化工原理习题第二部分热量传递答案
化工原理习题第二部分热量传递
一、填空题：
1.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，λ=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁)
2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。
3.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=____27.9K _____。
3. 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15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。
4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。
5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。
6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。
7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。
8.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____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。
9.两流体进行传热,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=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。
10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T
为200℃，冷气体进口温度ｔ＝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＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。
11.一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。
12.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_____2____倍。
13.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。
14.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α值。间壁换热器管壁温度t W 接近于α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）。
15.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 。
16.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 。
17.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 。
18.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数
λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 > R 2 > R 3，各层导热速率Q 1 = Q 2 = Q 3。
19．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= -ds λn
t ????。 20. 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）
21.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·℃） 。
22.在设计列管式换热器时，设置 折流挡板 ，以提高壳程的传热系数，设置 多管程 ，以提高管程的传热系数。如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在 壳程 程流动。
二、选择题：
1.间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( A )
A. 成正比
B. 成反比
C. 没关系
2.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Δｔm为（ B ）。
A. -60/ln2.5;
B. 60/ln2.5;
C. 120/ln5
3.通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃,第二层外表面温度为40℃，则第一层热阻R
1，
,与第二、三层
热阻R
2、R
3
的大小关系为 C 。
A. R
1> R
2
+R
3
B. R
1
< R
2
+R
3
C.R
1
=R
2
+R
3
D.无法确定
4.在设计固定管板式列管换热器时，危险性大〔有毒、易燃易爆、强腐蚀性〕的流体应走 B 。
A.壳程
B.管程
C. 壳程和管程均无
5.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
6. 一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数αi=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α将变为D 。
A 1259
B 1496
C 1585
D 1678
7.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
8.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
9.将1500 kg/h，80℃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35℃，硝基苯比热为 1.38kJ/kg.K，则换热器的热负荷为（ B ）。
A. 19800 kJ.h;
B. 82800 kJ.h;
C. 82800 kw;
10.对流传热是由（ C ）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。
11.法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（ C ）。
A. kw;
B. kcal;
C. J
12.热量传递的基本方式是（ D ）。
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
13.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（ D ）。
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。
14.公式q＝KAΔt
m 中，Δt
m
的物理意义是（ B ）。
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。
15.湍流流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ C ）。
A. 流体内;
B. 器壁内;
C. 湍流体滞流内层中;
D. 流体湍流区域内。
16.对一台正在工作的列管式换热器，已知α
o ＝116w/m.Kα
i
＝11600 w/m.K，
要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（ A ）。
A. 设法增大α
o ; B. 设法增大α
i
;
C. 同时增大α
o 和α
i
。
17.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ A ）
A. 蒸汽的温度；
B. 空气的出口温度；
C. 空气进、出口平均温度
18.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K值接近于（ B ）
A. α蒸汽
B. α空气
C. α蒸汽与α空气的平均值
19.对流传热仅发生在（ C ）中。
A. 固体
B. 静止的流体
C. 流动的流体
20.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K B ，
A 。
△t
m
A.变大
B.变小
C.不变
D.不确定
21.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变），今使热流体进口温度降低，
B 。
而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力△t
m
A.上升
B.下降
C.不变
D.不确定
22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 ）。
A. 愈大
B. 愈小
C. 不变
23.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（ A ）方式进行的。
A. 热传导
B. 对流传热
C. 热辐射
24.当壳体和管束之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用（ B ）
A. 固定管板式
B. 浮头式
C. 套管式
25.强化传热的主要途径是（ B ）。
A. 增大传热面积
B. 提高K值
C. 提高△tm
26.物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（ A ）。
A 热传导；
B 热传递；
C 热放射；
D 热流动。
27．流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（ A ）。
A 对流；
B 流动；
C 传递；
D 透热。
28．因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为（ D ）。
A 热传导；
B 热传递；
C 热放射；
D 热辐射。
29．在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（ A ）。
A 清洗比较方便；
B 流速较快；
C 流通面积小；
D 易于传热。
30．在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免（ A ），而且管子也便于清洗和检修。
A 壳体和管子同时受腐蚀；
B 流速过快；
C 流通面积过小；
D 传热过多。
31．在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（ A ），可节省壳程金属消耗量。
A 壳体受压；
B 流速过快；
C 流通面积过小；
D 传热过多。
32．在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（ A ），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。
A 及时排除冷凝液；
B 流速不太快；
C 流通面积不太小；
D 传热不过多。
33．在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（ A ）。
A 泄漏机会较少；
B 流速很快；
C 流通面积变小；
D 传热增多。
34．在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（ A ）。
A 以增强冷却效果；
B 以免流速过快；
C 以免流通面积过小；
D 以免传热过多。
35．在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走（ B ），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re ＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
A 管内；
B 管间；
C 管径；
D 管轴。
36．在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（ C ），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。
A 粘度；
B 密度；
C 速度；
D 高度。
37．当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（ B ）。
A 逆流时，Δt
m 一定大于并流、错流或折流时的Δt
m
；
B 采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；
C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；
D 温度差校正系数φ
Δ t
的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
38.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
39.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
40.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K B ，
△t
m
A 。
A.变大
B.变小
C.不变
D.不确定
41.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变），今使热流体进口温度降低，
而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力△t
m
B 。
A.上升
B.下降
C.不变
D.不确定
三、判断题：
1.凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( × )
2.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。（√）
3.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。（×）
4.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。（×）
5.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。（×）
6.多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度差之和。（√）
7.无相变的折，错流换热器，其平均温度差△t都比逆流时为小。（√）
8.换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（√）
9.导热系数是物质的一种物理性质（√），
10.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（×）
11.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（×）.
12.在对流传热中，传热管壁的温度接近α值小的哪一侧流体的温度（×）.
13.对于问壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。（×）
14.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。（×）
15.蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（√）
16.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α（√）
17.维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（×）
18.为了提高间壁式换热器的传热系数K值，必须设法提高α值大的那一侧流体的对流传热系数。（×）
19.强化传热的途径主要是增大传热面积（×）
20.付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（×）
四、简答题：
1.在化工生产中，传热有哪些要求?
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.传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
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.试述对流传热的机理?
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.强化传热过程应采取哪些途径?
根据ｑ＝K.A.△t方程, 指任一个K、A、△t都能提高强化传热
(1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑
管；(2)增大传热温差△t可采用逆流操作,因为当T，T，t，t四个温
度一定时，逆流传热温差△t最大；
(3)提高传热系数K由
K＝1/（1/α＋1/α＋Σ（δ/λ））
提高α、α降低δ,都能强化传热,要提高α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.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?
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.为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?
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T可接近冷流流体进口温度t，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t可接近热流体进口温度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。
7．什么是稳定传热和不稳定传热?
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.导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖（ρ＝1800kg.m-3）和煤灰砖（ρ＝700 kg.m-3）两种材料，哪种保温性能好?
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.说明流体流动类型对给热系数的影响。
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。当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。
10.给热系数受哪些因素影响?
流动类型：湍流时的给热系数大。流体的物性：粘度μ、密度ρ、比热Cp，导热系数λ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α大。
11.说明列管式换热器的基本结构。
由壳体、管束、管板、封头等组成。
12.换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？
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。
13.列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？
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。
14.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。
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T、T、t、t四个温度一定时，逆流操作的△t比其它流向大。根据：Q=KA△t,当K、A一定时，△t↑则Q↑，对现有的换热器来说，可提高生产能力。当Q、K一定时，△t↑则A↓，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。
15．各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？
在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。
16．各种传热方式相比较，对流的主要特点是什么？
对流仅发生在流体中，流体各部分之间发生相对位移。
17．在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？为什么？
应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省换热面积。18．在设计换热器时，如何安排不洁净和易结垢的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管内，因为管内清洗比较方便。
19．在设计换热器时，如何安排腐蚀性流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。20．在设计换热器时，如何安排压强高的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。
21．在设计换热器时，如何安排饱和蒸气的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，便于及时排出冷凝液。
22．在设计换热器时，如何安排被冷却的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
23．在设计换热器时，如何安排粘度大的液体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
24．在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度?
由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。
25．换热器的壳程为什么要安装挡板?
可以提高壳程流体的湍动程度，增强传热效果。
26．间壁式换热器与混合式换热器的区别是什么？
间壁式换热器是由固体壁面将冷、热两种流体分开，通过固体壁面传热，而混合式换热器中则是将冷、热两种流体直接接触、混合换热。
五、计算题：
1. 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0.582[w/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，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为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）
设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为:
q=(t1-t2)/(b1/λ1)
∴b1=λ1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m
跨过三层砖的热通量为:
q=(t1-t4)/[(b1/λ1)+(b2/λ2)+(b3/λ3)]
b2=[(t1-t4)/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2
=[(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/λ3,
t3=q.b3/λ3+t4=930×0.1/0.582+83=243℃
2.在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/kg.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/kg.K，基于传热外面积的总传热系数
K=2000w/m2.K，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。
冷却水用量：
Wc（T－T）＝Wc（t－t）
3500×2.38×（100－60）＝W×4.174×（50－40）
∴W＝7982kg.h
Δt逆＝（50－20）/ｌｎ（50/20）＝32.75
Δt并＝（60－10）/ｌｎ（60/10）＝27.9
Q＝KAΔt Q＝333200kJ.h
A逆＝333200×10/（2000×32.75×3600）＝1.41m
πｄｌ＝1.41 3.14×0.18×ｌ＝1.41
∴ｌ＝2.5 m
A并＝333200×10/（2000×27.9×3600）＝1.66 m
3.14×0.18×ｌ＝1.66
∴ｌ＝2.93 m
3.已知一外径为75mm，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）此时石棉层外表面温度为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。
⑴ Q/L=2π(120-115)/[1/λ(ln(75/55))]=4545
(1/λ)ln(75/55)=2×3.14(125-115)/4545=0.00691
∴ λ=44.9w/m.K
⑵ 设外加石棉层厚度为δ
则:Q'/L
=2×3.14(120-10)/{(1/44.9)[ln(75/55)]+(1/0.15)ln(75+2δ)/75}
=4545×0.0387=175.9w.m
690.8=175.9{0.00691+(1/0.15)ln[(75+2δ)/75]}
解得: δ=30mm (石棉层厚度)
⑶ 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'=119.8℃
4.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φ25×2.5mm)，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.K。（1）已知溶液一侧的对流传热系数为1160w/m2.K，,冷却水一侧的对流传热系数为930 w/m2K，忽略管壁和污垢的热阻及热损失，求（1）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。
溶液放热Q=msCp△T=1.4×2×10×(150-100)
=1.4×10w
1/K=d/(αd)+1/α
=0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15×10
K=464w/m2.K
冷却水用量 ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]
=1.4×10/[4180(60-25)]
=0.957kg.s=3445kg.h
△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃
A=Q/(K△tm)=1.4×10/(464×82.3)=3.67m2
L=A/(πd)=3.67/(π×0.025)=46.7m
5.某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5 m2的单程列管换热器。用180℃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。
A＝2.5m , C＝2kJ.kg.K
Δtm ＝（(180-80)-(70-30)）/ｌｎ(100/40)
＝65.5℃
Q＝200×2×(80-30)＝20000kJ.h
Q＝KAΔtm
∴ K＝20000/(65.5×2.5)＝122.2kJ/m.K.h=34ｗ/.m.K
6.用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃的水将机油由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/h和1200kg/h，其比热分别为 4.18kJ/kg.K和2.0kJ/kg.K；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000w/m.K和250w/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)
(1) Q1=1200×2×(200-100)=240000kJ.h
Q2=Q1,
t2=t1+Q1/(mρ2·Cp2)=10+240000/(1000×4.18)=67.4℃
△tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110℃
1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/250+25/(2000×20)
K1=2 16.2ｗ.m.K
A1=Q1/(K△tm) =240000×10/(216.2×3600×110)
=2.8 m2<3m2 故适用
(2) t1=30℃时
t2=30+240000/(1000×4.18)=87.4℃
△tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6℃
A1=240000×10/(3600×89.6×216.2)=3.45m2>3m2
不适用。
7.采用传热面积为 4.48m2单程管壳式换热器,进行溶剂和某水溶液间的换热.流量为3600kg/.h，比热为1.88kJ/kg.K的苯，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
由Q=K.A△tm 式求 K
其中: Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1．88×10(80-5
0)=56400ｗ
Δt＝（Δt－Δt）/ｌｎ（Δt/Δt）
＝[（80－30）－（50－20）]/ｌｎ[(80-30)/(50-20)]
＝39.2℃
∴ 56400=K×4.48×39.2
解得 K=321ｗ/m.℃
8.在单程逆流列管式换热器中用水冷却空气，水和空气的进口温度分别为20℃及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℃及40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量及进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃。热损失可以忽略不计。求：(1)空气出口温度变为多少? (2)总传热系数为原来的多少倍?
（1）初期 m1 CP1(110-40)= m2 CP2(45-20)= K AΔtm
一年后 m1 CP1(110-T2' )= m2 CP2(38-20)= K' AΔtm '
(110-T2 ' )/(110-40) =(38-20)/(45-20)
解出T2 ' =59.6℃
（2）Δtm ＝（(110-45)-(40-20)）/ln(65/20)= 38.2℃
Δtm ' ＝（(110-38)-(59.6-20)）/ln(72/39.6)=54.2℃
(38-20)/(45-20)=(K' /K)×(54.2/38.2)
解出 K'/K＝0.507
9.一套管换热器,外管为φ83×3.5mm，内管为φ57×3.5mm的钢管，有效长度为 60m。用120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为
2205kJ/kg。已知油的流量为6500kg/h，比热为 2.2kJ/kg.K，进口温度为30℃，出口温度为80℃。试求： (1)蒸汽用量；(不计热损)(2)传热系数；
（1）蒸汽用量 Q放＝W.ｒ＝2205×W kJ.h
Q吸＝W' CP(t出－t入）
＝6500×2.2×（80－30）＝7.15×10kJ.h
Q放＝Q吸
∴ ｗ＝7.15×10/2205≈324kg.h
（2）传热系数的计算由Q＝KAΔtm
Δtm ＝（(120-30)-(120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(1 20-80)）
＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃
∴ Ki＝Q/AiΔtm
＝7.15×10/[60×π×(50/1000)×61.66]
≈1231 kJ.h.m.℃
＝342 (ｗ/m2.K)
10.有一逆流热交换器，将1.25 kg/s的苯从77℃冷却至27℃，苯的平均比热Cp为1.88 KJ/kg.K。冷却水的进、出口温度分别为25℃和47℃。换热器采用φ25×2.5 mm的钢管，水在管内，苯在管外，水和苯的传热膜系数分别为α＝850w/m2.K和α＝1700w/m2.K。钢的导热系数λ＝49w/m.K。若忽略污垢的热阻，试求冷却水消耗量及管子的总长度。
q=CpG(t-t)=117.5 KJ/S
W=117.5/[4.187×(47-25)]=1.276 kg.S
Δt=[(77-47)-(27-25)]/[ln(30/2)]=10.34 ℃
1/K=1/α+1/α+δ/λ
K=550.7 w/m2.K
A=q/K.Δt=20.635 m
L=A/πdm=292.1 m
11.一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为 25×2mm。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α0=800W/(m 2·℃)，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S 1，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：
kw r W Q h h 39431525.1=?==
又 )(12t t C W Q pc c -=， C kg kJ C pc ??=/18.4，
则 s kg t t C Q W pc c /713.4)
1737(18.4394)(12=-=-= 单管内水的流量为：s kg u d W c /2423.010007.0021.0785.04221=???==
π 每程所需管子数为：5.192423
.0713.411===c c W W n 取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为：
21171.4320025.0ln m d S o =???==ππ
(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。
m o o t S K Q ?=
由题给数据， C m W K o
o o o ??=??+?+=?+?+=2/2.476)800
14.07.080014.08001(1)14.07.014.01(1
ααα C t t t t t m ?=-----=???-?=?25.4437721772ln )3772()1772(ln 2
121
则任务所需的传热外表面积为： 27.1825
.444762.0394m t K Q S m o o =?=?= ln o o d S π=
换热管总根数为： 4.793
025.07.18=??==ππl d S n o o 取 80=n
(2) 换热器的管程数。
由题意管程数为： 41
==n n N t 12.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？
解：
（1）空气出口温度2T '
题意可得：使用初期 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q ?=-=-=)()(2112 （1）
使用一年后 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q '?='-=-'=')()(22112
（2）
两式相比（2）/（1），得 )2045()2038()40110()110(2--=-'-T
则：2T '=59.6℃
（2）总传热系数K K /' C t C t T t T t T t T t m
m ?=-=-----='??=-=-----=
?2.546.3972ln 6.3972206.5938110ln )202.59()38110(2.342065ln 2065ln )()(1
2211221
方程(2)式/(1)式，得： 2
.382.54)2045()2038(?'=--K K 故 %50.0='K K （3）冷热流体的出口温度22
T t ''''及 一年后 m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q '?'='-=-'='α)()(2112
（3） m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q ''?''=''-=-''='')()(22112
（4） 方程（4）式/（3），得： 20
110ln )20()110(2.5412038)20(26.59110110222222-''''--''-''-??'''=--''=-''-T t T t K K t T 整理前半式的方程 22
179.06.39T t ''-='' （5） 又因 空气水αα??，空气α≈K ， 故 1≈'''≈'''空空ααK
K 由等比定理 20
110ln )20()110(2.54196.59110)20()110(222222-''''--''-''-??=---''-''-T t T t t T 则 2.544.4120110ln
22=-''''-T t 整理得， 22
153T t ''-='' （6） 联立（5）和（6），可得： C t ?=''4.292
， C T ?=''5.572 （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？ C t m ?=-=-----=''?3.565
.376.80ln 5.376.80205.574.29110ln )205.57()4.29110( 则 04.12.543.56=='?''?=
'''m m t t Q Q 13.有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数1α为1100C m w ??2/，管外有某种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数2α为5800C m w ??2/。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0.005w C m /2??
解：忽略管壁热阻，并假设壁温为w T
化工原理第一章题库与解答
一、单选题 1.单位体积流体所具有得( )称为流体得密度。 A A 质量; B 粘度; C 位能; D 动能。 2.单位体积流体所具有得质量称为流体得( )。 A A 密度; B 粘度; C 位能; D 动能。 3.层流与湍流得本质区别就是( )。 D A 湍流流速＞层流流速; B 流道截面大得为湍流,截面小得为层流; C 层流得雷诺数＜湍流得雷诺数; D 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 4.气体就是( )得流体。 B A 可移动; B 可压缩; C 可流动; D 可测量。 5.在静止得流体内,单位面积上所受得压力称为流体得( )。 C A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 6.以绝对零压作起点计算得压力,称为( )。 A A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 7.当被测流体得( )大于外界大气压力时,所用得测压仪表称为压力表。 D A 真空度; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 8.当被测流体得绝对压力( )外界大气压力时,所用得测压仪表称为压力表。 A A 大于; B 小于; C 等于; D 近似于。 9.( )上得读数表示被测流体得绝对压力比大气压力高出得数值,称为表压力。 A A 压力表; B 真空表; C 高度表; D 速度表。 10.被测流体得( )小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 11、流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心得最大流速得关 系为( )。 B A、 Um＝1/2Umax; B、 Um＝0、8Umax; C、 Um＝3/2Umax。 12、从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差就是( )。 A A、与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关; B、与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关; C、与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关。 13、层流底层越薄( )。 C A、近壁面速度梯度越小; B、流动阻力越小; C、流动阻力越大; D、流体湍动程度越小。 14、双液体U形差压计要求指示液得密度差( ) C A、大; B、中等; C、小; D、越大越好。 15、转子流量计得主要特点就是( )。 C A、恒截面、恒压差; B、变截面、变压差; C、恒流速、恒压差; D、变流速、恒压差。 16、层流与湍流得本质区别就是:( )。 D A、湍流流速>层流流速; B、流道截面大得为湍流,截面小得为层流; C、层流得雷诺数<湍流得雷诺数; D、层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 17、圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数就是( )。 B A、 Re ≤ 2000; B、 Re ≥ 4000; C、 Re = 2000～4000。 18、某离心泵入口处真空表得读数为 200mmHg , 当地大气压为101kPa, 则泵入口处得绝对压强为( )。 A
化工原理传热练习习题及标准答案.docx
化工原理习题及答案 第五章传热 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,λ =此时单位面积的热损失为_______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 ***1140w 2.（ 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, λ =此时单位面积的热损失为 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 1000w 3.（ 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λ =则其 厚度不低于 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 91mm 4.（ 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0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 0.8m.s时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .K) 5.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为 _____________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 1.2m.s时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr
化工原理试验试题集
化工原理实验试题3 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。 答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料，在某一回流比下得到D ＝0.2kmol/h,xD=0.9,xW=0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD 不小于0.9的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D ＝0.56kmol/h ，你认为： （1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？ 答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW ，从而提高了馏出液的产量；由于xD 不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 DxD 化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___ 传热复习题1 （1）保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 答：首先，保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失。其次，瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射散热量。举例说，如夹层内壁温度为98οC ，外壁温度为28ο C ，黑度为0.95的玻璃表面镀上黑度为0.02的银层后,其辐射散热量可由原来的5502m W 降至6.152m W 。第三，在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作， 大，在数值上常视为相等，但就其本质讲，含义是完全不同的。 （4）何谓换热器的控制热阻? 答:换热器的总热阻1/K 主要取决于冷、热流体的对流传热热阻，当然也和管壁的热阻及污垢热阻有关，即， λ ααb K i ∑++=0111 若忽略管壁及污垢热阻，则有 1 11αα+≈i K 如果i α和0α相接近，也就是两种流体的传热阻力差不多时，在谋求强化传热过程中，一般要考虑把 i α、0α都增大。但往往有这种情况，两者的α 值相差很大，例如i α>>0α,则 1 1 αα<< i 。 这时 11α≈K K ≈0α 即总传热系数K 值接近对流传热系数小的一侧流体的α 值，在本例条件下总热阻完全被管外的对流传热热阻所控制。1/0α被称为控制热阻。 答：不正确。 冷却介质的出口温度越高，其用量越小，回收热能的品位也越高，动力消耗也随之减小。但出口温度升高的结果，导致传热推动力即对数平均温差降低，所需传热面积增大，设备费用增大。因此必须从综合角度考虑，全面加以权衡，确定一个适宜的出口温度。 对于常用的冷却介质工业水，出口温度不宜过高。还因为工业水中含有许多盐类。如CaCO 3、 MgCO 3、CaS04、、MgSO 4等。若出口温度过高，上述盐类就会因溶解度减小而析出，附在器壁表面上形成热阻很大的垢层，使传热过程恶化。尽管可以采取在冷却水中添加阻垢剂等化学方法，但至少从目前看，效果很有限。所以无节制了提高冷却介质出口温度的方法是行不通的。设计时常取冷却水进、出口的温度差为5-10℃ 四`选择题 传热习题及答案 一、选择题： 1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）C A 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值； B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异； C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体 的物性无关； D 、要提高K 值，应从降低最大热阻着手； 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程 的有（ ）。Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、Ｆ Ａ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流 体； Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流 体； 3、影响对流传热系数的因素有( )。A 、B 、C 、D 、E A 、产生对流的原因； B 、流体的流动状况； C 、流体的物性； D 、 流体有无相变；E 、壁面的几何因素； 4、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热 至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径 增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措 施是：A A 、不可行的； B 、可行的； C 、可能行，也可能不行； D 、视具 体情况而定； 解：原因是：流量不变 2d u =常数 当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝= b. d 增大时，α增大，d α∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降 根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴ 21 12ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 12 1 ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓ 传热综合实验（一） 实验时间2020年5月14日成绩________指导老师_______________ 一、实验目的 1.通过对简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α i 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 2.应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的值。 二、实验原理 （1）传热过程基本原理 传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式（1-1）计算K值。传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。在该方程式中，冷、热流体的温度差△T是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。 传热速率方程式Q=K×S×ΔTm（1-1） 所以对于总传热系数K=Cp×W×(T2-T1)/(S×ΔTm) (1-2) 式中： Q----热量(W)； S----传热面积(m2)； △Tm----冷热流体的平均温差(℃)；△Tm=Tw-Tm K----总传热系数(W/(m2·℃))； C P ----比热容 (J/(kg·K))； W----空气质量流量(kg/s)； △T=T 2-T 1 ----冷物流温度差(℃)。 换热器的面积：S i=πd i L i（1-3）式中：d i—内管管内径，m； L i —传热管测量段的实际长度，m； 平均空气质量流量W m=V mρm 3600（1-4） 1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相 三 计算题 1 （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/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/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 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （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φ83×3.5mm ，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H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/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2.452× 实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？ 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？ 冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强 对α关联式无影响。 实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？ 4流体分布板的作用是什么？ 实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。 5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节? 1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分） 第四章《传热》练习题 一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； 答案：C 2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。 A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律； B、克希霍夫定律；D、普郎克定律； 答案：B 3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体； 答案：A、C、D；B、E、F 4、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； 答案:A、B、C、D、E 5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径 增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。 A、不可行的； B、可行的； C、可能行，也可能不行； D、视具体情况而定； 答案：A 解：原因是：流量不变 2 d u=常数 当管径增大时，a. 2 / u l d ∝ ， 0.80.2 1.8 /1/ u d d α∝= b. d 增大时，α增大，d α∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降 根据 ()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 121ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则 12ln T t T t -↓-∴2t ↓ ? 本题在于灵活应用管强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。 根据连续性方程，流量不变时，24V d u π ==常数，所以管径变化，管流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小， 可以忽略不计，总热阻近似等于管传热热阻，即K α≈ 6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。 A 、②>④>③>①； B 、③>④>②>①； C 、③>②>①>④； D 、②>③>④>①； 冷流体 热流体 ① 水 气 体 ②水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 轻油 答案：D 7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法： ①加热器应置于该空间的上部；②冷凝器应置于该空间的下部； 正确的结论应该是（ ）。 A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法错； B 、这两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法错； 答案：B 化工原理课后习题答案第4章传热习题解答 习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ， λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3 δ＝12cm ，q ＝ 1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1 δ＝？2 δ＝？ 解： ∵δλT q ?= ∴1 δ＝m q T T 22.01200 900 11003.12 1 1 =-? =- λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012 .0120050900233422 2?=--=--= λδλ δ 得：∴m 10.018.0579.0579.022 =?==λδ 习 题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C 求： T 1=？ 解： ∵δ λ δλ3 13 2 3 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a * 4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程： 圆管传热牛顿冷却定律： 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃] 一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。 一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； C 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体； A、C、D； B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。 A、②>④>③>①； B、③>④>②>①； C、③>②>①>④； D、②>③>④>①； 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>②>①； D、③>②>④>①； ①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a； ③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a； C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。 A、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过； B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围； C、热射线和可见光一样，都服从折射定律； D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； A 8、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷 实验一 干燥实验 一、实验目的 1. 了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。 2. 掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。 3. 测定湿物料的临界含水量X C ，加深对其概念及影响因素的理解。 4. 熟悉恒速阶段传质系数K H 、物料与空气之间的对流传热系数α的测定方法。 二、实验内容 1. 在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其 影响因素。 2. 测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数α和传质系数K H 。 三、基本原理 干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。 干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。 本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用ω来表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干基料为基准的含水量X 表示更为方便。ω与X 的关系为： X = -ω ω 1 （8—1） 式中： X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料； ω—湿基含水量 kg 水/kg 湿物料。 物料的绝干质量G C 是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X 与干燥时间τ的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB 段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC ；段以后的一段为曲线 填空题 1.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2.在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3.水在内径为φ105mmX2.5mm的只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则Re=99502，流动类型为湍流。 4.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2 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1/4 倍. 5.求取对流传热系数常采用因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次数群，再通过实验确定各特征数数之间的关系，即得到各种条件下的关联式。 6.化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_, 间壁换热和蓄热换热. 7.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (2) 若p 〉pe 或Ce〉C 则属于吸收过程 9.计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:_平衡关系_,_物料衡算,_传质速率._. 10.在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为_自由水分首先除去的水分为_非结合水分不能用干燥方法除的水分为_平衡水分。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内 22.对于间壁式换热器：m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A ) A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关 2.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度 差（ρ指-ρ）的值（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为（D ）。已知20℃时，硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是：( D )。 A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 5.离心泵的性能曲线中的H－－Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌ）一定。化工原理(下)期末考试试卷
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