华东理工大学 化工原理 白皮书答案 第六章lx (2)

1、传热章练习：传热章练习：一、填空一、填空1在沿球壁的一维定态传热过程中，热流量在沿球壁的一维定态传热过程中，热流量q沿沿半径增大方向半径增大方向 ，热流密度，热流密度q沿该方向沿该方向 ，（增大，减少，不变）。（增大，减少，不变）。2在一维定态传热过程中，二层的热阻分别为在一维定态传热过程中，二层的热阻分别为r1和和r2，推动力为，推动力为t1和和t2，若，若r1, = , 2，1=2，则应，则应该将导热系数为该将导热系数为 的材料包于内层，更有利于保的材料包于内层，更有利于保温。温。解答：解答：一、一、1不变，减少。不变，减少。 2104，当，当流量增加一倍，管径不变，则流量增加一倍，管径不

2、变，则为原来的为原来的 倍；倍；将管径减小一半，流量不变，则将管径减小一半，流量不变，则为原来的为原来的 倍；倍；若流量、管径不变，而将管程数增加一倍，则若流量、管径不变，而将管程数增加一倍，则为为原来的原来的 倍。（忽略物性变化）倍。（忽略物性变化）7用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷空气，此用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷空气，此时，管壁温度接近于时，管壁温度接近于 的温度。的温度。解答：解答：一、一、4.流动流体的载热使壁面处温度梯度增加流动流体的载热使壁面处温度梯度增加 50，1；-0.25，0.75；2.5，3.5 6 20.8=1.74，21.8=3.48，20.8=1.74 7蒸汽

3、侧蒸汽侧8 . 18 . 0dqv 8蒸汽冷凝分蒸汽冷凝分 状冷凝和状冷凝和 状冷凝，工业设计状冷凝，工业设计时按时按 状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分 状沸腾状沸腾和和 状沸腾，操作应控制在状沸腾，操作应控制在 状沸腾下进行。状沸腾下进行。9某无相变逆流传热过程，已知某无相变逆流传热过程，已知t1=60，t2=30，(qmcp)2/(qmcp)1=1，则，则tm= 。10用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压降和冷流体若保持加热蒸汽压降和冷流体t1不变，而增加冷不变，而增加冷流体流量流体流量qm2，则，则t2 ，q

4、 ，k ，tm 。解答：解答：一、一、8滴，膜，膜；核，膜，核滴，膜，膜；核，膜，核 9tm=t1=t2=t1-t2=30 10q=katm ,11冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层时相比，结垢后换热器的层时相比，结垢后换热器的k ，tm ，t2 ，q 。（上升，不变，下降，不确定）。（上升，不变，下降，不确定）。12冷热流体的进出口温度冷热流体的进出口温度t1，t2，t1，t2相同时，相同时，tm并并 tm逆逆(,=,)。13.利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物

5、料。利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的温度要求热流体的温度t1、t2及流量及流量qm1不变。今因冷不变。今因冷却水进口温度却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量高冷却水的流量qm2，则，则k ，tm ，q 。(上升，不变，下降，不确定上升，不变，下降，不确定)。解答：解答：一、一、11, , 12 13 q=qm1cp1(t1-t2)=katm , , 不变不变二、作图题：二、作图题：1某换热器原工况操作线如图，试将新工况操作某换热器原工况操作线如图，试将新工况操作线定性画在原图中，并证明之。线定性画在原图中，并证明之。二、二

6、、1. 解：解：2某逆流换热器的某逆流换热器的(qmcp)2(qmcp)1，试定性绘出，试定性绘出两种流体沿传热面的温度分布曲线及操作线。两种流体沿传热面的温度分布曲线及操作线。2.3试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。试定性在同一图中绘出两个换热器的操作线。3.三、找错三、找错请将下面各结论请将下面各结论(划线部分划线部分)中的错误结论找出。中的错误结论找出。1热辐射中，热辐射中，(a)灰体是一种理想物体灰体是一种理想物体，(b)黑体也是一种特殊的灰体黑体也是一种特殊的灰体，(c)温度相等时，黑体与灰体的辐射能力相同温度相等时，黑体与灰体的辐射能力相同，(d)对太阳能的辐射，实际物体也可

7、看作灰体。对太阳能的辐射，实际物体也可看作灰体。2某逆流换热器，已知某逆流换热器，已知(qmcp)2/(qmcp)1=， (a)此时冷流体的进、出口温度近似相等，此时冷流体的进、出口温度近似相等，(b)该条件下的平均传热推动力决定于（该条件下的平均传热推动力决定于（t2-t1），若继续增加冷流体流量，若继续增加冷流体流量， (c)平均推动力平均推动力tm将下降，将下降，(d)但热流量但热流量q仍能明显上升。仍能明显上升。三、解：三、解： 1. c, d 2. d 有所上升，因有所上升，因k, q=qm1cp1(t1-t2) t2四、计算题四、计算题1进入某间壁式换热器的冷、热流体温度为进入某间

8、壁式换热器的冷、热流体温度为t1=50,t1=200, 已知换热器的总热阻已知换热器的总热阻1/ka=0，试求下列条件下冷流体的出口温度。试求下列条件下冷流体的出口温度。 并流操作并流操作(qmcp)2/(qmcp)1=2； 逆流操作逆流操作(qmcp)2/(qmcp)1=2； 逆流操作逆流操作(qmcp)2/(qmcp)1=0.5。四、四、1. 解：解：t2=t2= t2= t1= 50, t2=t1= 200100212112211122111 ttcqcqtcqtcqpmpmpmpm11222112/pmpmcqcqtttt 12525020050 2有一单程列管式换热器有一单程列管式换

9、热器, 其管束由其管束由269根长根长3m，d=25mm的管子组成。现欲用此换热器将流的管子组成。现欲用此换热器将流量为量为8000kg/h的常压空气从的常压空气从10加热至加热至110,已知定性温度下已知定性温度下,空气的空气的cp=1.01kj/kg, =2.0110-2mpas, =2.8710-2w/m, 试问试问:若壳程通若壳程通120饱和蒸汽，此换热器是否适用？饱和蒸汽，此换热器是否适用？（蒸汽管壁及垢层热阻可忽略不计）。（蒸汽管壁及垢层热阻可忽略不计）。2. 解：解： =65.8w/m2 k 2=65.8w/m2smkgg22/8 .16025. 0785. 02693600/8

10、000 451009. 2101 . 28 .16025. 0re dg707. 01087. 21001. 21010pr25 pc4 . 08 . 02prre023. 0d 4 . 08 . 04707. 0)1009. 2(025. 00287. 0023. 0 =41.7 a换热器换热器=26933.140.025=63.4m2104,物性的变化、管壁及垢层热阻物性的变化、管壁及垢层热阻可忽略，试求新工况下，冷、热流体的出口温度可忽略，试求新工况下，冷、热流体的出口温度(冷、热流体的进口温度及热流体的流量不变冷、热流体的进口温度及热流体的流量不变)。3. 解：原工况：解：原工况： =

11、43.28 qm1cp1=0.4qm2cp2 =0.424180=3344w/ =154.5w/m2 12211221ln)()(tttttttttm 205040100ln)2050()40100( 4 . 05010020402211 pmpmcqcq28.4325)2040(41802)(1222 mpmtattcqk 12111 k2/6 .22350015 .15411mw 新工况新工况 =131.1w/m2 a=0.8a=0.825=20m2 75. 01/28 . 0/2 . 1 uu794. 075. 0)(8 . 08 . 022 uu 12111 k5001794. 06

12、.22311 7839. 03344201 .13111 pmcqak3241802 . 133442211 pmpmcqcq =1.30 100-t2=1.3t2-26得得 t2=62.2 t2=45.2)321(7839. 0exp)1(exp2211111221 pmpmpmcqcqcqaktttt3222112112 pmpmcqcqtttt32100322022tt 4现有两个完全相同的列管式换热器，内有现有两个完全相同的列管式换热器，内有180根根191.5mm的管子的管子, 每根长每根长3m, 管内走流量为管内走流量为2000kg/h的冷流体的冷流体, 进口温度为进口温度为30,

13、 与热流体单与热流体单程换热，已知程换热，已知(qmcp)2/(qmcp)1=0.5；冷流体；冷流体cp=1.05kj/kg,=210-2mpas，=0.0289w/m，热流体的进口温度热流体的进口温度t1=150，热流体、管壁及垢，热流体、管壁及垢层热阻可忽略，现按下图方式进行操作，求热流层热阻可忽略，现按下图方式进行操作，求热流体的出口温度体的出口温度t。4. 解：两换热器解：两换热器a、b； 均为均为 1 =68.4w/m2 a=18033.140.016=27.1m2 smkgg222/4 .15016. 0785. 01803600/2000 4521023. 11024 .15016. 0re dg727. 00289. 01021050pr5 pc4 . 08 . 02prre023. 0dk 4 . 08 . 04727. 0)1023. 1(016. 00289. 0023. 0 1122pmpmcqcq ka=68.427.1=1854w/ 换热器换热器a:逆流逆流 qm2cp2(t-t1)=ka(t1-t) ta=t1-(t-t1)=150-(121.3-30)=58.7换热器换热器b:并流并流 tb-t2=0.05 121.35831854305831501854221221 pmpmcqkatcqkatt/583105