化工原理习题及答案

1、学习必备欢迎下载化工原理习题及答案第四章传热姓名 _ 班级 _ 学号 _ 成绩 _一、填空题：1.（ 6 分） 某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500 ,而环境温度为20 ,采用某隔热材料, 其厚度为 240mm, 此时单位面积的热损失为 _。 ( 注: 大型容器可视为平壁)*答案 *1140w2.（ 6 分） 某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500 ,而环境温度为20 ,采用某隔热材料, 其厚度为120mm, .K, 此时单位面积的热损失为 _。 ( 注 : 大型容器可视为平壁)*答案 *1000w3.（ 6 分） 某大

2、型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为150 ,而环境温度为20 , 要求每平方米热损失不大于500w,采用某隔热材料, 其导热系数.K, 则其厚度不低于_。 ( 注 : 大型容器可视为平壁)*答案 *91mm4. （6 分）某间壁换热器中, 流体被加热时, 圆形直管内湍流的传热系数表达式为_. 当管内水的流速为, 计算得到管壁对水的传热系数=2.61(kw.m.K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为,此时传热系数 =_.*答案 * =0.023( /d)Re =3.81(kw.m.K)Pr5. （6 分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内

3、湍流的传热系数表达式为_. 当管内水的流速为, 计算得到管壁对水的传热系数=2.61(kw.m.K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为,此时传热系数 =_.*答案 * =0.023( /d)RePr =5.26(kw.m.K)6. （ 3 分）牛顿冷却定律的表达式为 _，给热系数（或对流传热系数）_。 的单位是*答案 *q= A tw.m.K7. （ 4 分）某并流操作的间壁式换热器中, 热流体的进出口温度为90和 50 , 冷流体的进出口温度为30和 40 , 此时传热平均温度差t=_.*答案 *27.9K8. （ 4 分） 某并流操作的间壁式换热器中 , 热流体的进

4、出口温度为 90和 50 , 冷流体的进出口温度为 15和 30 , 此时传热平均温度差 t =_.*答案 *41.6K9. （ 2 分）热量传递的方式主要有三种:_ 、 _、_.*答案 *热传导热对流热辐射10. （ 6 分）圆筒壁总传热系数K 与间壁两侧对流传热系数. 的关系为 _. 当间壁管规格为 108× 4mm,导热系数为45(w. m.K) 时 , 管内外两侧给热系数分别为8000(w.m.K) 和 1200(w.m.K) 时 , 总传热系数K_.*答案 *1/K=1/ +bd/ d+1d/ d946(w.m.K)11. （ 4 分）某逆流操作的间壁式换热器中, 热流体的

5、进 . 出口温度为80和 50 , 冷流体的学习必备欢迎下载进出 . 口温度为20和 45 , 此时传热平均温度差t=_.*答案 *32.512. （ 3 分）对流传热中的努塞特准数式是,它反映了_。*答案 *N / , 对流传热过程几何尺寸对的影响。13. （ 4 分）稳定热传导是指 _ 不随时间而改变。* 答案 *传热系统中各点的温度仅随位置变14. （ 2 分）两流体的间壁换热过程中，计算式Q .A. ， A 表示为 _ 。*答案 *一侧的换热壁面15. （ 2分 ） 在 两 流 体通 过 圆 筒 间 壁换 热 过 程中 ， 计 算 式Q=K.A. t中 ,A表 示 为_ 。* 答案 *

6、 A泛指传热面 , 与 K 相对应16. （ 3 分）两流体进行传热 , 冷流体从 10升到 30 , 热流体从 80降到 60，当它们逆流流动时 , 平均传热温差 tm=_, 当并流时 , tm=_。*答案 *5047.217. （4 分）冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T400，出口温度T为 200，冷气体进口温度 50，两股气体的质量流量相同 , 物性数据可视为相同 , 若不计热损失时， 冷气体出口温度为 _；若热损失为 5时，冷气体出口温度为*答案 *250，24018. （ 3 分）一列管换热器，列管规格为 38×3,管长 4m,管数 127 根，则外表面积F=

7、_， 而以内表面积计的传热面积F_。*答案 *F1=127× 4× 0.038=60.6mF2=127× 4 ×0.032=51.1m19. （ 2 分）当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1 倍，则其对流传热系数可变为原来的_倍。*答案 *220. （ 2 分）进行换热的两流体，若时，要提高K 值，应设法提高_；当时，要提高K 值，应使 _ 。*答案 *；与 同时提高二、选择题：1. （ 2 分）间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻()A.成正比B.成反比C.没关系*答案 *A2. （ 2 分）翅片管换热器的翅片应安装在()

8、。A.小的一侧B.大的一侧C.管内D.管外* 答案 * A3. （ 2 分）穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层的热阻R层热阻 RR() 。A. R>(R+R)B. R<(R +R )C. R=(R+R)D.无法比较本题目有题图：学习必备欢迎下载* 答案 *C4. （ 2 分）工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。A. 增加热阻，减少热量损失 ; B.节约钢材、增强美观 ;C. 增加传热面积，提高传热效果。* 答案 * C5. （ 2 分）有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为120 ）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由 20加热到80，该换热器的平均传热温度差）

9、。A. -60/ln2.5;B. 60/ln2.5;C. 120/ln5* 答案 * B6. （ 2 分）将 1500 kg.h80的硝基苯通过换热器冷却到40，冷却水初温为30，出口温度不超过 A. 19800 kJ.h35，硝基苯比热为;B. 82800 kJ.h.K;C. 82800 kw;）。* 答案 * B7. （ 2 分）对流传热是由（）因素产生的。A. 流体分子的热振动 ; B.流体体内电子的移动 ;C. 流体质点的位移、扰动。* 答案 * C8.（ 2分）法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（）。A. kw;B. kcal;C. J* 答案 * C9.（ 2分）热量传递的基

10、本方式是（）。A. 恒温传热和稳态变温传热 ; B.导热给热和热交换 ;C. 气化、冷凝与冷却 ; D. 传导传热、对流传热与辐射传热* 答案 * D10. （ 2 分）在比较多的情况下，尤其是液液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（）。A.热流体的热阻 ;B.冷流体的热阻 ;C.冷热两种流体的热阻;D.金属壁的热阻。*答案 *D11. （ 2 分）公式qKAtt是（）。A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差;C.流体进出口的温度差;D.器壁与流体的温度差。* 答案 * B12. （ 2 分）湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（A.流体内 ;B.

11、器壁内 ;C.湍流体滞流内层中;）。D. 流体湍流区域内。* 答案 * C13. （ 2 分）对一台正在工作的列管式换热器，已知116w.m.K.KK），最简单有效的途径是（）。A.设法增大 ;B.设法增大 ;C.同时增大 11600 w.m* 答案 * A14. （ 2 分）用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（）A.蒸汽的温度；B.空气的出口温度；C.空气进、出口平均温度学习必备欢迎下载* 答案 * A15（. 2 分） 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数A.蒸汽B. 空气C. 蒸汽与 空气的平均值*答案 *B16. （ 2 分）对流传热仅发生在（）中。A.固体B

12、.静止的流体C.流动的流体K值接近于（）* 答案 * C17. （ 2 分）稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（A.愈大B.愈小C.不变）。* 答案 * A18. （ 2 分）流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。A.热传导B.对流传热C.热辐射* 答案 * A19. （ 2 分）当壳体和管束之间温度大于A.固定管板式B.浮头式*答案 *B50时，考虑热补偿，列管换热器应选用（ C. 套管式）20. （ 2 分）强化传热的主要途径是（A.增大传热面积B.提高）。K 值C.提高 tm* 答案 * B三、判断题：1. （ 2 分）凡稳定的圆筒

13、壁传热，热通量为常数。()*答案 *×2. （ 2 分）传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比，而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。 （ ）*答案 *3. （ 2 分）凡稳态的园筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。（）*答案 *×4. （ 2 分） 热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。（）*答案 *×5. （ 2 分）当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。（）*答案 *×6.（2分）多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度

14、差之和。（）*答案 *7.（2分）无相变的折，错流换热器，其平均温度差t）*答案 *8.（2分）换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（）*答案 *9.（2分）导热系数是物质的一种物理性质（），* 答案 *10. （ 2 分）在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（）学习必备欢迎下载*答案 *×11. （ 2 分）在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小（） .*答案 *×12. （ 2 分）在对流传热中，传热管壁的温度接近 值小的哪一侧流体的温度（*答案 *×） .13. （ 2 分）对于问壁两侧流体

15、稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。（）*答案 *×14. （2分）列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K 值，在管外装设折流挡板。 （）*答案 *×15. （2分）蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（）*答案 *16. （2分）列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数）*答案 *17. （2分）维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（）*答案 *×18. （2分）为了提高间壁式换热器的传热系数K 值，必须设法提高 值大的那一侧流体的对流传热系数。 （）*答案 *×19. （2分）强化传热的途

16、径主要是增大传热面积（）*答案 *×20. （2分）付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（）*答案 *×四、简答题：1. （ 8 分）在化工生产中 , 传热有哪些要求 ?* 答案 *传热一般有两方面的要求：1 、尽量使传热情况良好 , 即要求高的传热效率 , 以减少设备尺寸；2 、尽量避免传热 , 即保温或保冷。2. （ 10 分）传导传热 , 对流传热和辐射传热 , 三者之间有何不同 ?*答案 *传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量 , 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。3. （ 10 分

17、）试述对流传热的机理 ?* 答案 *热流体流过管道时 , 在湍流主体中 , 流体剧烈拢动 , 形成漩涡 , 使质点强烈混合而交换热量， 温度较均匀， 几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层） ，在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。4. （ 8 分）强化传热过程应采取哪些途径?*答案 *学习必备欢迎下载根据 K.A. t,指任一个K、 A、 t(1)增加传热面积 , 如在管

18、内外壁装上翅片, 采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2) 增大传热温差 t, 因为当 TTtt温差 t最大；(3) 提高传热系数 K 由K 1/ （ 1/ 1/ （ / 提高 , 都能强化传热 , 要提高 由单层改为多层, 或在壳程中增设档板，对于蛇管中 , 加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈） 在列管换热器中可, 还可采用导热系数大的流体作载热体。5. （ 4 分）传热有哪几种方法?各有何特点 ?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式?*答案 *传导、对流、辐射导热分子原位振动，电子定向流动。对流流体质点流动与混合。锅炉壁为导热，外壁对烟气为对流，火焰和炉墙的热辐射。6. （ 4 分）为

19、什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?*答案 *操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。 此外，逆流热流体出口温度Tt言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。7. （ 4 分）什么是稳定传热和不稳定传热?T*答案 *在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。反之， 若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。8.（5 分） 导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖（ 18

20、00kg.m 700 kg.m?*答案 *组成：纯物质的导热系数好;结构：结构致紧、密度大的材料导热系数大;温度：一般温度升高，非金属固体导热系数增大。煤灰砖的保温性能好。9. （ 2 分）多层平面壁的导热速率是怎样计算的?*答案 *Q/A=(t+t+t+.)/(b/ +b/ +b/ +.)10. （ 3 分）题号 4206第 4 章知识点 100多层园筒壁的导热速率是怎样计算的?*答案 *Q=2 L(t+t+.)/(ln(r/r)/ +ln(r难度 /r中等 )/+.)11. （ 4 分）说明流体流动类型对给热系数的影响。* 答案 *流体为层流时，传热是以导热方式进行的。则此时给热系数较小。

21、当为湍流时，传热是学习必备欢迎下载以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。12. （ 6 分）给热系数受哪些因素影响?*答案 *流动类型：湍流时的给热系数大。流体的物性：粘度 、密度 、比热 Cp，导热系数均对给热系数有影响。传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为了提高给热系数。 流体的对流情况，强制对流比自然对流的给热系数大，流体在传热过程有无相变，有相变 大。分析 0.023 /d.Re.Pr13. （ 3 分）提高传热系数时, 为什么要着重提高给热系数小的这一侧?*答案 *当忽略金属壁面的导热热阻时，1/K=1/+1/ =( +若 >>

22、;, 则 +)/( K)即 K 接近 小的数值。14. （ 4 分）说明列管式换热器的基本结构。* 答案 *由壳体、管束、管板、封头等组成。15. （ 4 分）试比较各类常用热交换器的优缺点。* 答案 *略16. （ 6 分）有以下传热公式A. Q=.A.(t-t)/B. Q=.A.(T-T)回答下列问题：（ 1）在什么传热情况下，可利用以上公式进行计算？（ 2）写出以上公式中，热阻的表达式*答案 *（ 1）A、B 两公式均应用在稳定传热下传热速率的计算。公式A 为物质内部传导的传热速率计算。公式B 为物质表面与流体间对流传热的传热速率计算。（ 2） A 式： R=/ 或 R= /A×

23、; B式： R=1/ 或 R=1/ × A17. （ 8 分）换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？* 答案 *由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度， 外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失， 即产生散热损失。 为了减少散热损失， 一般在换热器外壁面上包上一层 （或两层） 导热系数较小的绝热材料 （或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。18. （ 6 分）列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？* 答案 *主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体

24、的流动空间， 通过管壁进行换热。 管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。19. （ 8 分）当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？并简要定性分析主要原因。* 答案 *学习必备欢迎下载因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析：（1）当 TTtttQ=KA t, 当 K、A 一定时， tQ，对现有的换热器来说，可提高生产能力。当 Q、K 一定时， tA，对生产能力要求一定时，新设计制造换热器由于A 较小，设备尺寸可减小，节省投资费。（ 2）一般逆流操作的正常操作费比其它流向要

25、少。逆流操作时，载热体用量比其它流向的要小，降低能耗，提高了经济效益。20. （ 8 分）有一高温炉，炉内温度高达 1000 以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。本题目有题图：titu185.bmp*答案 *炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面， 它与炉内对流与辐射传热相串联。 炉外通过对流与辐射并联联合传热， 将热量从炉的外壁面传到大气中， 它与炉壁内的传导传热相串联， 所以该传热过程的特点是： （1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在； （ 2）并联、串联的联合传热同时存在。五、

26、计算题：1. （ 8 分）外径为100mm的蒸汽管外包一层厚80mm、导热系数为 w.m.K,管外壁温度为t, 每米管长的热损失为Qw.m, 试求绝热层外壁温度热层接触良好）*答案 *Q=2 (t1-t2)/ln(r2/r1) t2=t1-Q ln(r2/r1)/(2 )=t1-Q/ ln(0.13/0.05)/(2×3.14)t=t1-0.152Q/2. （ 14 分）某平壁炉的炉壁由耐火砖, 绝热砖和普通砖组成, 它们的导热系数分别为1.163,0.233和 0.582w.m.K, 为使炉内壁温度保持1000,每平方米炉壁的热损失控制在 930w以下 , 若普通砖厚度取为10cm

27、,炉外壁温度为83 , 求 : 耐火砖和绝热砖厚度各为多少 ?绝热砖和普通砖交界面温度t?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800）*答案 *设耐火砖厚度q=(t1-t2)/(b1/b1,绝热砖厚度1)b2跨过耐火砖的热通量为: b1= 1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m跨过三层砖的热通量为 :q=(t1-t4)/(b1/ 1)+(b2/ 2)+(b3/ 3)b2=(t1-t4)/q-b1/ 1-b3/ 3 2=(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.582×0.233 =0.14m,跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/

28、3,学习必备欢迎下载t3=q.b3/ 3+t4=930 ×0.1/0.582+83=2433（. 15 分）在内管为 180× 10mm的套管换热器中， 将流量为 3500kg.h100冷却到 60，其平均比热为.K, 环隙走冷却水, 其进出口温度分别为40和50 , 平均比热为4.174kJ.kgK, 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.mK, 且保持不变 . 设热损失可以忽略。试求: （ 1）冷却水用量； （ 2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。*答案 *冷却水用量：W3500TTW× 2.38 ×（ 100 60） Wtt4.1

29、74 ×（ 50 40） W7982kg.ht50 20） / （ 50/20 ） 32.75t60 10） / （ 60/10 ） 27.9Q KAtQ 333200kJ.hA逆 333200×10/ （2000× 32.75 × 3600） 1.41m 1.413.14× 0.18 × 1.41 2.5 mA 并 333200×10 / （2000× 27.9 × 3600） 1.66 m 3.14 ×0.18 × 1.66 2.93 m4. （ 15 分）已知一外径为 75mm,

30、内径为 55mm的金属管 , 输送某一热的物流 , 此时金属管内表面温度为 120 , 外表面温度为115 , 每米管长的散热速率为4545w. m, 求该管材的导热系数。为减少该管的热损失 ,外加一层石棉层（导热系数为0.15w.m.K外表面温度为 10 , 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%, 求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。*答案 * Q/L=2 (120-115)/1/ (ln(75/55)=4545(1/ )ln(75/55)=2 ×3.14(125 -115)/4545=0.00691.K设外加石棉层厚度为则 :Q'/L=2×3.14(

31、120 -10)/(1/44.9)ln(75/55)+(1/0.15)ln(75+2 )/75=4545 ×690.8=175.90.00691+(1/0.15)ln(75+2)/75解得 : =30mm(石棉层厚度 )设钢管和石棉层接触面间的温度为t2'则 : 2 × 3.14(120-t2')/(1/44.9)ln(75/55)=175.9解得 : t2'=119.85. （ 12 分） 120×5mm的蒸汽管外拟包一层保温材料, 其导热系数为蒸汽管的内壁温度为110 , 管壁导热系数为45w.m.K20 , 每米蒸汽管的热损失控制在6

32、0w以下 , 试计算保温层的最小厚度。*答案 *按多层圆筒导热tt/ （/ / （ 2.K学习必备欢迎下载/ / （ 2 将0.06m,0.055m，0.06 0.07w/(m· K), 45w/(m· K) ，60w/mt110 ,t20代入上式60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2 ×45)+ln( /0.06)/(2 ×0.07)=90/(0.00031+(ln+2.813)/0.4398)解得0.116m, 0.116 0.06 0.056m 56mm注：本题可简化不计管壁热阻。6. （ 20 分）某列管换热器, 用 100

33、水蒸汽将物料由20加热至80 , 传热系数.K, 由于污垢的影响, 在相同操作条件下物料出口温度仅为使物料出口温度仍维持80 , 问加热蒸汽温度应取何值?*答案 *原： W80 20） KAt（ 1）K 100w.m70,现欲t半年后：tW80 20） / （ 80/20 ） 43.28 7020） KAt80 30）/ （ 80/30 ） 50.98（ 2）（2）/ （1）得：（ 7020） / （ 80 20） Kt/ （Kt (K/100)× 50.98/43.28K70.75 w.m.K保持原生产能力, 即 KAtKAttKt/K100×43.28/70.75 61

34、.17 tT20） - （ T 80） / （ T-20 ） / （ T-80 ） 61.17 60/61.17 （ T 20） / （ T 80） 2.667 （ T20） / （T 80）7.（ 16 分） 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液, 溶液量为 1.4kg.s, 比热为 2kJ.kg.K, 走内管 ( 规格为 25×2.5mm), 从 150 冷却到 100 。冷却水走套管环隙,从25升温至 60, 水的比热为 4.18kJ.kg.K1.已知溶液一侧的对流传热系数为1160w.m.K, 冷却水一侧的对流传热系数为930 w. m.K , 忽略管壁和污垢的热阻及热损失,

35、求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量 (kg.h) 。 2.计算内管的外表面积和管长。*答案 *溶液放热 Q=msCp T=1.4 × 2× 10(150-100)=1.4× 10w1/K=d /( d)+1/ =0.025/(1160× 0.02)+1/930=2.15×10K=464w.m.K冷却水用量ms'=Q/Cp'(t2-t1)=1.4×10 /4180(60-25)学习必备欢迎下载=3445kg.htm=(150-60)-(100-25)/ln(150-60)/(100-25)=82.3A=

36、Q/(Ktm)=1.4×10/(464× 82.3)=3.67ml=A/( d)=3.67/( × 0.025)=46.7m8.（10 分）某车间有一台换热面积（以外表面积计） 为 2.5 m180的热废气预热轻油,轻油走管外 , 其流量为200kg.h, 比热为 2kJ.kg.K, 温度由 30升至 80。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为70。求：换热器的热负荷和传热系数。*答案 *A 2.5m, C2kJ.kg.Ktm （ (180-80)-(70-30)） / (100/40) 65.5 Q 200× 2× (80-30) 200

37、00kJ.hQ KAtm K 20000/(65.5× 2.5) .K.h=34 .m.K9. （16 分）在并流换热器中 , 用水冷却油。 换热管长 1.5m。水的进出口温度为 15和 40；油的进出口温度为120和 90。如油和水的流量及进口温度不变, 需要将油的出口温度降至 70 , 则换热器的换热管应增长为多少米才可达到要求 ?（不计热损失及温度变化对物性的影响）* 答案 *由热量衡算GCTTGCtt按题意在两种情况下：G,C,TG,C,t,故得（GC/（GC（ tt/ （TT（ 40 15） / （ 120 90）（ tt' t/ （ T' 15） / （

38、120 70）T' ）t'56.7 由 Q KAt,现 K 不变 , 而t120-15 ） - （ 90-40 ） / （ 120-15 ） / （ 90 40） 74.1 t ' （ 120 15） （ 70 56.7 ） / （ 12015） /（ 70 56.7 ） 44.4 故Q/QGCTT/（GCTT'）t/ （t,即（ 120 90） / （ 12070） 1.5 × 74.1/ （ '44 4）得4.17m。10. （ 16 分）用一传热面积为3m 25× 2.5mm的管子组成的单程列管式换热器, 用初温为 10 的水将

39、机油由200 冷却至 100 , 水走管内 , 油走管间。已知水和机油的质量流量分别为 1000kg.h1200kg.h, 其比热分别为.K.K;水侧和油侧的对流传热系数分别为2000w.m.K250w.m.K, 两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。(1) 计算说明该换热器是否合用? (2) 夏天当水的初温达到30, 而油的流量及冷却程度不变时, 该换热器是否合用?( 假设传热系数不变)*答案 *学习必备欢迎下载(1) Q1=1200 × 2×(200-100)=240000kJ.h Q2=Q1,t2=t1+Q1/(m 2· Cp2)=10+240000/(10

40、00 ×4.18)=67.4 tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=1101/K1=1/ 1+d1/( 2·d2)=1/250+25/(2000×20)K1=2 16.2 .m.KA1=Q1/(K tm) =240000× 10/(216.2× 3600× 110)=2.8 m<3m故适用(2) t1=30时t2=30+240000/(1000×4.18)=87.4 tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6A1=240000× 10/(3600× 89.6 &#

41、215; 216.2)=3.45m>3m不适用11. （ 10 分）采用传热面积为4.48m量为 3600kg.h, 比热为.K, 进行溶剂和某水溶液间的换热 . 流 ,80 冷却至 30 , 水溶液由 20被加热到 30。忽略热损失。试求：传热系数K* 答案 *（ 1）由 Q=K.A tm 式 求 K其中 : Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1 88×10(80-50)=56400 ttt/ （t/t （80 30）（ 5020） / (80-30)/(50-20) 39.2 56400=K × 4.48 ×39.2解得K=3

42、21 .m. 12.（ 18 分）某厂用一套管热交换器, 每小时冷凝 2000kg 甲苯蒸汽 , 冷凝温度为110, 甲苯的汽化潜热为 363kJ.kg,其冷凝传热系数为14000w.m .K16及 5000kg.h( 内径为 50mm)作湍流流动，其对流传热系数为1740w.m.K的比热可取为 4.19kJ.kg.K：(1)试计算冷却水的出口温度及套管管长。(2)由于气候变热 , 冷却水进口温度升为25 , 试计算在水流量不改变的情况下, 该冷凝器的生产能力的变化率。* 答案 *（ 1）由热量衡算得： G W.Cp（t 出 16） t 出 G / （W.Cp） 16) 2000/3600 × 363× 10/5000/3600 ×