化工原理考試題及答案

./化工原理試題與答案北村〔奧力體育復(fù)印店化工原理考試題及答案____________班級(jí)____________學(xué)號(hào)_____________成績(jī)______________一、填空題：1.〔2分懸浮液屬液態(tài)非均相物系,其中分散相是指_____________；分散外相是指______________________________。2.〔3分懸浮在靜止流體中的固體微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降時(shí),會(huì)受到_____________三個(gè)力的作用。當(dāng)此三個(gè)力的______________時(shí),微粒即作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。此時(shí)微粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度,稱為____________。3.〔2分自由沉降是___________________________________。4.〔2分當(dāng)微粒在介質(zhì)中作自由沉降時(shí),若粒子沉降的Rep相同時(shí),球形度越大的微粒,介質(zhì)阻力系數(shù)越________。球形粒子的球形度為_________。5.〔2分沉降操作是使懸浮在流體中的固體微粒,在_________力或__________力的作用下,沿受力方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)而___________,從而與流體分離的過程。6.〔3分球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí),勻速沉降的條件是_______________。滯流沉降時(shí),其阻力系數(shù)=____________.7.〔2分降塵寶做成多層的目的是____________________________________。8.〔3分氣體的凈制按操作原理可分為________________________________________________________.旋風(fēng)分離器屬_________________。9.〔2分過濾是一種分離懸浮在____________________的操作。10.〔2分過濾速率是指___________________________。在恒壓過濾時(shí),過濾速率將隨操作的進(jìn)行而逐漸__________。11.〔2分懸浮液中加入助濾劑進(jìn)行過濾的目的是______________________________________________________________________________。12.〔2分過濾阻力由兩方面因素決定：一方面是濾液本身的性質(zhì),即其_________；另一方面是濾渣層本身的性質(zhì),即_______。13.〔2分板框壓濾機(jī)每個(gè)操作循環(huán)由______________________________________五個(gè)階段組成。14.〔4分板框壓濾機(jī)主要由____________________________________________,三種板按________________的順序排列組成。1—2—3—2—1—2—3—2—115.〔3分某板框壓濾機(jī)的框的尺寸為：長(zhǎng)×寬×厚=810×810×25mm,若該機(jī)有10塊框,其過濾面積約為_________________m。16.〔4分板框壓濾機(jī)采用橫穿洗滌濾渣,此時(shí)洗穿過____層濾布及____個(gè)濾框厚度的濾渣,流經(jīng)過長(zhǎng)度約為過濾終了濾液流動(dòng)路程的____倍,而供洗液流通的面積又僅為過濾面積的____。17.〔3分轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī),轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周,過濾面積,的任一部分都順次經(jīng)歷___________________________________________等五個(gè)階段。18.〔3分離心分離因數(shù)是指________________________________________________________________。為了提高離心機(jī)的分離效率,通常使離心機(jī)的___________增高,而將它的________減少。19.〔2分離心機(jī)的分離因數(shù)越大,則分離效果越__________；要提高離心機(jī)的分離效果,一般采用________________的離心機(jī)。20.〔3分某懸浮液在離心機(jī)進(jìn)行離心分離時(shí),若微粒的離心加速度達(dá)到9807m.s,則離心機(jī)的分離因數(shù)等于__________。二、選擇題：1.〔2分欲提高降塵寶的生產(chǎn)能力,主要的措施是〔。A.提高降塵寶的高度；B.延長(zhǎng)沉降時(shí)間；C.增大沉降面積2.〔2分為使離心機(jī)有較大的分離因數(shù)和保證轉(zhuǎn)鼓有關(guān)足夠的機(jī)械強(qiáng)度,應(yīng)采用〔的轉(zhuǎn)鼓。A.高轉(zhuǎn)速、大直徑；B.高轉(zhuǎn)速、小直徑；C.低轉(zhuǎn)速、大直徑；D.低轉(zhuǎn)速,小直徑；3.〔2分用板框壓濾機(jī)恒壓過濾某一濾漿〔濾渣為不可壓縮,且忽略介質(zhì)阻力,若過濾時(shí)間相同,要使其得到的濾液量增加一倍的方法有〔。A.將過濾面積增加一倍；B.將過濾壓差增加一倍；C.將濾漿溫度到高一倍。4.〔2分板框壓濾機(jī)組合時(shí)應(yīng)將板、框按〔順序置于機(jī)架上。A.123123123……；B.123212321……；C.3121212……35.〔2分有一高溫含塵氣流,塵粒的平均直徑在2～3μm,現(xiàn)要達(dá)到較好的除塵效果,可采〔的除塵設(shè)備。A.降塵室；B.旋風(fēng)分離器；C.濕法除塵；D.袋濾器6.〔2分當(dāng)固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時(shí),以〔的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著。A.顆粒密度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑7.〔2分臥式刮刀卸料離心機(jī)按操作原理分應(yīng)屬于〔離心機(jī)。A.沉降式B.過濾式C.分離式8.〔2分分離效率最高的氣體凈制設(shè)備是〔。A.袋濾器；B.文丘里除塵器；C.泡沫除塵器9.〔2分若氣體中所含微粒的最小直徑為1μm,并含有少量水分,現(xiàn)要將此氣體進(jìn)行凈制,并希望分離效率達(dá)99%,則應(yīng)選用〔。A.袋濾器；B.文丘里除塵器；C.泡沫除塵器10.〔2分當(dāng)微粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬于滯流時(shí),旋轉(zhuǎn)半徑為1m,切線速度為20m.s,同一微粒在上述條件下的離心沉降速度等于重力沉降速度的〔。A.2倍；B.10倍；C.40.8倍11.〔2分為提高旋風(fēng)分離器的效率,當(dāng)氣體處理量較大時(shí),應(yīng)采用〔。A.幾個(gè)小直徑的分離器并聯(lián)；B.大直徑的分離；C.幾個(gè)小直徑的分離器串聯(lián)。12.〔2分顆粒的重力沉降在層流區(qū)域時(shí),塵氣的除塵以〔為好。A.冷卻后進(jìn)行；B.加熱后進(jìn)行；C.不必?fù)Q熱,馬上進(jìn)行分離。13.〔2分旋風(fēng)分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的〔粒徑。A.最?。籅.最大；C.平均；14.〔2分旋風(fēng)分離器主要是利用〔的作用使顆粒沉降而達(dá)到分離。A.重力；B.慣性離心力；C.靜電場(chǎng)15.〔2分離心機(jī)的分離因數(shù)α愈大,表明它的分離能力愈〔。A.差；B.強(qiáng)；C.低16.〔2分恒壓過濾時(shí)過濾速率隨過程的進(jìn)行而不斷〔。A.加快；B.減慢；C.不變17.〔2分要使微粒從氣流中除去的條件,必須使微粒在降塵室的停留時(shí)間〔微粒的沉降時(shí)間。A.≥；B.≤；C.＜；D.＞18.〔2分板框過濾機(jī)采用橫穿法洗滌濾渣時(shí),若洗滌壓差等于最終過濾壓差,洗滌液粘度等于濾液粘度,則其洗滌速率為過濾終了速率的〔倍。A.1；B.0.5；C.0.2519.〔2分現(xiàn)有一乳濁液要進(jìn)行分離操作,可采用〔。A.沉降器；B.三足式離心機(jī)；C.碟式離心機(jī)。20.〔2分含塵氣體中的塵粒稱為〔。A.連續(xù)相；B.分散相；C.非均相。三、判斷題：1.〔2分離心機(jī)的分離因數(shù)α愈大,表明它的分離能力愈強(qiáng)。〔2.〔2分通過旋風(fēng)分離器能夠完全分離出來的最大顆粒直徑,稱臨界顆粒直徑。〔3.〔2分固體顆粒在大氣中沉防是層流區(qū)域時(shí),以顆粒直徑的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著?！?.〔2分旋風(fēng)分離器是利用慣性離心力作用來凈制氣的設(shè)備?！?.〔2分若洗滌壓差與過濾壓差相等,洗水粘度與濾液粘度相同時(shí),對(duì)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)來說,洗滌速率=過濾未速度?！?.〔2分沉降器的生產(chǎn)能力與沉降高度有關(guān)?！?.〔2分恒壓過濾過程的過濾速度是恒定的?！?.〔2分要使固體顆粒在沉降器從流體中分離出來,顆粒沉降所需要的時(shí)間必須大于顆粒在器的停留時(shí)間?！?.〔2分為提高旋風(fēng)分離器的分離效率,當(dāng)氣體處理量大時(shí),解決的方法有：一是用幾個(gè)直徑小的分離器并聯(lián)操作。〔10.〔2分在氣一固分離過程,為了增大沉降速度U,必須使氣體的溫度升高?！?1.〔2分顆粒的自由沉降速度U小于擾沉降速度?！?2.〔2分通常氣體的凈制宜在低溫下進(jìn)行；〔而懸浮液的分離宜在高溫下進(jìn)行?！?3.〔2分粒子的離心沉降速度與重力沉降速度一樣,是一個(gè)不變值?！?4.〔2分做板框壓濾機(jī)的過濾實(shí)驗(yàn)時(shí),濾液的流動(dòng)路線與洗水的流動(dòng)路線是相同的。〔15.〔2分板框壓濾機(jī)采用橫穿法洗滌時(shí),若洗滌壓差=最終過濾壓差,洗滌液粘度=濾液粘度,則其洗滌速率=1/4過濾終了速率?！?6.〔2分物料在離心機(jī)進(jìn)行分離時(shí),其離心加速度與重力加速度的比值,稱為離心分離因數(shù)。〔17.〔2分濾渣的比阻越大,說明越容易過濾。〔18.〔2分恒壓過濾時(shí)過濾速率隨過程的進(jìn)行不斷下降?！?9.〔2分袋濾器可用于除去含微粒直徑小至1μm的濕氣體的凈制?！?0.〔2分欲提高降塵室的生產(chǎn)能力一倍,應(yīng)將降塵室的高度增加一倍?！菜?、問答題：1.〔8分為什么工業(yè)上氣體的除塵常放在冷卻之后進(jìn)行？而在懸浮液的過濾分離中,濾漿卻不宜在冷卻后才進(jìn)行過濾？2.〔8分試分析提高過濾速率的因素？3.〔8分影響重力沉降速度的主要因素是什么？為了增大沉降速度以提高除塵器的生產(chǎn)能力,你認(rèn)為可以采取什么措施？4.〔8分為什么旋風(fēng)分離器的直徑D不宜太大？當(dāng)處理的含塵氣體量大時(shí),采用旋風(fēng)分高器除塵,要達(dá)到工業(yè)要求的分離效果,應(yīng)采取什么措施？5.〔8分為什么板框壓濾機(jī)洗滌速率近似等于過濾終了時(shí)過濾速率的四分之一倍？6．影響顆粒沉降速度的因素都有哪些？7．多層沉降室和旋風(fēng)分離器組設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？8．若分別采用下列各項(xiàng)措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略,濾餅不可壓縮。轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50％。9．若分別采用下列各項(xiàng)措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略,轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50％。10．若分別采用下列各項(xiàng)措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略,操作真空度增大50％。11．若分別采用下列各項(xiàng)措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略,轉(zhuǎn)速增大50％。12．若分別采用下列各項(xiàng)措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略,濾漿中固相體積分率由10％增稠至15％,已知濾餅中固相體積分率為60％。13．何謂流化質(zhì)量？提高流化質(zhì)量的措施有哪些？五、計(jì)算題：3-1某燒堿廠擬采用重力沉降凈化粗鹽水,粗鹽水密度為黏度為,其中固體顆?？梢暈榍蛐?密度取。求直徑為顆粒的沉降速度。3-2某燒堿廠擬采用重力沉降凈化粗鹽水,粗鹽水密度為黏度為,其中固體志偉顆?？梢暈榍蛐?密度取。沉合法公司降速度為的顆粒直徑。3-3長(zhǎng)3m、寬2.4m、高2m的降塵室與鍋爐煙氣排出口相接。操作條件下,鍋爐煙氣量為,氣體密度為,黏度為,飛灰可看作球型顆粒,密度為。求臨界直徑。3-4長(zhǎng)3m、寬2.4m、高2m的降塵室與鍋爐煙氣8嫀排出口相接。操作條件下,鍋爐煙氣量為,氣體密度為,黏度為,飛灰可看作球型顆粒,密度為。要求實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)以上飛灰完全被分離下來,鍋爐的煙氣量不得超過多少。3-5過濾固相濃度的碳酸鈣懸浮液,顆粒的真實(shí)密度,清液密度,濾餅含液量,求濾餅與濾液的體積比。3-6過濾面積為的轉(zhuǎn)股真空過濾機(jī),操作真空度為,浸沒度為1/3,每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為0.18。操作條件下的過濾常數(shù)為,為,求。3-7一填充床含有不同大小的顆粒,計(jì)的占15%,的占25%,的占40%,的占20%,以上均為質(zhì)量百分率。設(shè)球型度均為0.74,試計(jì)算平均等比表面積當(dāng)量直徑。3-8以圓柱形煙囪高,直徑,當(dāng)風(fēng)以每小時(shí)橫向掠過時(shí),試求拽力系數(shù)與該煙囪所受的拽力,設(shè)空氣溫度。3-9密度為的圓球在的水中沉浮,試求其在服從斯托克斯圍的最大直徑和最大沉降速度。3-10一種測(cè)定黏度的儀器由一鋼球和玻璃筒組成。測(cè)試是筒裝被測(cè)液體,記錄鋼球下落一定距離的時(shí)間,球的直徑為,下落距離為,測(cè)試一種糖漿時(shí),記下的時(shí)間間隔為,此糖漿的密度為,鋼球的密度為,求此糖漿的黏度。3-11試求密度為的球型粒子在空氣中自由沉降室服從斯托克斯定律的最大粒徑。3-12試求密度為的球型粒子在空氣中自由沉降室服從牛頓定律的最小顆粒直徑。3-13某懸浮液在以過濾面積為的恒壓壓濾機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),所用真空度為柱,在十分鐘獲得濾液為,求過濾常數(shù)及。〔濾餅不可壓縮,濾布阻力不計(jì)3-14某板框壓濾機(jī)在恒壓過濾一小時(shí)后,共獲得濾液,停止過濾后用清水〔其黏度與濾液相同于同樣壓力下對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌。設(shè)濾布阻力可忽略,求洗滌時(shí)間。3-15用一板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某一懸浮液,要求經(jīng)過三個(gè)小時(shí)能獲得濾液,若已知過濾常數(shù),濾布阻力略不計(jì),若濾框尺寸為,則需要濾框和濾板各幾塊。3-16用一板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某一懸浮液,要求經(jīng)過三個(gè)小時(shí)能獲得濾液,若已知過濾常數(shù),濾布阻力略不計(jì),過濾終了用水進(jìn)行洗滌,洗滌水黏度與濾液相同,洗滌壓力與過濾壓力相同,若洗滌水量為,求洗滌時(shí)間。3-17用一板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某一懸浮液,要求經(jīng)過三個(gè)小時(shí)能獲得濾液,若已知過濾常數(shù),濾布阻力略不計(jì),若輔助時(shí)間為一小時(shí),求該壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力。3-18一只含塵氣體中塵粒的密度為,氣體流率為,密度為,黏度為。采用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵,若分離器的直徑為,估算臨界粒徑。3-19一只含塵氣體中塵粒的密度為,氣體流率為,密度為,黏度為。采用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵,若分離器的直徑為,估算氣體的阻力。3-20用一板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某一懸浮液,要求經(jīng)過三個(gè)小時(shí)能獲得濾液,若已知過濾常數(shù),濾布阻力略不計(jì),〔1若濾框尺寸為,則需要濾框和濾板各幾塊?！?過濾終了用水進(jìn)行洗滌,洗滌水黏度與濾液相同,洗滌壓力與過濾壓力相同,若洗滌水量為,求洗滌時(shí)間。參考答案一、填空題：1：固體微粒,包圍在微粒周圍的液體2：重力、阻力、浮力代數(shù)和為零沉降速度3：沉降過程顆粒互不干擾的沉降4：小15：重離心沉積6：粒子所受合力的代數(shù)和為零24/Rep7：增大沉降面積,提高生產(chǎn)能力。8：重力沉降、離心沉降、過濾離心沉降9：液體或氣體中固體微粒10：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過單位面積的濾液體積變慢11：在濾餅中形成骨架,使濾渣疏松,孔隙率加大,濾液得以暢流12：μγL13：裝合板框、過濾、洗滌、卸渣、整理14：濾板、濾框、主梁〔或支架壓緊裝置等組成15：13.1216：二;一;二;二分之一17：過濾、吸干、洗滌、吹松、卸渣19：好;高轉(zhuǎn)速;小直徑18：物料在離心力場(chǎng)中所受的離心力與重力之比;轉(zhuǎn)速直徑適當(dāng)20：1000二、選擇題1：C2：B3：A4：B5：C6：C7：B8：A9：B10：C11：A12：A13：A4：B15：B16：B17：A18：B19：C20：C三、判斷題1√2×3√4√5√6×7×8×9√10×11×12√√13×14×15√16√17×18√19×20×四、問答題：1答、由沉降公式u=d<ρ－ρ>g/<18μ>可見,U與μ成反比,對(duì)于氣體溫度升,高其粘度增大,溫度下降,粘度減少。所以對(duì)氣體的除塵常放在冷卻后進(jìn)行,這樣可增大沉降速度U。而懸浮液的過濾,過濾速率為dv/<Adq>=△P/<rμL>,即粘度為過濾阻力。當(dāng)懸浮液的溫度降低時(shí),粘度卻增大,為提高過濾速率,所以不宜冷卻后過濾。2答、過濾速率為dv/Adθ=△P/rμL推動(dòng)力/阻力提高過濾速率的方法有：〔1提高推動(dòng)力△P,即增加液柱壓力；增大懸浮液上面壓力；在過濾介質(zhì)下面抽真空。〔2降低阻力,即提高溫度使粘度下降；適當(dāng)控制濾渣厚度；必要時(shí)可加助濾劑。3答、由重力沉降式U=d<ρs-ρ>g/<18μ>可見,影響重力沉降速度U的主要是d和μ〔U∝d,U∝1/μ,為提高U,在條件允許的情況下,可用濕法增大顆粒直徑。這樣可大大增大U,較可行的辦法是讓含塵氣體先冷卻,使其粘度下降,也可使U增大。4答、旋風(fēng)分離器的臨界直徑d=<9μB/πNUρ>,可見D↑時(shí),B也↑〔B=D/4,此時(shí)d也↑,則分離效率η↑,為提高分離效率,不宜采用D太大的分離器。為果氣體處理大時(shí),可采用幾個(gè)小直徑的旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作,這樣則可達(dá)到要求的分離效果。5答、由于洗滌液通過兩層過濾介質(zhì)和整層濾渣層的厚度,而過濾終了時(shí)濾液只通過一層過濾介質(zhì)和濾渣層厚度的一半,即洗滌液流動(dòng)距離比濾液長(zhǎng)1倍,其阻力也就大1倍,故〔dv/dq>w就慢了0.5倍；又因洗滌液的流通面積此濾液的流通面積少1倍,這樣〔dv/dq>w又慢了0.5?；谏鲜鰞蓚€(gè)原因,故當(dāng)洗滌壓差與過濾終了時(shí)壓差相同時(shí),且洗滌液的粘度與濾液粘度相近時(shí),則〔dv/dθ>w≈<1/4><dv/dθ>6答、：影響顆粒沉降速度包括如下幾個(gè)方面：顆粒的因素：尺寸、形狀、密度、是否變形等；介質(zhì)的因素：流體的狀態(tài)〔氣體還是液體、密度、粘度等；環(huán)境因素：溫度〔影響ρ、μ、壓力、顆粒的濃度〔濃度大到一定程度使發(fā)生干擾沉降等設(shè)備因素：體現(xiàn)為壁效應(yīng)。7答、：〔1多層沉降室設(shè)計(jì)的依據(jù)是沉降室生產(chǎn)能力的表達(dá)式,即VS=blut根據(jù)此式,VS與設(shè)備高度無關(guān),而只是底面積bl和ut的函數(shù)。對(duì)指定的顆粒,在設(shè)備總高度不變條件下,設(shè)備n層水平隔板,即使底面積增加nbl倍,從而使生產(chǎn)能力達(dá)到原來的〔n＋1倍。如果生產(chǎn)能力保持不變,多層降塵室可使更小的顆粒得以分離,提高除塵效率。〔2旋風(fēng)分離組設(shè)計(jì)的依據(jù)是臨界粒徑定義式,即當(dāng)顆粒尺寸及介質(zhì)被指定之后,B的減小可使dc降低,即分離效果提高。B和旋風(fēng)分離器的直徑成一定比例。在要求生產(chǎn)能力比較大時(shí),采用若干個(gè)小旋風(fēng)分離器,在保證生產(chǎn)能力前提下,提高了除塵效果。8答、：根據(jù)題給條件,轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=πDL轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50％。新設(shè)備的過濾面積為A’=<1.5>2A=即生產(chǎn)能力為原來的2.25倍,凈增125％,需要換設(shè)備。9答、：根據(jù)題給條件,轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=πDL轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50％即生產(chǎn)能力凈增22.5％。增大浸沒度不利于洗滌。10答、：根據(jù)題給條件,轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=πDL操作真空度增大50％增大真空度使為原來的1.5倍,則效果同加大浸沒度50％,即生產(chǎn)能力提高了22.5％。加大真空度受操作溫度及原來真空度大小的制約。11答、濾漿中固體的體積分率由10％提高至15％。Xv的加大使v加大,兩種工況下的v分別為<a>則即生產(chǎn)能力〔以濾液體積計(jì)下降25.47％12答、根據(jù)題給條件,轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=πDL升溫,使濾液粘度減小50％。再分析上述各種措施的可行性。升溫,使粘度下降50％。答：根據(jù)題給條件,轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=πDL由式a可知?jiǎng)t即可使生產(chǎn)能力提高41.4％。但溫度提高,將使真空度難以保持。工業(yè)生產(chǎn)中,欲提高生產(chǎn)能力,往往是幾個(gè)方法的組合。13答、：流化質(zhì)量是指流化床均勻的程度,即氣體分布和氣固接觸的均勻程度。提高流化質(zhì)量的著眼點(diǎn)在于抑制聚式流化床在不穩(wěn)定性,即抑制床層中空穴所引發(fā)的溝流、節(jié)涌現(xiàn)象?！?分布板應(yīng)有足夠的流動(dòng)阻力。一般其值,絕對(duì)值不低于3.5kPa。〔2設(shè)置床層的部構(gòu)件。包括擋網(wǎng)、擋板、垂直管束等。為減小床層的軸向溫度差,擋板直徑應(yīng)略小于設(shè)備直徑,使固體顆粒能夠進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)?！?采用小粒徑、寬分布的顆粒,細(xì)粉能起到"潤(rùn)滑"作用,可提高流化質(zhì)量。〔4細(xì)顆粒高氣速流化床提供氣固兩相較大的接觸面積,改善兩相接觸的均勻性,同時(shí)高氣速可減小設(shè)備尺寸。五、計(jì)算題：3-1解：在沉降區(qū)域未知的情況下,先假設(shè)沉降處于層流區(qū),應(yīng)用斯托克斯公式：校核流型層流區(qū)假設(shè)成立,即為所求。3-2解：假設(shè)沉降在層流區(qū),。校核流型原假設(shè)不成立。設(shè)沉降為過渡區(qū)。校核流型過渡區(qū)假設(shè)成立,即為所求。3-3解：假設(shè)沉降處于層流區(qū),校核流型故即為所求。3-4解：已知,由上題知沉降必在層流區(qū)。校核氣流速度：3-5解：設(shè)濾餅的表現(xiàn)密度為,,且顆粒與液體均不可壓縮,則根據(jù)總體積為分體積之和的關(guān)系,可得：所以：每獲得濾液,應(yīng)處理的懸浮液體積為,其中固體顆粒的質(zhì)量為：每獲得濾液得到的濾餅質(zhì)量為,其中固體顆粒的質(zhì)量為：射固體顆粒全部被截留,則,有將已知值代入上式：濾餅/濾液。3-6解：3-7解：篩分法得到的顆粒尺寸為等比表面積當(dāng)量直徑,則平均等比表面積當(dāng)量直徑為3-8解、空氣：,空氣的流速：查拽力系數(shù)圖,對(duì)圓柱體拽力：3-9解：水：,顆粒：在斯托克斯定律圍：即取,則又3-10解：鋼球的沉降速度：設(shè)沉降處于層流區(qū),根據(jù)斯托克斯定律：核所以,假設(shè)在層流區(qū)沉降正確,糖漿的黏度為。3-11解：空氣：,當(dāng)時(shí),3-12解：空氣：,服從牛頓定律的最小顆粒直徑：同時(shí)3-13解：因?yàn)V布阻力不計(jì),則過濾常數(shù)為又濾餅不可壓縮,則3-14解：因洗滌水黏度與濾液黏度相同,洗滌壓差也與過濾壓差相同,且濾布阻力可忽略,則洗滌時(shí)間為3-15解、：濾布阻力忽略不計(jì)時(shí)恒壓過濾方程故過濾面積框數(shù)板數(shù)3-16解：因洗滌水黏度與濾液相同,洗滌壓力與過濾壓力相同,介質(zhì)阻力可忽略,則洗滌時(shí)間為：3-17解：壓濾機(jī)生產(chǎn)能力為3-18解：標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸為,進(jìn)口氣速：,取故臨界直徑：3-19解：標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸為,標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器阻力：3-20解：濾布阻力忽略不計(jì)時(shí)恒壓過濾方程故過濾面積框數(shù)板數(shù)〔2因洗滌水黏度與濾液相同,洗滌壓力與過濾壓力相同,介質(zhì)阻力可忽略,則洗滌時(shí)間為：化工原理習(xí)題及答案____________班級(jí)____________學(xué)號(hào)_____________成績(jī)______________一、填空題：1.〔6分某大型化工容器的外層包上隔熱層,以減少熱損失,若容器外表溫度為500℃,而環(huán)境溫度為20℃,采用某隔熱材料,其厚度為240mm,λ.K答案1140w2.〔6分某大型化工容器的外層包上隔熱層,以減少熱損失,若容器外表溫度為500℃,而環(huán)境溫度為20℃,采用某隔熱材料,其厚度為120mm,λ.K答案1000w3.〔6分某大型化工容器的外層包上隔熱層,以減少熱損失,若容器外表溫度為150℃,而環(huán)境溫度為20℃,要求每平方米熱損失不大于500w,采用某隔熱材料,其導(dǎo)熱系數(shù)λ.K答案91mm4.〔6分某間壁換熱器中,流體被加熱時(shí),圓形直管湍流的傳熱系數(shù)表達(dá)式為___________________.當(dāng)管水的流速為0.5m.s時(shí),計(jì)算得到管壁對(duì)水的傳熱系數(shù)α=2.61<kw.m.K>.若水的其它物性不變,僅改變水在管的流速,當(dāng)流速為0.8m.s時(shí),此時(shí)傳熱系數(shù)α=_____________.答案α=0.023<λ/d>RePrα=3.81<kw.m.K>5.〔6分某間壁換熱器中,流體被加熱時(shí),圓形管湍流的傳熱系數(shù)表達(dá)式為_____________________.當(dāng)管水的流速為0.5m.s時(shí),計(jì)算得到管壁對(duì)水的傳熱系數(shù)α=2.61<kw.m.K>.若水的其它物性不變,僅改變水在管的流速,當(dāng)流速為1.2m.s時(shí),此時(shí)傳熱系數(shù)α=________________.答案α=0.023<λ/d>RePrα=5.26<kw.m.K>6.〔3分牛頓冷卻定律的表達(dá)式為_________,給熱系數(shù)〔或?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)α的單位是_______。答案q=αA△tw.m.K7.〔4分某并流操作的間壁式換熱器中,熱流體的進(jìn)出口溫度為90℃和50℃,冷流體的進(jìn)出口溫度為30℃和40℃,此時(shí)傳熱平均溫度差答案27.9K8.〔4分某并流操作的間壁式換熱器中,熱流體的進(jìn)出口溫度為90℃和50℃,冷流體的進(jìn)出口溫度為15℃和30℃,此時(shí)傳熱平均溫度差答案41.6K9.〔2分熱量傳遞的方式主要有三種:_____、_______、__________.答案熱傳導(dǎo)熱對(duì)流熱輻射10.〔6分圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)α.α以及間壁導(dǎo)熱系數(shù)λ的關(guān)系為_________.當(dāng)間壁管規(guī)格為φ108×4mm,導(dǎo)熱系數(shù)為45<w.m.K>時(shí),管外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000<w.m.K>和1200<w.m.K>時(shí),總傳熱系數(shù)K__________.答案1/K=1/α+bd/λd+1d/αd；946<w.m.K>11.〔4分某逆流操作的間壁式換熱器中,熱流體的進(jìn).出口溫度為80℃和50℃,冷流體的進(jìn)出.口溫度為20℃和45℃,此時(shí)傳熱平均溫度差答案32.512.〔3分對(duì)流傳熱中的努塞特準(zhǔn)數(shù)式是＿＿＿＿＿＿,它反映了＿＿_(dá)___________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。答案N＝αｌ/λ,對(duì)流傳熱過程幾何尺寸對(duì)α的影響。13.〔4分穩(wěn)定熱傳導(dǎo)是指______________________________不隨時(shí)間而改變。答案?jìng)鳠嵯到y(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置變14.〔2分兩流體的間壁換熱過程中,計(jì)算式Q＝α.A.△ｔ,A表示為__________。答案α一側(cè)的換熱壁面15.〔2分在兩流體通過圓筒間壁換熱過程中,計(jì)算式Q=K.A.△t中,A表示為____________________。答案A泛指?jìng)鳠崦?與K相對(duì)應(yīng)16.〔3分兩流體進(jìn)行傳熱,冷流體從10℃升到30℃,熱流體從80℃降到60℃,當(dāng)它們逆流流動(dòng)時(shí),平均傳熱溫差答案5017.〔4分冷、熱氣體在間壁換熱器中換熱,熱氣體進(jìn)口溫度T＝400℃,出口溫度T為200℃,冷氣體進(jìn)口溫度ｔ＝50℃,兩股氣體的質(zhì)量流量相同,物性數(shù)據(jù)可視為相同,若不計(jì)熱損失時(shí),冷氣體出口溫度為＿_(dá)＿答案250℃,18.〔3分一列管換熱器,列管規(guī)格為φ38×3,管長(zhǎng)4m,管數(shù)127根,則外表面積F=_________________,而以表面積計(jì)的傳熱面積F______________。答案F1=127×4π×0.038=60.6mF2=127×4π×0.032=51.1m19.〔2分當(dāng)水在圓形直管作無相變強(qiáng)制湍流對(duì)流傳熱時(shí),若僅將其流速提高1倍,則其對(duì)流傳熱系數(shù)可變?yōu)樵瓉淼腳________倍。答案220.〔2分進(jìn)行換熱的兩流體,若α》α?xí)r,要提高K值,應(yīng)設(shè)法提高_(dá)______；當(dāng)α≈α?xí)r,要提高K值,應(yīng)使_________________。答案α；α與α同時(shí)提高二、選擇題：1.〔2分間壁傳熱時(shí),各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻<>A.成正比B.成反比C.沒關(guān)系答案A2.〔2分翅片管換熱器的翅片應(yīng)安裝在<>。A.α小的一側(cè)B.α大的一側(cè)C.管D.管外答案A3.〔2分穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程,如圖所示,試比較第一層的熱阻R與第二、三層熱阻R、R的大小<>。A.R><R+R>B.R<<R+R>C.R=<R+R>D.無法比較本題目有題圖：答案C4.〔2分工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管,其目的是〔。A.增加熱阻,減少熱量損失;B.節(jié)約鋼材、增強(qiáng)美觀;C.增加傳熱面積,提高傳熱效果。答案C5.〔2分有一列管換熱器,用飽和水蒸汽〔溫度為120℃將管一定流量的氫氧化鈉溶液由20℃加熱到80℃,該換熱器的平均傳熱溫度差ΔｔA.-60/ln2.5;B.60/ln2.5;C.120/ln5答案B6.〔2分將1500kg.h,80℃的硝基苯通過換熱器冷卻到40℃,冷卻水初溫為30℃,出口溫度不超過35℃A.19800kJ.h;B.82800kJ.h;C.82800kw;答案B7.〔2分對(duì)流傳熱是由〔因素產(chǎn)生的。A.流體分子的熱振動(dòng);B.流體體電子的移動(dòng);C.流體質(zhì)點(diǎn)的位移、擾動(dòng)。答案C8.〔2分法定計(jì)量單位中,屬于國(guó)際熱量計(jì)算單位的是〔。A.kw;B.kcal;C.J答案C9.〔2分熱量傳遞的基本方式是〔。A.恒溫傳熱和穩(wěn)態(tài)變溫傳熱;B.導(dǎo)熱給熱和熱交換;C.氣化、冷凝與冷卻;D.傳導(dǎo)傳熱、對(duì)流傳熱與輻射傳熱答案D10.〔2分在比較多的情況下,尤其是液－液熱交換過程中,熱阻通常較小可以忽略不計(jì)的是〔。A.熱流體的熱阻;B.冷流體的熱阻;C.冷熱兩種流體的熱阻;D.金屬壁的熱阻。答案D11.〔2分公式q＝KAΔt中,Δt的物理意義是〔。A.器壁外壁面的溫度差;B.器壁兩側(cè)流體對(duì)數(shù)平均溫度差;C.流體進(jìn)出口的溫度差;D.器壁與流體的溫度差。答案B12.〔2分湍流體與器壁間的對(duì)流傳熱〔即給熱過程其熱阻主要存在于〔。A.流體;B.器壁;C.湍流體滯流層中;D.流體湍流區(qū)域。答案C13.〔2分對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器,已知α＝116w.m.Kα＝11600w.m.K,要提高傳熱系數(shù)〔K,最簡(jiǎn)單有效的途徑是〔。A.設(shè)法增大α;B.設(shè)法增大α;C.同時(shí)增大α和α。答案A14.〔2分用飽和水蒸汽加熱空氣時(shí),傳熱管的壁溫接近〔A.蒸汽的溫度；B.空氣的出口溫度；C.空氣進(jìn)、出口平均溫度答案A15.〔2分在間壁式換熱器用飽和水蒸汽加熱空氣,此過程的總傳熱系數(shù)K值接近于〔A.α蒸汽B.α空氣C.α蒸汽與α空氣的平均值答案B16.〔2分對(duì)流傳熱僅發(fā)生在〔中。A.固體B.靜止的流體C.流動(dòng)的流體答案C17.〔2分穩(wěn)定的多層平壁的導(dǎo)熱中,某層的熱阻愈大,則該層的溫度差〔。A.愈大B.愈小C.不變答案A18.〔2分流體與固體壁面間的對(duì)流傳熱,當(dāng)熱量通過滯流層時(shí),主要是以〔方式進(jìn)行的。A.熱傳導(dǎo)B.對(duì)流傳熱C.熱輻射答案A19.〔2分當(dāng)殼體和管束之間溫度大于50℃A.固定管板式B.浮頭式C.套管式答案B20.〔2分強(qiáng)化傳熱的主要途徑是〔。A.增大傳熱面積B.提高K值C.提高△tm答案B三、判斷題：1.〔2分凡穩(wěn)定的圓筒壁傳熱,熱通量為常數(shù)。<>答案×2.〔2分傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱的傳熱速率與溫度的一次方之差成正比,而輻射的傳熱速率與溫度的四次方之差成正比?！泊鸢浮?.〔2分凡穩(wěn)態(tài)的園筒壁傳熱過程,單位時(shí)間單位面積所傳遞的熱量相等?！泊鸢浮?.〔2分熱量傳遞過程的規(guī)律與流體流動(dòng)過程相似,流速越大,則其過程的阻力越大。〔答案×5.〔2分當(dāng)保溫材料的厚度加大時(shí),外壁面的總溫度差增大,總的熱阻也增大,總推動(dòng)力與總阻力之比為定值,即導(dǎo)熱速率不變?！泊鸢浮?.〔2分多層平壁導(dǎo)熱過程中,傳熱總推動(dòng)力為各壁面溫度差之和?！泊鸢浮?.〔2分無相變的折,錯(cuò)流換熱器,其平均溫度差△t都比逆流時(shí)為小?！泊鸢浮?.〔2分換熱器的導(dǎo)熱管,應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)值大的材料。〔答案√9.〔2分導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)〔,答案√10.〔2分在列管換熱器管間裝設(shè)了兩塊橫向折流檔板,則該換熱器變成為雙殼程的換熱器〔答案×11.〔2分在穩(wěn)定的多層平壁導(dǎo)熱中,若某層的熱阻較大,則這層的導(dǎo)熱溫度差就較小〔.答案×12.〔2分在對(duì)流傳熱中,傳熱管壁的溫度接近α值小的哪一側(cè)流體的溫度〔.答案×13.〔2分對(duì)于問壁兩側(cè)流體穩(wěn)定變溫傳熱來說,載熱體的消耗量逆流時(shí)大于并流時(shí)的用量?！泊鸢浮?4.〔2分列管式熱交換器用飽和水蒸汽加熱管程的空氣,為提高換熱器的K值,在管外裝設(shè)折流擋板。〔答案×15.〔2分蛇管換熱器是屬于間壁式換熱器的一種〔答案√16.〔2分列管換熱器采用多管程的目的是提高管流體的對(duì)流傳熱系數(shù)α〔答案√17.〔2分維持膜狀沸騰操作,可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)?！泊鸢浮?8.〔2分為了提高間壁式換熱器的傳熱系數(shù)K值,必須設(shè)法提高α值大的那一側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)?！泊鸢浮?9.〔2分強(qiáng)化傳熱的途徑主要是增大傳熱面積〔答案×20.〔2分付立葉定律適用于流體與壁面間的傳熱計(jì)算?！泊鸢浮了摹⒑?jiǎn)答題：1.〔8分在化工生產(chǎn)中,傳熱有哪些要求?答案?jìng)鳠嵋话阌袃煞矫娴囊螅?、盡量使傳熱情況良好,即要求高的傳熱效率,以減少設(shè)備尺寸；2、盡量避免傳熱,即保溫或保冷。2.〔10分傳導(dǎo)傳熱,對(duì)流傳熱和輻射傳熱,三者之間有何不同?答案?jìng)鲗?dǎo)熱是固體或靜止流體的分子運(yùn)動(dòng)或分子振動(dòng)傳遞熱量。對(duì)流傳熱則是流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移來傳遞熱量,輻射傳熱是高溫物體以電磁波形式向空間發(fā)射能量來傳遞熱量。3.〔10分試述對(duì)流傳熱的機(jī)理?答案熱流體流過管道時(shí),在湍流主體中,流體劇烈攏動(dòng),形成漩渦,使質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈混合而交換熱量,溫度較均勻,幾乎不存在溫度梯度；但在緊靠管壁,有一層很薄的作層流流動(dòng)的流體層〔層流底層,在這層薄層,熱量傳遞以導(dǎo)熱方式進(jìn)行,從微觀上言,是靠分子傳遞。由于流體的導(dǎo)熱系數(shù)很小,故熱阻絲要集中層流底層。對(duì)管層流流動(dòng),熱量傳遞也是主要靠導(dǎo)熱。但由于溫度存在〔軸向的,徑向的,有密度差,會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)的對(duì)流,比較復(fù)雜。4.〔8分強(qiáng)化傳熱過程應(yīng)采取哪些途徑?答案根據(jù)ｑ＝K.A.△t方程,指任一個(gè)K、A、△t都能提高強(qiáng)化傳熱<1>增加傳熱面積,如在管外壁裝上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；<2>增大傳熱溫差△t可采用逆流操作,因?yàn)楫?dāng)T,T,t,t四個(gè)溫度一定時(shí),逆流傳熱溫差△t最大；<3>提高傳熱系數(shù)K由K＝1/〔1/α＋1/α＋Σ〔δ/λ提高α、α降低δ,都能強(qiáng)化傳熱,要提高α由單層改為多層,或在殼程中增設(shè)檔板,對(duì)于蛇管中,加入攪拌裝置或在蛇管圈中增設(shè)杯狀物〔強(qiáng)化圈在列管換熱器中可,還可采用導(dǎo)熱系數(shù)大的流體作載熱體。5.〔4分傳熱有哪幾種方法?各有何特點(diǎn)?試就鍋爐墻的傳熱分析其屬哪些傳熱方式?答案?jìng)鲗?dǎo)、對(duì)流、輻射導(dǎo)熱－－分子原位振動(dòng),電子定向流動(dòng)。對(duì)流－－流體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)與混合。鍋爐壁為導(dǎo)熱,外壁對(duì)煙氣為對(duì)流,火焰和爐墻的熱輻射。6.〔4分為什么工業(yè)換熱器的冷、熱流體的流向大多采用逆流操作?答案操作可以獲得較大的平均傳熱溫度差,從傳遞相同熱負(fù)荷言,須較小的傳熱面積,節(jié)省設(shè)備費(fèi)用。此外,逆流熱流體出口溫度T可接近冷流流體進(jìn)口溫度t,對(duì)相同熱負(fù)荷言,需加熱劑少；同樣,就冷流體而言,逆流體出口溫度t可接近熱流體進(jìn)口溫度T,對(duì)相同熱負(fù)荷言,需要冷卻劑少,故對(duì)逆流就加熱劑或冷卻劑用量考慮,逆流操作費(fèi)小。7.〔4分什么是穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱?答案在傳熱過程中,傳熱面上各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化,稱為穩(wěn)定傳熱。穩(wěn)定傳熱時(shí),傳熱速率為定值。反之,若傳熱面上各的溫度隨時(shí)間而變,則為不穩(wěn)定傳熱。不穩(wěn)定傳熱時(shí),傳熱速率也隨時(shí)間而變。8.〔5分導(dǎo)熱系數(shù)受哪些因素影響?現(xiàn)有建筑磚〔ρ＝1800kg.m和煤灰磚〔ρ＝700kg.m兩種材料,哪種保溫性能好?答案組成：純物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)好;結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)致緊、密度大的材料導(dǎo)熱系數(shù)大;溫度：一般溫度升高,非金屬固體導(dǎo)熱系數(shù)增大。煤灰磚的保溫性能好。9.〔2分多層平面壁的導(dǎo)熱速率是怎樣計(jì)算的?答案Q/A=<Δt+Δt+Δt+...>/<b/λ+b/λ+b/λ+...>10.〔3分題號(hào)4206第4章知識(shí)點(diǎn)100難度中等多層園筒壁的導(dǎo)熱速率是怎樣計(jì)算的?答案Q=2πL<Δt+Δt+...>/<ln<r/r>/λ+ln<r/r>/λ+...>11.〔4分說明流體流動(dòng)類型對(duì)給熱系數(shù)的影響。答案流體為層流時(shí),傳熱是以導(dǎo)熱方式進(jìn)行的。則此時(shí)給熱系數(shù)較小。當(dāng)為湍流時(shí),傳熱是以對(duì)流方式進(jìn)行的,此時(shí)給熱系數(shù)增大。所以流體的傳熱,多在湍流情況下進(jìn)行。12.〔6分給熱系數(shù)受哪些因素影響?答案流動(dòng)類型：湍流時(shí)的給熱系數(shù)大。流體的物性：粘度μ、密度ρ、比熱Cp,導(dǎo)熱系數(shù)λ均對(duì)給熱系數(shù)有影響。傳熱面的形狀、大小和位置：管子的排列、折流都是為了提高給熱系數(shù)。流體的對(duì)流情況,強(qiáng)制對(duì)流比自然對(duì)流的給熱系數(shù)大,流體在傳熱過程有無相變,有相變?chǔ)链?。分析α?.023λ/d.Re.Pr也可以回答上列問題。13.〔3分提高傳熱系數(shù)時(shí),為什么要著重提高給熱系數(shù)小的這一側(cè)?答案當(dāng)忽略金屬壁面的導(dǎo)熱熱阻時(shí),1/K=1/α+1/α=<α+α>/<α×α>若α>>α,則α+α≈α∴K≈α即K接近α小的數(shù)值。14.〔4分說明列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)。答案由殼體、管束、管板、封頭等組成。15.〔4分試比較各類常用熱交換器的優(yōu)缺點(diǎn)。答案略16.〔6分有以下傳熱公式A.Q=λ.A.<t-t>/δB.Q=α.A.<T-T>回答下列問題：〔1在什么傳熱情況下,可利用以上公式進(jìn)行計(jì)算？〔2寫出以上公式中,熱阻的表達(dá)式答案〔1A、B兩公式均應(yīng)用在穩(wěn)定傳熱下傳熱速率的計(jì)算。公式A為物質(zhì)部傳導(dǎo)的傳熱速率計(jì)算。公式B為物質(zhì)表面與流體間對(duì)流傳熱的傳熱速率計(jì)算?！?A式：R=δ/λ或R=δ/A×λB式：R=1/α或R=1/α×A17.〔8分換熱器的散熱損失是如何產(chǎn)生的？應(yīng)如何來減少此熱損失？答案由于換熱器外壁面溫度往往高于周圍外界空氣的溫度,外壁面不斷通過對(duì)流和輻射傳將熱量傳給換熱器周圍的空氣而散失,即產(chǎn)生散熱損失。為了減少散熱損失,一般在換熱器外壁面上包上一層〔或兩層導(dǎo)熱系數(shù)較小的絕熱材料〔或不同的兩種導(dǎo)熱系數(shù)較小的絕熱材料,使傳熱熱阻增大,外壁面溫度降低,從而減小了散熱損失。18.〔6分列管換熱器由哪幾個(gè)基本部分組成？各起什么作用？答案主要由殼體、管束、管板和頂蓋〔又稱封頭等基部分組成。殼體和管束作為冷熱兩流體的流動(dòng)空間,通過管壁進(jìn)行換熱。管束安裝在管板上,通過管板使管束與殼體連成一體。頂蓋〔封頭上有管程流體進(jìn)出口,且有分程、密封,封頭可拆卸,便于管子清洗等作用。19.〔8分當(dāng)間壁兩側(cè)流體穩(wěn)定變溫傳熱時(shí),工程上為何常采用逆流操作？并簡(jiǎn)要定性分析主要原因。答案因?yàn)槟媪鞑僮饔休^高的經(jīng)濟(jì)效益。主要原因可由以下兩方面分析：〔1當(dāng)T、T、t、t四個(gè)溫度一定時(shí),逆流操作的△t比其它流向大。根據(jù)：Q=KA△t,當(dāng)K、A一定時(shí),△t↑則Q↑,對(duì)現(xiàn)有的換熱器來說,可提高生產(chǎn)能力。當(dāng)Q、K一定時(shí),△t↑則A↓,對(duì)生產(chǎn)能力要求一定時(shí),新設(shè)計(jì)制造換熱器由于A較小,設(shè)備尺寸可減小,節(jié)省投資費(fèi)?！?一般逆流操作的正常操作費(fèi)比其它流向要少。逆流操作時(shí),載熱體用量比其它流向的要小,降低能耗,提高了經(jīng)濟(jì)效益。20.〔8分有一高溫爐,爐溫度高達(dá)1000℃本題目有題圖：titu185.bmp答案爐以對(duì)流和輻射并聯(lián)聯(lián)合傳熱,將熱量傳給爐的壁面。在爐壁通過傳導(dǎo)傳熱,將熱量以爐的壁面?zhèn)鞯綘t的外壁面,它與爐對(duì)流與輻射傳熱相串聯(lián)。爐外通過對(duì)流與輻射并聯(lián)聯(lián)合傳熱,將熱量從爐的外壁面?zhèn)鞯酱髿庵?它與爐壁的傳導(dǎo)傳熱相串聯(lián),所以該傳熱過程的特點(diǎn)是：〔1傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射三種傳熱方式同時(shí)存在；〔2并聯(lián)、串聯(lián)的聯(lián)合傳熱同時(shí)存在。五、計(jì)算題：1.〔8分外徑為100mm的蒸汽管外包一層厚80mm、導(dǎo)熱系數(shù)為λw.m.K的絕緣材料,管外壁溫度為t,每米管長(zhǎng)的熱損失為Qw.m,試求絕熱層外壁溫度t〔設(shè)管外壁與絕熱層接觸良好答案Q=2πλ<t1-t2>/ln<r2/r1>∴t2=t1-Qln<r2/r1>/<2πλ>=t1-Q/λ[ln<0.13/0.05>/<2×3.14>=t1-0.152Q/λ2.〔14分某平壁爐的爐壁由耐火磚,絕熱磚和普通磚組成,它們的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.163,0.233和0.582[w.m.K],為使?fàn)t壁溫度保持1000℃,每平方米爐壁的熱損失控制在930w以下,若普通磚厚度取為10cm,爐外壁溫度為83℃,求:耐火磚和絕熱磚厚度各為多少?絕熱磚和普通磚交界面溫度t為多少答案設(shè)耐火磚厚度b1,絕熱磚厚度b2跨過耐火磚的熱通量為:q=<t1-t2>/<b1/λ1>∴b1=λ1<t1-t2>/q=1.163<1000-800>/930=0.25m跨過三層磚的熱通量為: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,跨過普通磚的熱通量:=t3-t4/b3/λ3,t3=q.b3/λ3+t4=930×0.1/0.582+83=2433.〔15分在管為φ180×10mm的套管換熱器中,將流量為3500kg.h的某液態(tài)烴從100℃冷卻到60℃.K,環(huán)隙走冷卻水,其進(jìn)出口溫度分別為40℃和50℃,平均比熱為4.174kJ.kgK,基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)K=2000w.m答案冷卻水用量：Wｃ〔T－T＝Wｃ〔t－t3500×2.38×〔100－60＝W×4.174×〔50－40∴W＝7982kg.hΔt逆＝〔50－20/ｌｎ〔50/20＝32.75Δt并＝〔60－10/ｌｎ〔60/10＝27.9Q＝KAΔtQ＝333200kJ.hA逆＝333200×10/〔2000×32.75×3600＝1.41mπｄｌ＝1.413.14×0.18×ｌ＝1.41∴ｌ＝2.5mA并＝333200×10/〔2000×27.9×3600＝1.66m3.14×0.18×ｌ＝1.66∴ｌ＝2.93m4.〔15分已知一外徑為75mm,徑為55mm的金屬管,輸送某一熱的物流,此時(shí)金屬管表面溫度為120℃,外表面溫度為115℃,每米管長(zhǎng)的散熱速率為4545w.m.K此時(shí)石棉層外表面溫度為答案⑴Q/L=2π<120-115>/[1/λ<ln<75/55>>]=4545<1/λ>ln<75/55>=2×3.14<125-115>/4545=0.00691∴λ.K⑵設(shè)外加石棉層厚度為δ則:Q'/L=2×3.14<120-10>/{<1/44.9>[ln<75/55>]+<1/0.15>ln<75+2δ>/75}=4545×690.8=175.9{0.00691+<1/0.15>ln[<75+2δ>/75]}解得:δ=30mm<石棉層厚度>⑶設(shè)鋼管和石棉層接觸面間的溫度為t2'則:2×3.14<120-t2'>/[<1/44.9>ln<75/55>]=175.9解得:t2'=119.85.〔12分φ120×5mm.K。設(shè)蒸汽管的壁溫度為110℃,管壁導(dǎo)熱系數(shù)為45w.m.K。要求保溫層外壁溫度不超過20答案按多層圓筒導(dǎo)熱ｑ＝〔t－t/〔ｌｎ〔ｒ/ｒ/〔2πλ＋ｌｎ〔ｒ/ｒ/〔2πλ將ｒ＝0.06m,ｒ＝0.055m,ｒ＝0.06＋δλ＝0.07w/<m·K>,λ＝45w/<m·K>,ｑ＝60w/mt＝110℃,t＝2060=<110-20>/<ln<0.06/0.055>/<2π×45>+ln<ｒ/0.06>/<2π×0.07>>=90/<0.00031+<lnｒ+2.813>/0.4398>解得ｒ＝0.116m,δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm注：本題可簡(jiǎn)化不計(jì)管壁熱阻。6.〔20分某列管換熱器,用100℃水蒸汽將物料由20℃加熱至80℃,傳熱系數(shù)K＝100w.m.K。經(jīng)半年運(yùn)轉(zhuǎn)后,由于污垢的影響,在相同操作條件下物料出口溫度僅為70答案原：Wｃ〔80－20＝KAΔt……〔1Δt＝〔80－20/ｌｎ〔80/20＝43.28半年后：Wｃ〔70－20＝KAΔt……〔2Δt＝〔80－30/ｌｎ〔80/30＝50.98〔2/〔1得：〔70－20/〔80－20＝KΔt/〔KΔt＝<K/100>×50.98/43.28K＝70.75w.m.K保持原生產(chǎn)能力,即KAΔt＝KAΔtΔt＝KΔt/K＝100×43.28/70.75＝61.17Δt＝〔〔T－20-〔T－80/ｌｎ〔T-20/〔T-80＝61.17∴60/61.17＝ｌｎ〔T－20/〔T－80∴2.667＝〔T－20/〔T－80T＝115.87.〔16分在一套管換熱器中用水逆流冷卻某種溶液,溶液量為1.4kg.s,比熱為2kJ.kg.K,走管<規(guī)格為φ25×2.5mm>,從150℃冷卻到100℃。冷卻水走套管環(huán)隙,從25℃升溫至60℃.K。1.已知溶液一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1160w.m.K,冷卻水一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為930w.m.K答案溶液放熱Q=msCp△T=1.4×2×10×<150-100>=1.4×10w1/K=d/<αd>+1/α=0.025/<1160×0.02>+1/930=2.15×10K=464w.m.K冷卻水用量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>]=82.3A=Q/<K△tm>=1.4×10/<464×82.3>=3.67ml=A/<πd>=3.67/<π×0.025>=46.7m8.〔10分某車間有一臺(tái)換熱面積〔以外表面積計(jì)為2.5m的單程列管換熱器。用180℃的熱廢氣預(yù)熱輕油,輕油走管外,其流量為200kg.h,比熱為2kJ.kg.K,溫度由30℃升至80℃答案A＝2.5m,C＝2kJ.kg.KΔtm＝〔<180-80>-<70-30>/ｌｎ<100/40>＝65.5Q＝200×2×<80-30>＝20000kJ.hQ＝KAΔtm∴K＝20000/<65.5×.K.h=34ｗ.m.K9.〔16分在并流換熱器中,用水冷卻油。換熱管長(zhǎng)1.5m。水的進(jìn)出口溫度為15℃和40℃；油的進(jìn)出口溫度為120℃和90答案由熱量衡算GC〔T－T＝GC〔t－t按題意在兩種情況下：G,C,T和G,C,t不變,故得〔GC/〔GC＝〔t－t/〔T－T＝〔t'－t/〔T－T'＝〔40－15/〔120－90＝〔t'－15/〔120－70t'＝56.7由Q＝KAΔt,現(xiàn)K不變,而Δt＝〔〔120-15-〔90-40/ｌｎ〔120-15/〔90－40＝74.1Δt'＝〔〔120－15－〔70－56.7/ｌｎ〔120－15/〔70－56.7＝44.4故Q/Q＝GC〔T－T/〔GC〔T－T'＝ＬΔt/〔ＬΔt,即〔120－90/〔120－70＝1.5×74.1/〔Ｌ'×44．4得Ｌ＝4.17m。10.〔16分用一傳熱面積為3m由φ25×2.5mm的管子組成的單程列管式換熱器,用初溫為10℃的水將機(jī)油由200℃冷卻至100℃,水走管,油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1000kg.h和1200kg.h.K和.K;水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為2000w.m.K和250w.m.K答案<1>Q1=1200×2×<200-100>=240000kJ.hQ2=Q1,t2=t1+Q1/<mρ2·Cp2>=10+240000/<1000×4.18>=67.4△tm=<132.6-90>/ln<132.6/90>=1101/K1=1/α1+d1/<α2·d2>=1/250+25/<2000×20>K1=216.2ｗ.m.KA1=Q1/<K△tm>=240000×10/<216.2×3600×110>=2.8m<3m故適用<2>t1=30℃t2=30+240000/<1000×4.18>=87.4△tm=<112.6-70>/ln<112.6/70>=89.6A1=240000×10/<3600×89.6×216.2>=3.45m>3m不適用11.〔10分采用傳熱面積為4.48m單程管殼式換熱器,進(jìn)行溶劑和某水溶液間的換熱.流量為3600kg.h.K的苯,80℃冷卻至30℃,水溶液由20℃答案〔1由Q=K.A△tm式求K其中:Q=m1.Cp1<T1-T2>=3600/3600×1．88×10<80-50>=56400ｗΔt＝〔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.℃12.〔18分某廠用一套管熱交換器,每小時(shí)冷凝2000kg甲苯蒸汽,冷凝溫度為110℃,甲苯的汽化潛熱為363kJ.kg,其冷凝傳熱系數(shù)為14000w.m.K。冷卻水于16℃及5000kg.h的流量進(jìn)入套管管<徑為50mm>作湍流流動(dòng),其對(duì)流傳熱系數(shù)為1740w.m.K。水的比熱可取為.K：<1>試計(jì)算冷卻水的出口溫度及套管管長(zhǎng)。<2>由于氣候變熱,冷卻水進(jìn)口溫度升為答案〔1由熱量衡算得：ｑ＝Gｒ＝W.Cp〔t出－16∴t出＝Gｒ/〔W.Cp＋16>＝2000/3600×363×10/5000/3600×4.19×10+16＝50.65取K＝1/[<1/1740>+<1/14000>]=1548w.m.Kｑ＝Gｒ＝2000/3600×363×10＝2.02×10wΔt1＝110－16＝94℃,Δt2＝110－50.65＝Δtm＝〔Δt1＋Δt2/2＝〔94＋59.35/2＝76.8又ｑ＝KAΔtm＝KπｄｌΔtm∴管長(zhǎng)ｌ＝ｑ/〔KπｄΔtm＝2.02×10/〔1548×3.14×0.05×76.8＝10.82m〔2水溫升高<忽略物性變化>傳熱面積A＝πｄｌ＝3.14×0.05×10.8＝1.7mq'=KA△tm'其中q'=5000/3600×4.19×10<t'-25>△tm'=[<110-25>+<110-t'∴5000/3600×4.19×10<t'-25>=1548×'>,解得t'=56.4q'=5000/3600×4.19×10<56.4-25>=1.83×10w<q-q'>/q×100%==9.4%13.〔14分某廠在由177根φ25×2mm,長(zhǎng)3m的鋼管構(gòu)成的單殼程單管程列管換熱器,用132.9℃的飽和水蒸汽在管間冷凝,將管作湍流流動(dòng)的常壓乙烯氣體加熱。已知乙烯氣體流量為0.6kg.s,進(jìn)口溫度為20℃,在操作條件下的密度為1kg.m,比熱為1.84kJ.kg.K,對(duì)流傳熱系數(shù)為53w.m.K,飽和水蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)為8000w.m.K,可忽略管壁及垢層熱阻。<1>確定乙烯氣體出換熱器時(shí)的溫度；<2>若乙烯氣體通過換熱器的壓降要求不超過0.01kgf.cm,通過換熱器的總長(zhǎng)度〔包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度為5.5m,摩擦系數(shù)λ＝0.04,試確定該換熱器最多能允許通過多少kg.s答案〔1Q＝ｗCP<t2-t1>=0.6CP<t2-20>Q＝KAΔtmAi＝ｎπｄiＬ＝177π×0.021×3=35.014m∵αi<<αoKi＝1/〔1/α1＋1/α2＝1/<1/53+1/8000>=52.65ｗ.m.K則0.6×1.84×10^3×<t2-20>=52.65×35.014×<t2-20>/ｌｎ<132.9-20>/<132.9-t2>ｌｎ<112.9/<132.9-t2>>=1.668112.9/<132.9-t2>=5.304704.89-5.304t2=112.9∴t2=111.61〔2ΔP＝0.01kgf/cm=0.01×9.804×10=9.807×10PaΔP＝λｌ/ｄ×U/2×ρ＝0.04×5.5/0.021×U/2×19.807×10=0.04×5.5/0.021×U/2∴U＝13.68m.sｗ＝ｎπ/4ｄiUρ＝177×0.785×0.021×13.68＝0.8389kg.s=0.84kg.s14.〔10分在單程逆流列管式換熱器中用水冷卻空氣,水和空氣的進(jìn)口溫度分別為20℃及110℃,在換熱器使用的初期,冷卻水及空氣的出口溫度分別為45℃及40答案〔1初期m1CP1<110-40>=m2CP2<45-20>=KAΔtm一年后m1CP1<110-T2'>=m2CP2<38-20>=K'AΔtm'<110-T2'>/<110-40