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l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、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则_ _A t1t2 C t1t2 D t3a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？HH1H23 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至

2、敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为f833.5mm，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r为1000kg/m3，试求：（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组分，采用液气比L/V=3，气体入口质量分数

3、回收率可达。已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：（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？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_mmH2O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。

4、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

5、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。A 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

6、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，tw ) 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

7、 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

8、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

9、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）的能量损失可分别按与 计算，由于管径不变，故式中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

10、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

11、 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、E2=0.011atm、E3=0.0035atm，则。A t3t2 B t1t2 C t1t2 D t3t1 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10 对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时

12、，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b1b2b3，导热系数123，在稳定传热过

13、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

14、.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/K

15、g。已测得：蒸汽冷凝传热系数0=800w/（m2C），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）。H=20mH1=2m3 （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

16、，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

17、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5 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

18、_。 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

19、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l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

20、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.

21、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，管外有某种液体沸腾，沸点为50，膜系数为5800。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.0053 （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。

22、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？（

23、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）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Dp为原来的 倍。A 4 B 8 C 16 D 32（3）一定流量的液体在一f252.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一f

24、192mm的直管，则其a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、xF、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、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则_A t1t2 C t1t2 D t

25、3t1（7）逆流操作的吸收塔，当吸收因素Aa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

26、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a=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

27、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a值。间壁换热器管壁温度tW接近于a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

28、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 、 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l1l2 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

29、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= -_。(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/（m2） ，总传热系数的单位为 W/（m2） 。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

30、 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f252.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一f192mm的直管，则其a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

31、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，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

32、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： 球体半径，m； 球体表面的恒定温度，； 每单位球体体积在单位时间内所产生热量，； 球体材料的导热系数，。解： 球体积 ， 球表面积 根据傅立叶热传导公式：所以 积分上式得： 2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为f252mm。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a0=800

33、W/(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），S1；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：又 ， ，则 单管内水的流量为：每程所需管子数为：取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为：(2) 换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取

34、换热管的总根数。由题给数据， 则任务所需的传热外表面积为：换热管总根数为： 取 (2) 换热器的管程数。由题意管程数为： 3 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？（a水a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

35、年后 110 40 110 45 20 38 20（1）空气出口温度题意可得：使用初期 （1） 使用一年后 （2）两式相比（2）/（1），得 则：=59.6（2）总传热系数方程(2)式/(1)式，得： 故 （3）冷热流体的出口温度一年后 （3） （4）方程（4）式/（3），得：整理前半式的方程 （5）又因 ， 故 由等比定理 则 整理得， （6）联立（5）和（6），可得： ， （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？则 4 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，。(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：

36、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

37、，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： 清洗前传热量 （1） 清洗后传热量 （2）（1）式与（2）式比较得： 清洗前后总热阻的差值是污垢热阻 所以 %(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。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

38、可满足其换热器的热负荷不变。5有一换热器，管内通90的热流体，膜系数为1100，管外有某种液体沸腾，沸点为50，膜系数为5800。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005解：忽略管壁热阻，并假设壁温为（1） 当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得： 则 （2） 同理 则 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80；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；（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