化工原理第六章練習題

1、傳熱章練習：傳熱章練習：一、填空一、填空1在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過程中，熱流量在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過程中，熱流量Q沿沿半徑增大方向半徑增大方向 ，熱流密度，熱流密度q沿該方向沿該方向 ，（增大，減少，不變）。（增大，減少，不變）。2在一維定態(tài)傳熱過程中，二層的熱阻分別為在一維定態(tài)傳熱過程中，二層的熱阻分別為R1和和R2，推動力為，推動力為t1和和t2，若，若R1, = , 2，1=2，則應，則應該將導熱系數(shù)為該將導熱系數(shù)為 的材料包于內(nèi)層，更有利于保的材料包于內(nèi)層，更有利于保溫。溫。解答：解答：一、一、1不變，減少。不變，減少。 2104，當，當流量增加一倍，管徑不變，則流量增加一倍，管徑不

2、變，則為原來的為原來的 倍；倍；將管徑減小一半，流量不變，則將管徑減小一半，流量不變，則為原來的為原來的 倍；倍；若流量、管徑不變，而將管程數(shù)增加一倍，則若流量、管徑不變，而將管程數(shù)增加一倍，則為為原來的原來的 倍。（忽略物性變化）倍。（忽略物性變化）7用飽和水蒸氣在套管換熱器內(nèi)加熱冷空氣，此用飽和水蒸氣在套管換熱器內(nèi)加熱冷空氣，此時，管壁溫度接近于時，管壁溫度接近于 的溫度。的溫度。解答：解答：一、一、4.流動流體的載熱使壁面處溫度梯度增加流動流體的載熱使壁面處溫度梯度增加 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、側(cè)蒸汽側(cè)8 . 18 . 0dqV 8蒸汽冷凝分蒸汽冷凝分 狀冷凝和狀冷凝和 狀冷凝，工業(yè)設(shè)計狀冷凝，工業(yè)設(shè)計時按時按 狀冷凝考慮；大容積飽和沸騰分狀冷凝考慮；大容積飽和沸騰分 狀沸騰狀沸騰和和 狀沸騰，操作應控制在狀沸騰，操作應控制在 狀沸騰下進行。狀沸騰下進行。9某無相變逆流傳熱過程，已知某無相變逆流傳熱過程，已知T1=60，t2=30，(qmCp)2/(qmCp)1=1，則，則tm= 。10用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），若保持加熱蒸汽壓降和冷流體若保持加熱蒸汽壓降和冷流體t1不變，而增加冷不變，而增加冷流體流量流體流量qm2，則，則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冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢層時相比，結(jié)垢后換熱器的層時相比，結(jié)垢后換熱器的K ，tm ，t2 ，Q 。（上升，不變，下降，不確定）。（上升，不變，下降，不確定）。12冷熱流體的進出口溫度冷熱流體的進出口溫度t1，t2，T1，T2相同時，相同時，tm并并 tm逆逆(,=,)。13.利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物

5、料。利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度要求熱流體的溫度T1、T2及流量及流量qm1不變。今因冷不變。今因冷卻水進口溫度卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務，提增高，為保證完成生產(chǎn)任務，提高冷卻水的流量高冷卻水的流量qm2，則，則K ，tm ，Q 。(上升，不變，下降，不確定上升，不變，下降，不確定)。解答：解答：一、一、11, , 12 13 Q=qm1Cp1(T1-T2)=KAtm , , 不變不變二、作圖題：二、作圖題：1某換熱器原工況操作線如圖，試將新工況操作某換熱器原工況操作線如圖，試將新工況操作線定性畫在原圖中，并證明之。線定性畫在原圖中，并證明之。二、二

6、、1. 解：解：2某逆流換熱器的某逆流換熱器的(qmCp)2(qmCp)1，試定性繪出，試定性繪出兩種流體沿傳熱面的溫度分布曲線及操作線。兩種流體沿傳熱面的溫度分布曲線及操作線。2.3試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。試定性在同一圖中繪出兩個換熱器的操作線。3.三、找錯三、找錯請將下面各結(jié)論請將下面各結(jié)論(劃線部分劃線部分)中的錯誤結(jié)論找出。中的錯誤結(jié)論找出。1熱輻射中，熱輻射中，(A)灰體是一種理想物體灰體是一種理想物體，(B)黑體也是一種特殊的灰體黑體也是一種特殊的灰體，(C)溫度相等時，黑體與灰體的輻射能力相同溫度相等時，黑體與灰體的輻射能力相同，(D)對太陽能的輻射，實際物體也可

7、看作灰體。對太陽能的輻射，實際物體也可看作灰體。2某逆流換熱器，已知某逆流換熱器，已知(qmCp)2/(qmCp)1=， (A)此時冷流體的進、出口溫度近似相等，此時冷流體的進、出口溫度近似相等，(B)該條件下的平均傳熱推動力決定于（該條件下的平均傳熱推動力決定于（T2-t1），若繼續(xù)增加冷流體流量，若繼續(xù)增加冷流體流量， (C)平均推動力平均推動力tm將下降，將下降，(D)但熱流量但熱流量Q仍能明顯上升。仍能明顯上升。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、計算題四、計算題1進入某間壁式換熱器的冷、熱流體溫度為進入某間

8、壁式換熱器的冷、熱流體溫度為t1=50,T1=200, 已知換熱器的總熱阻已知換熱器的總熱阻1/KA=0，試求下列條件下冷流體的出口溫度。試求下列條件下冷流體的出口溫度。 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有一單程列管式換熱器有一單程列管式換

9、熱器, 其管束由其管束由269根長根長3m，d=25mm的管子組成?，F(xiàn)欲用此換熱器將流的管子組成。現(xiàn)欲用此換熱器將流量為量為8000kg/h的常壓空氣從的常壓空氣從10加熱至加熱至110,已知定性溫度下已知定性溫度下,空氣的空氣的Cp=1.01kJ/kg, =2.0110-2mPas, =2.8710-2W/m, 試問試問:若殼程通若殼程通120飽和蒸汽，此換熱器是否適用？飽和蒸汽，此換熱器是否適用？（蒸汽管壁及垢層熱阻可忽略不計）。（蒸汽管壁及垢層熱阻可忽略不計）。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換熱器換熱器=26933.140.025=63.4m2104,物性的變化、管壁及垢層熱阻物性的變化、管壁及垢層熱阻可忽略，試求新工況下，冷、熱流體的出口溫度可忽略，試求新工況下，冷、熱流體的出口溫度(冷、熱流體的進口溫度及熱流體的流量不變冷、熱流體的進口溫度及熱流體的流量不變)。3. 解：原工況：解：原工況： =

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 新工況新工況 =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現(xiàn)有兩個完全相同的列管式換熱器，內(nèi)有現(xiàn)有兩個完全相同的列管式換熱器，內(nèi)有180根根191.5mm的管子的管子, 每根長每根長3m, 管內(nèi)走流量為管內(nèi)走流量為2000kg/h的冷流體的冷流體, 進口溫度為進口溫度為30,

13、 與熱流體單與熱流體單程換熱，已知程換熱，已知(qmCp)2/(qmCp)1=0.5；冷流體；冷流體Cp=1.05kJ/kg,=210-2mPas，=0.0289W/m，熱流體的進口溫度熱流體的進口溫度T1=150，熱流體、管壁及垢，熱流體、管壁及垢層熱阻可忽略，現(xiàn)按下圖方式進行操作，求熱流層熱阻可忽略，現(xiàn)按下圖方式進行操作，求熱流體的出口溫度體的出口溫度T。4. 解：兩換熱器解：兩換熱器A、B； 均為均為 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/ 換熱器換熱器A:逆流逆流 qm2Cp2(t-t1)=KA(T1-t) Ta=T1-(t-t1)=150-(121.3-30)=58.7換熱器換熱器B:并流并流 Tb-t2=0.05 121.35831854305831501854221221 pmpmCqKAtCqKATt/583105036002000