化工原理答案傳熱

化工原理答案傳熱第四章傳熱解t=75℃t=30℃23解t=75℃t=30℃231【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm厚的t=0.25+75=300C軟木做成1=0.250.055單位表面積的冷量損失。2則單位表面積的冷量損失為【4-3】用平板法測定材料的熱導(dǎo)率，平板狀材料的一側(cè)用電熱器加熱，另一側(cè)用冷水冷卻，同時在板的兩側(cè)均用熱電偶測量其表面溫度。若所測固體的表面積為，材料的厚度為?，F(xiàn)測得電流表的讀數(shù)為，伏特計的讀數(shù)為140V，兩側(cè)溫度分別為280℃和解根據(jù)已知做圖解根據(jù)已知做圖熱傳導(dǎo)的熱量A(tt)0.02(280100)12【4-4】燃燒爐的平壁由下列三層材料構(gòu)成：耐火磚層，熱導(dǎo)率λ=(m·℃)，厚度耐火磚層內(nèi)側(cè)壁面溫度為1000℃，絕熱磚的耐熱溫度為940℃，普通磚的耐熱溫度(1)根據(jù)磚的耐熱溫度確定磚與磚接觸面的溫度，然后計算絕熱磚層厚度。若每塊絕熱磚厚度為230mm，試確定絕熱磚層的厚度。((2)若普通磚層厚度為240mm，試計算普通磚層外表面溫度。解(1)確定絕熱層的厚度b2溫度分布如習題4-4附圖所示。通過耐火磚層的熱傳導(dǎo)計算熱流密度q。絕熱磚層厚度b的計算22先核算絕熱磚層與普通磚層接觸面處的溫度t3t小于130℃，符合要求。3通過普通磚層的熱傳導(dǎo)，計算普通磚層的外側(cè)壁溫t。4mmmmmmm熱阻是黃銅管熱阻的多少倍[黃銅的熱導(dǎo)率解因382，因算術(shù)平均半徑計算導(dǎo)熱面積。管長用L表示。黃銅管的熱阻為32水垢的熱阻為=R垢=1.1630.033=51.6倍R0.002了減少沿途的熱損失，在管外包兩層絕熱材料，第水蒸氣。為一層為厚Wm.K)。管內(nèi)壁溫度為300℃，保溫層外表面溫度為40℃。管路長50m。試求該管路的散熱量。解108mm，108mm，熱導(dǎo)率隨外表面溫過其表面包一層超細玻璃棉氈保溫，其160W/m。試確定所需保溫層厚度。bm2解得保溫層厚度為保溫層厚度應(yīng)不小于至25℃。求管壁對水的對流傳熱系數(shù)。tt2水的平均溫度t=t1+t2=15+25=20Cm22d0.015p32℃，出口溫度為68℃。(1)試計算空氣與管壁間的對流傳熱系數(shù)。(2)如空氣流速增加一倍，其他條件均不變，對流傳熱系數(shù)又為多少(3)若空氣從管壁得到的熱量為578W，鋼管內(nèi)壁的平均溫度為多少。12(1)對流傳熱系數(shù)a計算空氣的平均溫度t=32+68=50Cm2雷諾數(shù)d(2)空氣流速增加一倍，對流傳熱系數(shù)a'為(3)若空氣從管壁得到的熱量為578W，計算鋼管內(nèi)壁平均溫度用式Q=aA(t一t)計算鋼管內(nèi)壁的平均溫度t。wmw已知空氣進出口平均溫度t=0Cm在第(1)項中已計算出對流傳熱系數(shù)a=18.4W/(m2.C)鋼管內(nèi)壁平均溫度t=t+Q=0+78=79.4CwwaA18.4人1.07【4-10】溫度為10℃、壓力為的空氣，以10m/s的流速在列管式換熱器管間沿管長方向流動，空氣出口溫度為30℃。列管式換熱器的外殼內(nèi)徑為190mm，其中裝有37根mmmm管，鋼管長度為2m。試求鋼管外表面對空氣的對流傳熱系數(shù)a。2空氣的平均溫度t=10+30=20Cm2p空氣流動的截面積濕潤周邊已知空氣的流速對流傳熱系數(shù)d=4=002的傳熱管長為2m。質(zhì)量流量為253g/h的甲苯在環(huán)隙中流動，進口溫度為72℃，出口溫度為38℃。試求甲苯對內(nèi)管外表面的對流傳熱系數(shù)。解2m22p甲苯的質(zhì)量流量體積流量qkg/hv1m112幾4甲苯對內(nèi)管外表面的對流傳熱系數(shù)a計算e213根并聯(lián)而成，蛇管的圈徑為。若甲苯的體積流量為3m3/h，試求甲苯對鋼管內(nèi)表面的對解甲苯的溫度T=70℃,T=30℃2平均溫度m2p體積流量雷諾數(shù)普朗特數(shù)vs4彎管效應(yīng)校正系數(shù)c=1+1.77d=1+1.77人0.04=1.24RR0.3對流傳熱系數(shù)a計算流過。管外為300kPa(絕對壓力)的飽和水蒸氣冷凝，使硝酸得到3.人104W的熱量。試求水蒸氣在水平管外冷凝時的對流傳熱系數(shù)。解在計算水蒸氣在水平管外冷凝的對流傳熱系數(shù)a時，需要知道管外表面溫度t。tw如何假設(shè)tww300kPa(絕對壓力)時，水蒸氣的飽和溫度t=133.3℃。sswww冷凝水膜的物性參數(shù)s水蒸氣在水平管外冷凝的a值計算sww重新用a=1155W／(m2.℃)估算t。ww與前面計算的膜溫基本一樣，故冷凝水膜的物性數(shù)據(jù)也一樣，只是a計算式中的swa值計算與前面假設(shè)的相同?！?-14】水在大容器內(nèi)沸騰，如果絕對壓力保持在p=200kPa，加熱面溫度保持130℃，試計算加熱面上的熱流密度q。解pkPa,t=120.2C,t=130℃sw水沸騰的對流傳熱系數(shù)a計算間傳熱過程的計算【4-15】載熱體的流量為1500kg/h，試計算下列各過程中載熱體放出或吸收的熱解q=kg/sm3600放熱量(2)苯胺放熱量Q=qr=2258=941kWm3600平均溫度T=383+283=333Km2pQ=qc(TT)15002.19(383283)=91.3kWmp123600pQ=qc(TT)=15003.77(370290)=12mp123600(4)空氣加熱平均溫度t=20+150=85Cm2c=1.009kJ/(kg.C)pQ=qc(tt)15001.009(15020)=54.7kWmp213600s冷凝水從t=127.2℃降至t=40℃，平均溫度s2比熱容c=4.196kJ/(kg.C)p放熱量Q=q[r+c(tt)]mps2t=127.2+40=83.6Cm2kgh從355K冷卻到300K，冷卻水由15℃升到35℃，試求冷卻水用量。若將冷卻水的流量增加到3.5m3/h，試求冷卻水的出口溫解硝基苯流量q=2000kg/h，平均溫度T==355+300327.5K,比熱容m1m22c8kJ/(kg.K)p1硝基苯的放熱量Q=qc(TT)m1p112(1)冷卻水用量計算平均溫度t=15+35=25℃m22pp2(2)用水量q=3.5m3/h時，求t=v22用水量增大，水出口溫度t應(yīng)降低。先假設(shè)水的比熱容及密度不變。從上面的計算2式可知q與(tt)成反比，故v221假設(shè)t=26.℃2水的平均溫度t==26.+15=21℃m22查得水的比熱容c=4.182kJ/(kg.C)，密度p=k/m3p2 QQtt==21cqcqpp2m2p2v2【4-17】在一換熱器中，用水使苯從80℃冷卻到50℃，水從15℃升到35℃。試分別計算并流操作及逆流操作時的平均溫度差。解(1)并流操作苯T=80℃T=50℃2水t=15℃t=35℃2(2)逆流操作熱水T90℃T60℃2苯T80℃T50℃2t/t45/35212t35℃t15℃水21為20℃，出口溫度為50℃。油進口溫度為120℃，出口溫度為60℃。試計算兩種流體的傳熱平均溫度差。解屬于折流【4-19】用絕對壓力為300kPa的飽和水蒸氣將體積流量為80m3／h的苯胺從80℃加解(1)水的比汽化熱r2168kJ/kg，苯胺體積流量q80m3/h，v2苯胺吸收的熱量為水蒸氣用量m1r2168水蒸氣℃℃【4-20】有一套管式換熱器，內(nèi)管為180mm10mm的鋼管，內(nèi)管中有質(zhì)量流量為3000kg/h的熱水，從90℃冷卻到60℃。環(huán)隙中冷卻水從20℃升到50℃?？倐鳠嵯禂?shù)K2000W/(m2C)。試求：(1)冷卻水用量；(2)并流流動時的平均溫度差及所需傳熱面積；(3)逆流流動時的平均溫度差及所需傳熱面積。解(1)冷卻水用量q計算m2熱水平均溫度TTT129060℃5,c4.191kJ/(kg℃)m22p1冷水平均溫度熱量衡算ttt12205035℃,c4.174kJ/(kg℃)m22p2At=20Ct=50C2)1編t=編t=10C12傳熱面積傳熱面積【4-21】A=m熱水T=90℃)T=60℃2mK解乙二醇的平均溫度乙二醇的平均溫度T=353+313=333K，m2p1乙二醇放出熱量m1p112從水的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)表上可知，水在30~50C范圍內(nèi)，比熱容c=41/(kg.K)。假設(shè)pc=41/(kg.K)，計算冷水出口溫度t。p22冷水的平均溫度tm12=.22t接近30℃，所假設(shè)的c可以。mp2m逆m傳熱面積【4-22】m有一外徑為l00mm的水蒸氣管，水蒸氣溫度為160℃。為了減少熱量損圍空氣溫度為20℃，保溫層外表面對周圍空氣的對(包括熱輻射)傳熱系數(shù)a=15W/(m2.℃)。保溫層內(nèi)表溫度在兩種情況下都等于水蒸氣溫度。解周流面B熱量損失12312單位長度的熱損失為L312計算結(jié)果表明，熱導(dǎo)率小的絕熱材料放在內(nèi)層，熱損失小?！?-23】測定套管式換熱器的總傳熱系數(shù)。數(shù)據(jù)如下：甲苯在內(nèi)管中流動，質(zhì)量流量為5000kg/h，進口溫度為80℃，出口溫度為50℃。水在環(huán)隙流動，進口溫度為15℃，出口溫度為30℃。水與甲苯逆流流動，傳熱面積為2.5m2。問所測得的總傳熱系數(shù)為多大m12m2p1【4-24】在一套管換熱器中，內(nèi)管中流體的對流傳熱系數(shù)a=200W／(m2.K)，內(nèi)管外1側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)a=350W／(m2.K)。已知兩種流體均在湍流條件下進行換熱。試回2答下列兩個問題：(1)假設(shè)內(nèi)管中流體流速增加一倍；(2)假設(shè)內(nèi)管外側(cè)流體流速增加兩倍。其他條件不變，試問總傳熱系數(shù)增加多少以百分數(shù)表示。管壁熱阻及污垢熱阻可不12(1)內(nèi)管中流體流速增加一倍，u'=2u11【4-25】流量為4000kg/h的苯被加熱，進口溫度為50℃，出口溫度為80℃。套管的環(huán)隙中有絕對kPaW/(m2.K)。已知內(nèi)管熱水蒸氣用量；(2)管壁對苯的對流傳熱系數(shù)；(3)完成上述處理量所需套管的有效長度；(4)由于某種原因，加熱水蒸氣的絕對壓力降至140kPa。這時，苯出口溫度有何變化應(yīng)為多少度(設(shè)苯的對流傳熱系數(shù)值不變，平均溫度差可用算術(shù)平均值計算)。kgKqkgh12m2p2m2m2p2213600q(2)苯的對流傳熱系數(shù)an=0.4(3)管長l以管內(nèi)表面積A為基準1(4)水蒸氣絕對壓力p=140kPa時，苯的出口溫度t。2【4-26】在一套管換熱器中，用絕對壓力為200kPa的飽和水蒸氣使流量為00g/h的氯化苯從30℃加熱到70℃，氯化苯在內(nèi)管中流動。因某種原因，氯化苯的流量減小到250g/h，但進、出口溫度欲保持不變。為此，想把水蒸氣壓力降低一些，試問水蒸氣的絕對壓力應(yīng)降到多少(兩種情況下，管內(nèi)氯化苯均為湍流流動，并且其對流傳熱系數(shù)比水蒸氣冷凝的對流傳熱系數(shù)小很多。因此，水蒸氣冷凝的熱阻及管壁熱阻均可忽略氯化苯的流量q=00g/hmm氯化苯的對流傳熱系數(shù)a與q的關(guān)系為a記(000.m氯化苯的流量減小到m總傳熱系數(shù)水蒸氣溫度氣，用絕對壓力為200kPa的飽和水蒸氣加熱，空氣從10℃加熱到90℃?，F(xiàn)有一列管式換熱器，其規(guī)格如下：鋼管直徑025mm〉2.5mm，管長，管數(shù)271根。如用此換熱器，使空氣在管內(nèi)流動，水蒸氣在管外冷凝，試驗算此換熱器面積是否夠用水蒸氣冷凝時的對解空氣的平均溫度t==10+90=50℃m22p空氣流量熱負荷水蒸氣q=〉29=3884kg/hm22.4mp213600mp213600平均溫度差..q已有換熱器的傳熱面積為【4-28】有一鋼制套管式換熱器，質(zhì)量流量為2000kg/h的苯在內(nèi)管中，從80℃冷卻到50℃。冷卻水在環(huán)隙中從15℃升到35℃。已知苯對管壁的對流傳熱系數(shù)為mKW/(m2.K)。計算總傳熱系數(shù)時，忽略管壁熱阻，按平壁計算。試回答下列問題：(1)計算冷卻水消耗量；(2)計算并流流動時所需傳熱面積；(3)如改變?yōu)槟媪髁鲃?，其他條件相同，所需傳熱面積將有何變化12苯12m22熱負荷Q=qc(TT)m1p112逆流與并流比較，由于逆流的溫度差較大，所以傳熱面積小了一些。kgh4kJ/(kgK)。換熱器初始使用時可將溶液由20℃加熱至80℃。(1)該換熱器使用一段時間后，由于溶液結(jié)垢，其出口溫度只能達到75℃，試求污垢熱阻值；(2)若要使溶液出口溫度仍維持在80℃，在不變動設(shè)備的條件下可采取何種措施做定量計算。AΔtAΔt2054.6mm(1)使用一年后，溶液出口溫度下降至75℃，此時的對數(shù)平均溫差為AtmmR=11=11=1.063持在即2【4-30】有一單管程的列管式換熱器，其規(guī)格如下：管徑為025mm2.5mm，管長為S2到10℃。CS在管外冷凝，其流量為300kg/h，比汽化熱為350kJ/kg。冷卻水在管內(nèi)，進CS傳熱系數(shù)分2別為K=2W1／(m2.K)和K=174W/(m2.K)(以內(nèi)表面積為基準)。試問此換熱器是否合適122m12冷凝段熱負荷46+1046+1022m2冷卻段熱負荷2m1p1123600t12m2冷卻水用量q=Q1+Q2=29200+2990=0285kg/sm2c(t一t)4.1人103人(32一5).p221水在兩段之間的溫度t，用冷卻段熱負荷Q計算。2冷凝段平均溫度差為冷卻段平均溫度差為冷凝段傳熱面積為A冷卻段傳熱面積為A總傳熱面積A=A+A2Δt==24.2CΔt==16.4CQQ224.2299011m12m22m2傳熱面積夠用?！?-31】在一套管式換熱器中，用120℃的飽和水蒸氣在環(huán)隙中冷凝放熱，使內(nèi)管時，水蒸氣冷凝的a值取用8000(2.K)?？珊雎怨鼙跓嶙杓拔酃笩嶙?，并可當平壁處理。兩種情況下苯的比熱容認為相同]。解苯的流量q=3000kg/h時mt100t100C水蒸氣T=120℃T=120℃苯的流量'=4500／時m水蒸氣苯T=120水蒸氣苯 t20C11傳熱速率方程10040 tC10040 tC02t40C2140t44t44℃2 t'℃2144苯的流速與流量的關(guān)系u'q45001.5uq3000m總傳熱系數(shù)K與傳熱管內(nèi)外兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)與的關(guān)系為12解得5/m21故K'11