化工原理模拟试题

1化工原理模拟试题（一）一、 选择题(20 分，每小题 2 分)1 离心泵的调节阀开大时， A 吸入管路阻力损失不变 B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小 D 泵工作点的扬程升高2 在完全湍流时（阻力平方区） ，粗糙管的摩擦系数数值 A 与光滑管一样 B 只取决于 Re C 取决于相对粗糙度 D 与粗3 已知 SO2 水溶液在三种温度 t1、t 2、t 3 下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E 2=0.011atm、E 3=0.00625atm，则 A t1t2 C t1t2 D t3空气 ） （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？3 （15 分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为833.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度 H1为 4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度 H2 为 5m。当输水量为36m3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg，压力表读数为2.452105Pa，泵的效率为 70%，水的密度为 1000kg/m3，试求：HH1H23（1）两槽液面的高度差 H 为多少？（2）泵所需的实际功率为多少 kW？（3）真空表的读数为多少 kgf/cm2？4 （15 分）某填料吸收塔用含溶质 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶02.x组分，采用液气比 L/V=3，气体入口质量分数 回收率可达 。已1.y90.知物系的平衡关系为 y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至 ，试求：035.2x（1） 可溶组分的回收率 下降至多少？（2） 液相出塔摩尔分数 升高至多少？1x4化工原理模拟试题（二）一、填空题（20 分，每空 1 分）1 流体流动的连续性方程是_；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程是_。2 由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻愈_ ，其两侧的温差愈_。3 一个工程大气压等于_Pa；等于_mmH 2O 柱。4 当地大气压为 745mmHg，侧得一容器内的绝对压强为 350mmHg，则真空度为_mmHg；侧得另一容器内的表压强为 1360mmHg，则其绝对压强为_mmHg。5 离心泵的工作点是_曲线与_曲线的交点。6 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的_倍。7 气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是_，而表示传质任务难易程度的一个量是_。8 恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括_和_。9 一般来说，两组分的等分子反向扩散体现在_单元操作中，而 A 组份通过 B 组份的单相扩散体现在_操作中。10 间壁换热器管壁温度 tw 接近_ ；总传热系数 K 的数值接近_ 。二、选择题（20 分，每题 2 分）1 流体流动时的摩擦阻力损失 hf 所损失的是机械能中的_项。A 位能 B 静压能 C 总机械能 D 动能2 已知 q=1.1，则加料液中液体量与总加料量之比为_。A 0.1:1 B 1.1:1 C 1: 1.1 D 1:13 某二元混合物，=3，全回流条件下 n=0.3，则 n-1=_。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.7944 某液体在内经为 d0 的水平管路中稳定流动，其平均流速为 u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为 d2(d2=d0/2)的管子时，其流速为原来的_倍。5A 2 B 4 C 8 D 165 离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生_。A 气缚现象 B 汽化现象 C 气浮现象 D 汽蚀现象6 傅立叶定律是_的基本定律。A 对流传热 B 热传导 C 总传热 D 冷凝7 已知湿空气的下列参数，利用 H-I 图可以查得其它未知参数。A (tw，t) B (I，t w ) C (p，H) D (td，H) 8 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用_流程。A 平流加料 B 并流加料 C 逆流加料 D 双效三体并流加料9 在恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一时刻所得滤液量_。A 增大至原来的 2 倍 B 增大至原来的 4 倍C 增大至原来的 倍 D 增大至原来的 1.5 倍10 一定流量的液体在一 252.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一 192mm 的直管，则其 将变为_。A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 三、计算题（60 分，每题 15 分）1 在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 1000kmol/h，含苯 0.4，要求塔顶馏出液中含苯 0.9（以上均为摩尔分率） ，苯的回收率不低于 90%，泡点进料，泡点回流。已知 =2.5，取回流比为最小回流比的 1.5 倍。求：(1) 塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成xw；(2) 最小回流比；(3) 精馏段操作线方程；（4）从与塔釜相邻的塔扳上下降的液相组成为多少？2 在一单程列管式换热器中，欲用水将 15000kg/h 的煤油从 140冷却到 40，水的进、出口温度分别为 30和 40，两流体逆流流动。煤油的平均比热容为 2.3kJ/(kg)，水的平均比热容为 4.187 kJ/(kg)。若换热器的总传热系数为 300W/(m2) ，试求：（1）冷却水的流量；（2）换热器的对数平均温度差 tm；（3）换热器的传热面积 S。3 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨 5%（体积）的空气氨混合气中的氨，已知混合气量为 2826m3/h（标准状况） ，气体空塔速度为 1m/s，平衡关系为Y=1.2X，以摩尔比为推动力的气相体积总传质系数 KYa=180kmol/m3h，吸收剂用量为最小用量的 1.4 倍，要求吸收率为 98%，试求：（1）溶液的出口浓度 X1（摩尔比） ；（2）气相总传质单元高度 HOG；（3）气相总传质单元数 NOG；4 用离心泵把 20的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 76mm2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为 24.66103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）6的能量损失可分别按 与 计算，由于管径不变，故21,uhf 2,10uhf式中 u 为吸入或排出管的流速 m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07103Pa（表压） 。试求：（1）水在管内的流速 u；（2）泵的有效功率；（3）已知泵的效率为 60%，求操作条件下泵的轴功率。化工原理模拟试题（三）一、 选择题(20 分，每小题 2 分)1 用一气蚀余量为 3m 的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为 1.5m 液柱，则此泵的安装位置必须。A 高于塔底液面 4.5m 的上方 B 高于塔底液面 1.5m 的上方C 低于塔底液面 4.5m 的下方 D 低于塔底液面 3.0m 的下方 2 过滤基本方程式是基于推导出来的。A 滤液在介质中呈湍流流动 B 滤液在滤渣中呈层流流动C 滤液在滤渣中呈湍流流动 D 滤液在介质中呈层流流动3 在完全湍流时（阻力平方区） ，粗糙管的摩擦系数 数值。A 只取决于 Re B 与光滑管一样C 取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。A 物性影响 B 流动状态 C 对流传热 D 自然对流影响5 实际生产中沸腾传热过程应维持在区操作。A 自然对流 B 强制对流 C 膜状沸腾 D 泡状沸腾6 已知 SO2水溶液在三种温度 t1、 t2、 t3下的亨利系数分别为E1=0.00625atm、E 2=0.011atm、E 3=0.0035atm，则。A t3t 2 B t1t 2 C t1t 2 D t3t 1 7 已知湿空气的下列参数，利用 H-I 图可以查得其它未知参数。A (p,H) B (td,t) C (tw,t) D (I,tW) 8 精馏的操作线是直线，主要基于以下原因。A 恒摩尔流假定 B 理想物系C 塔顶泡点回流 D 理论板假定9 离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生。A 汽化现象 B 汽蚀现象 C 气缚现象 D 气浮现象710 对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，则其湿球温度。A 愈高 B 愈低 C 不变 D 不一定二 填空题（20 分，每空 1 分）1 在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2 对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，在吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数，传质推动力。 （增大、减小、不变）3 离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。4 水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的 2 倍，则其对流传热系数约为原来的倍；管径改为原来的 1/2 而流量相同，则其对流传热系数约为原来的倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）5 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1b 2b 3，导热系数 1 2 3，在稳定传热过程中，各层的热阻，各层导热速率。6 分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的 q值最大，分离所需的总理论板数。7 恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8 流体流动的连续性方程是；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为。9 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的倍。10 在 1atm 下，不饱和湿空气温度为 295K，当加热到 375K 时，相对湿度，露点。(增高、降低、不变)三 计算题（60 分）1 (15 分)在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为 2.47，饱和蒸汽进料。已知进料量为200kmol/h，进料组成为 0.4（摩尔分率） ，回流比为 6，塔顶馏出液中苯的回收率为 0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率为 0.95。试求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；（2）精馏段操作线方程；(3)回流比与最小回流的比值；（4）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为 0.6，全凝器液相组成为 0.98，求由塔顶第二块板上升的气相组成？2（15 分）一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为 6m，直径为 252mm。冷却水在管内流过，并从 17C 被加热到 37C。流量为 1.25kg/s，温度为 72C 的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体，烃蒸汽的冷凝潜热为 315KJ/Kg。已测得：蒸汽冷凝传热系数 0=800w/（m 2C） ，管内侧热阻为外侧热阻的 40%，污垢热阻为管内侧热阻的 70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为 4.18KJ/（KgC） 。试计算：（1）冷却水用量；（2）换热管的总根数。（传热面积以外表面为基准） 。83 （15 分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，其中压力表之后的管路长度为80m，管路摩擦系数为 0.03，管路内径为0.05m，水的密度为 1000Kg/m3，泵的效率为0.85，输水量为 15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg；（2）泵轴功率，Kw；（3）压力表的读数，Pa。4 （15 分）一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分 A.已知操作条件下气相总传质单元高度为 1.5m，进塔混合气组成为 0.04（A 的摩尔分率，下同） ，出塔尾气组成为 0.0066，出塔水溶液浓度为 0.0134，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至 0.0033，求出此时填料层高度？化工原理模拟试题（四）一、选择题（20 分，每题 2 分）1 流体流动时的摩擦阻力损失 hf 所损失的是机械能中的_项。A 位能 B 静压能 C 总机械能 D 动能2 离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生_。A 气缚现象 B 汽化现象 C 气浮现象 D 汽蚀现象3 某液体在内经为 d0 的水平管路中稳定流动，其平均流速为 u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为 d2(d2=d0/2)的管子时，其流速为原来的_倍。A 2 B 4 C 8 D 164 过滤基本方程式是基于推导出来的。A 滤液在介质中呈湍流流动 B 滤液在滤渣中呈湍流流动C 滤液在介质中呈层流流动 D 滤液在滤渣中呈层流流动H=20mH1=2m95 在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的_在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速C 采用过热蒸气以提高蒸气温度D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积6 已知 q=1.1，则加料液中液体量与总加料量之比为_。A 0.1:1 B 1.1:1 C 1: 1.1 D 1:17 精馏的操作线是直线，主要基于以下原因。A 理论板假定 B 理想物系C 恒摩尔流假定 D 塔顶泡点回流8 物料的平衡水分一定是_。A 非结合水分 B 自由水分 C 结合水分 D 临界水分9 傅立叶定律是_的基本定律。A 对流传热 B 热传导 C 总传热 D 冷凝10 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的方法是_。 A 液相中易挥发组分进入汽相 B 汽相中难挥发组分进入液相C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但易挥发组分较多D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生二 填空题（20 分，每空 1 分）1 在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2 相对挥发度 =1，表示不能用 分离，但能用 分离。3 流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区） ，其摩擦系数随 和 而变。完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于 。4 水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的 2 倍，则其对流传热系数约为原来的倍；管径改为原来的 1/2 而流量相同，则其对流传热系数约为原来的倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）5 导热系数的单位为 ，对流传热系数的单位为 ，总传热系数的单位为 。6 分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的 q值最大，分离所需的总理论板数。7 恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8 流体流动的连续性方程是；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为。109 易溶气体溶液上方的分压 ，难溶气体溶液上方的分压 ，只要组份在气相中的分压 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。10 在 1atm 下，不饱和湿空气温度为 295K，当加热到 375K 时，相对湿度，露点。(增高、降低、不变)三 计算题（60 分）1 (15 分) 一精馏塔，原料液组成为 0.5（摩尔分率） ，饱和蒸气进料，原料处理量为 100kmol/h，塔顶、塔底产品量各为 50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求： （1） 塔顶、塔底产品组成；（2） 全凝器中每小时冷凝蒸气量；（3） 蒸馏釜中每小时产生蒸气量（4） 若全塔平均 =3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率 Eml=0.6，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。2（15 分）有一换热器，管内通 90的热流体，膜系数 为 1100 ，1Cmw2/管外有某种液体沸腾，沸点为 50，膜系数 为 5800 。试求以下两22/种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005 wCm/23 （15 分）如本题附图所示，用泵 2 将储槽 1 中密度为1200kg/m3 的溶液送到蒸发器3 内，储槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg（真空度） 。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m，输送管道的直径为 68mm4mm，送料量为 20m3/h，溶液流经全部管道的能量损失为 120J/kg，试求：（1）泵的出口管路中流体的流速；（2）泵的有效功率；（3）若泵的效率为 65%，求泵的轴功率。4 （15 分）有一填料吸收塔，在 28及 101.3kPa，用清水吸收 200m3/h 氨-空气混合气中的氨，使其含量由 5%降低到 0.04%（均为摩尔%） 。填料塔直径为0.8m，填料层体积为 3 m3，平衡关系为 Y=1.4X，已知 Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的 80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大 10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）11化工原理模拟试题（五）一 （16 分）选择题（每题只许选一个答案）（1）孔板流量计的孔流系数 C0 当 Re 增大时，其值 。A 总在增大 B 先减小，后保持为定值 C 总在减小 D 不定（2）某液体在内径为 d0 的水平管路中稳定流动，其平均流速为 u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为 d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降p 为原来的 倍。A 4 B 8 C 16 D 32（3）一定流量的液体在一252.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一192mm 的直管，则其将变为 。A 1259 B 1496 C 1585 D 1678（4）某二元混合物，其中 A 为易挥发组分，液相组成 xA=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成 yA=0.7，相应的露点为 t2，则A t1=t2 B t1t2 D 不确定（5）精馏操作时，若 F、 D、x F、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成 xD 变化为A 变小 B 变大 C 不变 D 不确定（6）已知 SO2 水溶液在三种温度 t1、t 2、t 3 下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E 2=0.011atm、E 3=0.00625atm，则A t1t2 C t1t2 D t3空气 ） （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？3 （20 分）某填料吸收塔进塔混合气体中含苯 5%（体积百分数） ，其余为惰性气体。吸收塔操作压强为 780mmHg，温度为 25 ，进塔混合气体流量为1000m3/h，苯回收率为 95%。吸收剂为不含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的 1.5 倍。气液逆流流动，系统平衡关系为 Y=0.14X（式中 Y、X 均为摩尔比） ，气相体积总传质系数为 Kya=125kmol/m3h，煤油的平均分子量为170kg/kmol，塔径为 0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少 kg/h？（2）煤油出塔浓度 X1 为多少？（3）填料层高度为多少 m？（4）吸收塔每小时回收多少kmol 苯？（5）欲提高回收率可采用哪些措施？并说明理由。4 （20 分）在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 1000kmol/h，含苯 0.4，要求塔顶馏出液中含苯 0.9（以上均为摩尔分率） ，苯的回收率不低于 90%，泡点进料，泡点回流。已知=2.5，取回流比为最小回流比的 1.5 倍。试求：（1）塔顶产品量 D、塔底残液量 W及组成 xw；（2）最小回流比；（ 3）精馏段操作线方程；（ 4）提馏段操作线方程；（5）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少化工原理传热部分模拟试题及答案 一填空(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温 度 值 。(2) 热 传 导 的 基 本 定 律 是 傅 立 叶 定 律 。 间 壁 换 热 器 中 总 传 热 系 数 K 的 数 值 接 近于 热 阻 大 （ 大 、 小 ） 一 侧 的 值 。 间 壁 换 热 器 管 壁 温 度 tW接 近 于 值 大 （ 大 、小 ） 一 侧 的 流 体 温 度 。 由 多 层 等 厚 平 壁 构 成 的 导 热 壁 面 中 ， 所 用 材 料 的 导 热 系 数愈小 ， 则 该 壁 面 的 热 阻 愈 大 （ 大 、 小 ） ， 其 两 侧 的 温 差 愈 大 （ 大 、 小 ） 。(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的温差愈 小 。(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。(5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 14、 采用浮头式 或 U 管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1b2b3，导热系数 1 R2 R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。(7) 物体辐射能力的大小与 黑度 成正比，还与 温度的四次方 成正比。(8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热式 。(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状沸腾 三个阶段。实际操作应控制在 泡核沸腾 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 增加 。(10) 传 热 的 基 本 方 式 有 传 导 、 对 流 和 辐 射 三 种 。 热 传 导 的 基 本 定 律 是傅 立 叶 定 律 其 表 达 式 为 dQ= - 。snt(11) 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的 2 倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的 1/2 而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）(12) 导热系数的单位为 W/（m） ，对流传热系数的单位为 W/（m 2） ，总传热系数的单位为 W/（m 2） 。二、选择1 已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度D耐火砖的黑度。A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由 20升至 80，现需空气流量增加为原来的 2 倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定3 一定流量的液体在一252.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一 192mm 的直管，则其将变为 D 。A 1259 B 1496 C 1585 D 16784 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响5 在蒸气 空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的B在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积6 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为 50，现因某种原因，两者的温度各升高 100，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该B。A 减小 B 增大 C 不变7 在单效蒸发器中，将某水溶液从 14%连续浓缩至 30%，原料液沸点进料，加热蒸汽的温度为 96.2，有效传热温差为 11.2，二次蒸气的温度为 75.4，15则溶液的沸点升高为 D 。A 11.2 B 20.8 C 85 D 9.68 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用B流程。A 并流加料 B 逆流加料 C 平流加料 D 双效三体并流加料三、计算1 试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。已知： 球体oR半径，m； 球体表面的恒定温度，； 每单位球体体积在单位oToq时间内所产生热量， ； 球体材料的导热系数，)/(3hmJo。)/(ChJ解： 球体积 ， 球表面积 34rV24rA根据傅立叶热传导公式：drtdrtAqroo234所以 tdo积分上式得： ooTRrdtq3)()(212ooo)(62rRqToo2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为 3m，直径为 252mm。水以 0.7m/s 的流速在管内流过，并从 17被加热到 37。流量为 1.25kg/s、温度为 72烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为 315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数 0=800W/(m2)，管内侧热阻为外侧的 40%，污垢热阻又为管内侧热阻的 70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准） ；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为 4.18kJ/(kg)解 ： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准） ，S 1；由题意知，水以 0.7m/s 的流速在管内流过，欲求 S1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。两流体交换的热量为：kwrWQh394152.16又 ， ，)(12tCWQpcCkgJpc/18.4则 stc /73.)3(.9单管内水的流量为： skgudc /243.01.02.785.421 每 程 所 需 管 子 数 为 ： .193.01cWn取 每 程 管 子 数 为 20， 则 每 程 所 能 提 供 的 传 热 外 表 面 积 为 ：211 71.4205.l mdSo (2) 换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。motKQ由题给数据， CmWoooo2/.476)8014.7801.(1).4.(Ctt 25.3721ln)()(ln21则任务所需的传热外表面积为：2.185.46.09mtKQSmolnd换热管总根数为： 4.793025.18lSo取 n(2)换 热 器 的 管 程 数 。由 题 意 管 程 数 为 ： 41nNt173 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为 20和 110。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为 45和 40，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至 38，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（ 水 空气 ） （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？解： 使用初期 使用一年后110 40 110 2T45 20 38 20（1）空气出口温度 2T题意可得：使用初期 mphpc tKSTCWtQ)()(2112（1）使用一年后 phpc tt )()(2112（2）两式相比（2）/（1） ，得 )045(38)401()0(2 T则： =59.62T（2）总传热系数 K/CttTtm 2.546.397ln.206.59381ln).()( .36l05l)()(211方程(2)式/(1)式，得： 故 2.54)24(K%0.K（3）冷热流体的出口温度 2Tt及一年后 （3）mphpc tSTCWtQ )()(211（4）K2方程（4）式/（3） ，得：201ln)()(2.54038)(6.591022 TttT18整理前半式的方程 （5）22179.063Tt又因 ， ， 故 空 气水 空 气K1空空 K由等比定理 20ln)()(2.5496.510)()(2 TttT则 .42lnTt整理得， （6）2153t联立（5）和（6） ，可得： ， Ct4.9CT5.72（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？tm 3.65.780ln.205.71ln).()4.90(则 4.136mtQ4 有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100；冷方：为生垢液体升温， ， 。Ct201t62(1) 在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1：2。 问：a 那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；b 清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？(2) 在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。 问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析） 。注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。解：(1) a 垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取决于热阻大的一方。管程宜走生垢液体，便于清洗，便于增大流速，可能减少垢层沉积在管子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。b 维持 不变时：mtA,清洗前传热量 （1）mhtKAWQ清洗后传热量 （2）219（1）式与（2）式比较得： K2清洗前后总热阻的差值是污垢热阻 sRKs 211所以 %50.12KRs总(2) 在操作中，调节生垢液体流量，企图减少垢层厚度来增加换热量，是不能满足的，因为生垢液体以为湍流，再增加流量时，所增加的换热量决不能与所需要的热量相当，这时会使出口温度下降。只有调节饱和蒸汽的温度来增加，使其满足热负荷的要求。mt假设垢层热阻的增加，使其换热量减少一半， （换热量再减少即不能操作） ，这时蒸汽的温度提高到 160即可满足要求。假设垢层的生成，其传热面积的变化忽略不计，而传热系数下降一半，则推动力 增加一倍，这样即可满足其换热器的热负荷12026016mt不变。5 有一换热器，管内通 90的热流体，膜系数 为 1100 ，管外有某1Cmw2/种液体沸腾，沸点为 50，膜系数 为 5800 。试求以下两种情况下22/的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为 0.005wCm/2解：忽略管壁热阻，并假设壁温为 wT（1） 当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：21tTw58019wT则 Cw4.56（2） 同理021RtTw05.8109wT则 CTw84由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。6 流量为 2000kg/h 的某气体在列管式换热器的管程流过，温度由 150降至2080；壳程冷却用水，进口温度为 15，出口温度为 65，与气体作逆流流动，两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热膜系数远小于冷却水侧的对流传热膜系数，管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计，气体平均比热为1.02kJ/kg，水的比热为 4.17kJ/kg，不计温度变化对比热的影响，试求：（1）冷却水用量；（2）如冷却水进口温度上升为 20，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？（3）此时的出口水温将为多少？（4）此时的冷却水用量为多少？解：（1）冷却水用量；)()(2112TCWtQphpc )805.0567.4kgc/8（2）如冷却水进口温度上升为 20，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？原情况 miiphpc tStKTCWtQ )()(2112(1)新情况 iiphpc ttt )()(2112(2)因 ， ， 换热器与气体的情况未变， 空 气水 空 气K则 ， 故 QiiiiS mtCtm752)180()651(2ttt 则 ， （ 2， 则 用算术平均值合适）Ct602 1tmt对新情况下的热量进行衡算， )8015(2.0)6(7.4WQ故 hkgWc/857 在套管换热器中用 120的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为 4000kg/h，比热容为 1.9kJ/(kg)，温度从 30升至 60。蒸汽冷凝传热系数为 1104W/(m2)，换热管内侧污垢热阻为 4104 m2/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为542mm 的钢管，有效长度为 12m。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为 2204kJ/kg） ；（2）管21内苯的对流传热系数 i；（3）当苯的流量增加 50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？（4）若想维持苯的出口温度仍为 60应采取哪些措施？作出定量计算。解：（1）饱和蒸汽流量；hkJtCWrQpch /1028.)360(9.14)( 512 hkgrh /.035.（2）管内苯的对流传热系数 i；212112 lnln)()( tTSKtTSKttCQ oomopc （整理得 （1）pcoWSKtT21ln2036.2054. mLdSo5.61lnl2tT)/(420.03.945. 2CkwKo （2）ioisodR5041405.421i)/(82Cmwi （3）苯的流量增加 50%，苯的出口温度为若干)/(1.8095).1()5.( 28080 Cmwii 将其代入（2）式得 )/732Ko代入（1）式得 34.019.54063.12lnt解得 Ct.562（4）若想维持苯的出口温度仍为 60应采取哪些措施？作出定量计算。（a） 将管子加长， 由（1）式得22pcoCWSK405.6123ln24.7.3109 mSo dLo 5)4/(.)/(（b） 提高加热蒸气压强（温度）34.019.54062.63lnT解得 C18 一废热锅炉，由 252 锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为 227，管内走合成转化气，温度由 575下降到 472。已知转化气一侧 i=300W/m2K，水侧 o=10000W/m2K，钢的导热系数为 45W/mK，若忽略污垢热阻，试求：(1)以内壁面为基准的总传热系数 Ki;(2)单位面积上的热负荷 q(W/m2);(3)管内壁温度 TW及管外壁温度 Ti;(4)试以计算结果说明为什么废热锅炉中转化气温度高达 500左右仍可使用钢管做换热管。解：（1）K i025.1023.4531dbKimiii 所以 Wi 2/.89（2）q mitSKQ5.293.82745ln)()7(2.89it2/./.40mkW（3） 管内壁温度 TW 及 管外壁温度 Ti因为 01271275SbSimiWi 23251072345.213075iiWTT由上述方程可解出 ， CW8.7Ci.（4）由计算结果可知，钢管的内外壁温度接近水侧沸腾的温度，即接近于热阻小的一侧流体的温度。尽管废热锅炉中转化气温度高达 500左右，而钢管的温度小于 238，故仍可在此高温下使用钢管做换热管。9 水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为 350K，水的进出口温度分别为 290K 及 295K，若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？解：求 =2， =？u2t以知 ， ， ， 水湍流流动，需对Kw350t2901Kt295水侧作热量恒算可求 。一般情况，水的进出口温差小于 10，那么温度对物2t性参数影响较小，因此可以认为水的物性参数保持不变。由题意知，流速改变前： mpcpc tSCWtQ)2905()(12（1）流速改变后： pcpc ttt )()(212（2）流速改变前 流速改变后350K 350K 350K 350K290K 295K 290K 2t则 Ctm 5.72)9350()9350(2412ttt 又 （3）4.08.0)()(023.piud因物性参数不变，则：（4）7.1)(8.0.u（1）/（2） ，并将各参数带入，可得：2424107.5)290(5tt Kt.210 现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从 420K 降到 370K，水进口温度为 285K，出口温度为 310K。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变） ，求油及水的出口温度。解： 420K 370K 5.972)8370()140(mt310K 285K对体系进行热量恒算，mpwpo tKSCWC)285310()304(所以， popopo CKSCt 95.107)74(（1）pwpwKSCKS9.3)285310(.7（2）冷却器长度增加一倍后，420K T2t2 285K假设： 135221ttm则 mpwpo tKStCWTC)8()40(22所以， （3）)40(135)( 22tTStKpopom（4）)85()85(22tCtpwpw（1）=（3） 1.95= 20)135(Tt（5）25（2）=（4） 3.9= 285)13(ttT（6）解（5）和（6）方程，得： T2 =341.74K t2 =324.13K87.9513.401t 74.674.312， 则 用算术平均值合适。mt11 某工厂有一台列管式换热器，每小时将一定量的气体从 80冷到 60，冷却水温度由 20升到 30，气体在管内流过，冷却水在管外与气体成逆流。经核算，该换热器的传热系数 ，现生产需要气体出口温度更低，)/(402CwK有人提出将一结构及大小与已用一台完全一样的换热器并联使用，气体量与原一台时相同，只是分成相等的两股送入，冷却水进出每个换热器的温度仍与原来的一样。试计算：（1）此时气体的出口温度为多少？（2）两台换热器应如何安排才能把气体冷却到更低的温度？设：气体处理量与冷却水进出口温度都不变，忽略管壁与冷却水热阻，气体温度改变引起的物性改变也忽略不计。解：一台换热器情况：452)06()380(2)()(11 tTttm所以 SStKQm45又因 pgpgp