/(///=?=?=?AKtKAtmm℃17.61)]80/()20ln[(2080)]/()ln[()(//2/1/2/1///

===?TTtTtTtTtTtm

8.115/=T℃3.有一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)中的單程逆流列管式換熱器，熱空氣在管程由120℃冷卻到80℃，其對(duì)流傳熱系數(shù))/(5021KmW?=α。殼程的冷卻水的進(jìn)出口溫度分別為15℃和90℃,其對(duì)流傳熱系數(shù))/(200022KmW?=α，管壁熱阻及污垢熱阻皆忽略不計(jì)。當(dāng)空氣流量增大一倍時(shí)，試求：水和空氣的出口溫度。（忽略流體的物性參數(shù)隨溫度變化，空氣在管內(nèi)滾動(dòng)為湍流。）

解：空氣流量增加前

)/(8.48111221KmWK?=+=αα；3.45ln)()(12211221==?tTtTtTtTtm℃

mpmpmtKAttCqTTCqQ?=-=-=)()(12222111

化工原理第四章復(fù)習(xí)題

A

CqCqpmpm3.458.4875402211?==（A）

空氣流量增加后)/(1.872218.0/1KmW?==αα)/(4.8311122/1/KmWK?=+=αα

3.45ln)()(122

11221==?tTtTtTtTtm℃

//1/222/2111/)()(2m

pmpmtAKttCqTTCqQ?=-=-=15120ln)15()120(4.83)15()120(2/2/2/2/2/222/

211??=-=-TtTtAtCqTCqpmpm（B）

由式（A）與式（B）得

)15(75)120(240/2/2-=-tT（C）

15120ln)15()120(3.458.484.8340)120(2/2/2/2/2/2??=-TtTtT（D）

聯(lián)解（C）與式（D）得

6.94/2=T℃；2.110/2

=t℃

4.有一碳鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管直徑為φ89mm3.5mm，流量為2000kg/h的苯在內(nèi)管中從80℃冷卻到50℃。冷卻水在環(huán)隙從15℃升到35℃。苯的對(duì)流傳熱系數(shù))/(2302KmWh?=α，比熱容)/(86.1KKgKJCPh?=，水的對(duì)流傳熱系數(shù))/(2902KmWC?=α，比熱容)/(178.4KKgKJCPh?=。（假設(shè)總傳熱系數(shù)及比熱容隨溫度的變化忽略不計(jì)，熱損失忽略不計(jì)，忽略污垢熱阻）。試求：

①冷卻水消耗量；

②并流和逆流操作時(shí)所需傳熱面積；

③假使逆流操作時(shí)所采用的傳熱面積與并流時(shí)的一致，計(jì)算冷卻水出口溫度與消耗量。解:①熱量衡算式為

)()(1221ttcWTTcWQpccphh-=-=

熱負(fù)荷WQ43101.3)5080(1086.13600

2000?=-???=冷卻水消耗量hKgttcQWpcc/1335)

1535(10178.43600101.3)(3412=-????=-=②以內(nèi)表面積iS為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)為iK，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)λ=45W/（mK）WKmdddbdKocimihi/.1054.7089.0290082.00855.045082.00035.02301112