化工原理習題集答案.pdf

化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 易 章節(jié) 第四章第一節(jié) 頁碼 上冊 P157 158 知識點 一般 分值 3 試題 傳熱的基本方式有 和 三種 答案與評分標準 熱傳導 熱對流 熱輻射 每個空 1 分 共 3 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊P161 知識點 次重點 分值 3 試題 導熱系數(shù)的物理意義是 它的單位是 答案與評分標準 單位溫度梯度下的熱傳導通量 2 分 W m 1 分 共 3 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 易 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊P161 知識點 次重點 分值 2 試題 各種物體的導熱系數(shù)大小順序為 答案與評分標準 金屬 非金屬固體 液體 氣體 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第三節(jié) 頁碼 上冊P167 知識點 次重點 分值 2 試題 在湍流傳熱時 熱阻主要集中在 因此 減薄該層的厚度是強 化 的重要途徑 答案與評分標準 滯流內(nèi)層 對流傳熱 每個空 1 分 共 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第三節(jié) 頁碼 上冊P168 知識點 次重點 分值 3 試題 對流傳熱速率方程的表達式為 其中溫度差代表 答案與評分標準 tSQ 1 分 流體與壁面 或反之 間溫度差的平均值 2 分 共 3 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊P175 知識點 重點 分值 4 試題 在間壁式換熱器中 間壁兩邊流體都變溫時 兩流體的流動方向 有 和 四種 答案與評分標準 并流 逆流 錯流 折流 每個空 1 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P183 知識點 次重點 分值 5 試題 對流傳熱系數(shù)的主要影響因素有 1 2 3 4 5 答案與評分標準 1 流體的種類和相變化的情況 2 流體的性質(zhì) 3 流體流動的狀態(tài) 4 流體流動的原因 5 穿熱面的形狀 分布和大小 每個空 1 分 共 5 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P185 知識點 重點 分值 3 試題 無相變時流體在圓形直管中作強制湍流傳熱 在 0 023 diRe0 8Prn 公式中 n 是為校正 的影響 當流體被加熱時 n 取 被冷卻時 n 取 答案與評分標準 熱流方向 0 4 0 3 每個空 1 分 共 3 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 較難 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P173 知識點 重點 分值 2 試題 某化工廠 用河水在一間壁式換熱器內(nèi)冷凝有機蒸汽 經(jīng)過一段時間運行后 發(fā)現(xiàn)換熱器的傳熱效果明顯下降 分析主要原因是 答案與評分標準 傳熱壁面上形成污垢 產(chǎn)生附加熱阻 使 K 值下降 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P174 知識點 重點 分值 1 試題 當管壁及污垢熱阻可忽略時 薄管壁求 K 公式可簡化為 10 111 K 此時若 10 則有 答案與評分標準 0 K 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P184 知識點 重點 分值 4 試題 努塞爾特準數(shù) Nu 表示 的準數(shù) 其表達式為 普蘭特準 數(shù) Pr 表示 的準數(shù) 其表達式為 答案與評分標準 對流傳熱系數(shù) l Nu 物性影響 P C Pr 每個空 1 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 易 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P192 知識點 一般 分值 2 試題 蒸汽冷凝有 和 兩種方式 答案與評分標準 膜狀冷凝 滴狀冷凝 每個空 1 分 共 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P173 知識點 重點 分值 4 試題 總傳熱系數(shù)的倒數(shù) K 1 代表 提高K值的關鍵 是 答案與評分標準 間壁兩側流體間傳熱的總熱阻 設法減小起決定作用的分熱阻 每個空 2 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 較難 章節(jié) 第四章第 4 7 節(jié) 頁碼 上冊 P174 212 知識點 重點 分值 2 試題 在臥式管殼式換熱器中 用飽和水蒸氣加熱原油 則原油宜走 程 而總 傳熱系數(shù) K 接近于 的對流傳熱系數(shù) 答案與評分標準 管 原油 每個空 1 分 共 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 易 章節(jié) 第四章第七節(jié) 頁碼 上冊 P205 知識點 一般 分值 4 試題 在管殼式換熱器中 當兩流體的溫差超過 時就應該采取熱補償措施 其基本形式有 和 答案與評分標準 50 帶補償圈的固定管極式 U 型管式 浮頭式 每個空 1 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 填空 難度 易 章節(jié) 第四章第七節(jié) 頁碼 上冊 P204 207 208 知識點 一般 分值 4 試題 寫出四種間壁式換熱器的名稱 及 答案與評分標準 套管式 管殼式 平板式 翅片管式 每個空 1 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 選擇 難度 中 章節(jié) 第四章第七節(jié) 頁碼 上冊 P204 205 208 知識點 一般 分值 1 試題 兩流體可作嚴格逆流的換熱器是 A 板翅式換熱器 B U 型管式列管換熱器 C 浮頭式列管換熱器 D 套管式換熱器 答案與評分標準 D 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 選擇 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P174 知識點 重點 分值 1 試題 管壁及污垢熱阻可略 對薄管壁來說 當兩流體對流體熱系數(shù)相差懸殊時 如 0 i 為有效提高 K 值 關鍵在于 A 提高 i B 提高 0 C 減小垢層熱阻 D 提高管內(nèi)流體流量 答案與評分標準 B 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 選擇 難度 中 章節(jié) 第四章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P163 知識點 次重點 分值 2 試題 雙層平壁定態(tài)熱傳導 兩層壁厚面積均相等 各層的導熱系數(shù)分別為 1 和 2 其對應的溫度差為 1 t 和 2 t 若 1 t 2 t 則 1 和 2 的關系為 A 1 2 C 1 2 D 無法確定 答案與評分標準 A 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 選擇 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊 P161 知識點 次重點 分值 1 試題 空氣 水 鐵的導熱系數(shù)分別是 1 2和 3 其大小順序是 A 1 2 3 B 1 2 3 1 D 2 3 并m t B 逆m t 并m t C 逆m t 并m t D 無法確定 答案與評分標準 C 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊 P161 知識點 次重點 分值 1 試題 保溫材料應采用導熱系數(shù)小的材料制作 答案與評分標準 對 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 較難 章節(jié) 第四章第一節(jié) 頁碼 上冊 P158 知識點 重點 分值 1 試題 管殼式換熱器的傳熱面積既是管子截面積 可按照 2 4 i dnS 來計算 答案與評分標準 錯 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第三節(jié) 頁碼 上冊 P167 知識點 次重點 分值 1 試題 在對流傳熱時 熱阻主要集中在緩沖層 答案與評分標準 錯 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P184 知識點 重點 分值 2 試題 努塞爾特準數(shù)的表達式為 Nu 普蘭特準數(shù)的表達式為 p r C P 答案與評分標準 錯 對 每個 1 分 共 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第二 三 四節(jié) 頁碼 上冊 P161 169 171 知識點 重點 分值 1 試題 導熱系數(shù) 對流傳熱系數(shù) 及總傳熱系數(shù)K都是表征物質(zhì)性能的參數(shù) 答案與評分標準 錯 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P174 知識點 重點 分值 1 試題 對于符合 1 21 11 K情況來說 若 21 時 要提高K值時則主要用提高 1 的值 答案與評分標準 對 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊 P161 知識點 次重點 分值 1 試題 換熱器應采用導熱系數(shù)大的材料來制造 答案與評分標準 對 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 判斷 難度 中 章節(jié) 第四章第七節(jié) 頁碼 上冊 P212 知識點 一般 分值 2 試題 管殼式換熱器設計時 腐蝕性的流體宜走管程 而飽和水蒸氣冷凝時宜 走殼程 答案與評分標準 對 對 每個 1 分 共 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第一三節(jié) 頁碼 上冊 P157 167 知識點 重點 分值 6 試題 何謂熱對流 它又可分為哪兩類 何謂對流傳熱 答案與評分標準 答 熱對流是指流體中質(zhì)點發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞 2 分 它又可 分為強制對流和自然對流兩類 1 分 通常 對流傳熱是指流體與固體壁面 間的傳熱過程 它是熱對流和熱傳導的結合 3 分 共 6 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第一節(jié) 頁碼 上冊 P158 知識點 次重點 分值 4 試題 管殼式換熱器主要由那些部件所構成 它的傳熱面積如何計算 答案與評分標準 答 管殼式換熱器主要由殼體 管束 管板 擋板和封頭等部件構成 3 分 傳熱面積dLnS m2 1 分 共 4 分 化工原理化工原理習題集卡片習題集卡片 題型 簡答 難度 易 章節(jié) 第四章第一節(jié) 頁碼 上冊 P159 知識點 一般 分值 4 試題 何謂定態(tài)傳熱 有什么特點 答案與評分標準 答 在傳熱系統(tǒng) 如換熱器 中溫度分布不隨時間而變的傳熱過程稱為定態(tài) 傳熱 2 分 它的特點是通過傳熱表面的傳熱速率為常量 2 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊 P160 知識點 重點 分值 6 試題 傅立葉定律的表達式如何 簡述式中各項含義及單位 答案與評分標準 答 傅立葉定律的表達式為 n t dsdQ 2 分 式中 Q 熱傳導速率 W n t 溫度梯度 m S 等溫表面的面積 m2 比例系數(shù) 稱為導熱系數(shù) cmw 負號表示熱流方向總是和溫度梯度的方向相反 4 分 共 6 分 化工原理化工原理習題集卡片習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第二節(jié) 頁碼 上冊 P165 知識點 次重點 分值 4 試題 圓筒壁的定態(tài)熱傳導與平壁的定態(tài)熱傳導有何區(qū)別 答案與評分標準 答 圓筒壁熱傳導與平壁熱傳導的區(qū)別是圓筒壁的傳熱面積不是常量 是隨 半徑而變的 且溫度也是沿半徑方向變化的 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第三節(jié) 頁碼 上冊 P168 知識點 次重點 分值 5 試題 寫出當采用平均對流傳熱系數(shù)時的對流傳熱速率方程 并說明各量的含義及 單位 答案與評分標準 答 當采用平均對流傳熱系數(shù)時 對流傳熱速率方程可表示為tSQ 1 分 Q 通過傳熱面積 S 的對流傳熱速率 W 1 分 平均對流傳熱系數(shù) 2 mW 1 分 S 對流傳熱面積 m2 1 分 t 流體與壁面 或反之 間溫度差的平均值 1 分 共 5 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第三節(jié) 頁碼 上冊 P169 知識點 重點 分值 6 試題 對流傳熱系數(shù)的物理意義是什么 它的單位是什么 它與導熱系數(shù)有何不 同 答案與評分標準 答 由 tS Q 可知 對流傳熱系數(shù) 表示在單位溫度差下單位傳熱面積的對 流傳熱速率 其單位為 2 mw越大 表示地流傳熱越快 4 分 它與導熱系數(shù) 不同 它不是物性 而是受多種因素影響的一個參數(shù) 2 分 共 6 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P171 178 知識點 重點 分值 6 試題 總傳熱系數(shù) K的物理意義是什么 影響 K值的主要因素有哪些 在設計換熱 器時 K 值有哪些來源 答案與評分標準 答 K 的物理意義是 K 在數(shù)值上等于單位傳熱面積 單位溫度差下的傳熱 速率 2 分 影響 K 值的主要因素有流體的物性 操作條件和換熱器的 類型 2 分 在設計換熱器時 K 值的來源主要有 1 選用生產(chǎn)實際 的經(jīng)驗值 2 實驗查定 3 計算 K 值 2 分 共 6 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P172 知識點 重點 分值 6 試題 若熱流體走管內(nèi) 冷流體走管外 兩流體通過間壁的傳熱包括那幾個過程 答案與評分標準 答 包括以下三個過程 1 熱流體以對流傳熱方式將熱量傳給管內(nèi)壁 2 分 2 熱量由內(nèi)壁面以熱傳導方式傳給外壁面 2 分 3 熱量由外壁面以對流傳熱的方式傳給冷流體 2 分 共 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第五節(jié) 頁碼 上冊 P184 知識點 次重點 分值 6 試題 在使用實驗得到的 關聯(lián)式時 應注意哪幾點 答案與評分標準 答 應注意三點 1 應用范圍 關聯(lián)式中 Re Pr 等的數(shù)值范圍 2 特征尺寸 Nu Re 等準數(shù)中l(wèi)應如何取定 3 定性溫度 各準數(shù)中流體的物性應按什么溫度來確定 每點 2 分 共 6 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P173 知識點 重點 分值 5 試題 換熱器為何應定期清洗 答案與評分標準 答 換熱器運行一段時間后 傳熱壁面常有污垢積存 對傳熱產(chǎn)生附加熱阻 使 K 值下降 通常污垢熱阻較壁面熱阻要大 因此在設計中必須考慮其影響 運行中的換熱器應定期清洗 5 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第四節(jié) 頁碼 上冊 P169 178 知識點 重點 分值 4 試題 簡述總傳熱速率方程的重要性 答案與評分標準 答 總傳熱速率方程tmKSQ 是傳熱基本方程 可以此方程為基礎 將傳 熱的主要內(nèi)容聯(lián)系起來 該式和熱量橫算式結合可解決工程上大部分的傳熱 計算問題 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 簡答 難度 中 章節(jié) 第四章第七節(jié) 頁碼 上冊 P210 知識點 重點 分值 5 試題 簡述何謂強化傳熱 有哪三個主要途徑 答案與評分標準 答 強化傳熱是指提高冷熱流體間的傳熱速率 2 分 強化傳熱的主要途徑有三方面 1 增大總傳熱系數(shù) K 這是強化傳熱的重點 1 分 2 增大傳熱面積 S 1 分 3 增大平均溫度差 m t 1 分 共 5 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P162 知識點 重點 分值 5 試題 一紅磚平面墻厚度為 500mm 一側壁面溫度為 200 另一側壁面溫度 為 30 紅磚的導熱系數(shù)可取為 0 57 W m 求 1 通過平壁的熱傳 導通量q 2 平壁內(nèi)距離高溫側 350mm處的溫度 答案與評分標準 解 1 求q 已知200 1 t 30 2 t mmb5 0 57 0 W m 單層平壁熱傳導通量 221 194 57 0 5 0 30200 mW b tt q 2 分 2 設平壁內(nèi)距離 350mm處的溫度為t 則有 194 57 0 35 0 200 t q 2 分 解得 81 57 0 35 0 194200 t 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P162 知識點 重點 分值 5 試題 用平板法測定固的導熱系數(shù) 在平板一側用電熱器加熱 另一側用冷卻 器冷卻 同時在板的兩側用熱電偶測量其表面溫度 若所測固體的表面積為 0 01 2 m 厚度為 20mm 實驗測得電流表讀數(shù)為 0 58A 伏特計讀數(shù)為 100V 兩側表面的溫度分別為 180 和 30 求 該材料的導熱系數(shù) 答案與評分標準 1 由實驗測得的電流和電壓可求出導熱量Q WIVQ58 0 2 分 2 由單層平壁熱傳導方程可求出 由 s b tt Q 21 可得 773 0 3018001 0 02 058 2 21 mW tts Qb 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P163 知識點 重點 分值 9 分 試題 某爐壁由下列三種材料組成 內(nèi)層是耐火磚 4 1 1 mW mmb230 1 中間是保溫磚 15 0 2 mW mmb115 2 最外層是建 筑磚 8 0 3 mW mmb230 3 今測得其內(nèi)壁溫度 900 1 t 外壁 溫度 80 4 t 求 1 通過爐墻單位面積的熱損失 2 mW 2 各層的溫差 3 各層接觸面的溫度 假設各層接觸良好 答案與評分標準 解 設 2 t為耐火磚和保溫磚之間接觸面的溫度 3 t為保溫磚和建筑磚之間接觸面的溫度 1 由多層平壁定態(tài)熱傳導公式可以導出q 2 3 3 2 2 1 1 41 673 288 0767 0164 0 820 8 0 23 0 15 0 115 0 4 1 23 0 80900 m W bbb tt S Q q 3 分 2 1 t 2 t 3 t 分別為耐火磚層 保溫磚層和建筑磚層的溫差 因 是多層平壁的定態(tài)熱傳導 故qqqq 321 1 分 由 1 1 1 b t q 可得 6 110 4 1 23 0 673 1 1 1 b qt 1 分 0 516 15 0 115 0 673 2 2 2 b qt 1 分 5 193 8 0 23 0 673 3 3 3 b qt 1 分 3 4 7896 110900 112 ttt 1 分 4 2730 5164 789 223 ttt 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P162 163 知識點 重點 分值 9 試題 平壁爐的爐壁由三種材料所組成 內(nèi)層是耐火磚 07 1 1 mW mmb200 1 中間是絕緣磚 14 0 2 mW mmb100 2 最外層是鋼 板 45 3 mW mmb6 3 若耐火磚層內(nèi)表面溫度 1150 1 t 鋼板 外表面溫度 30 4 t 求 1 導熱的熱通量q 2 若計算結果與實驗的熱 損失不符 分析原因并計算附加熱阻 附 R 答案與評分標準 1 由三層平壁的定態(tài)熱傳導公式求q 000133 0714 0187 0 1120 45 006 0 14 0 1 0 07 1 2 0 301150 3 3 2 2 1 1 41 bbb tt S Q q 2 1242 901 0 1120 mW 3 分 2 計算結果 2 300mWq 分析原因是 說明平壁層間接觸不良 有空氣層存在 產(chǎn)生了附加熱阻 附 R 2 分 即300 3 3 2 2 1 1 41 附 R bbb tt q 2 分 帶入數(shù)據(jù)得 300 901 0 1120 附 R q 解出 W m R 附 2 83 2901 0 300 1120 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P162 163 知識點 重點 分值 9 分 試題 某平壁爐是由一耐火磚與一層普通磚砌成 兩層得厚度均為 100mm 其導 熱系數(shù)分別為 9 0mW及 7 0mW 待操作穩(wěn)定后 測得爐壁得內(nèi)表面溫 度為 700 外表面溫度為 130 為減少熱損失 在普通磚的外表面砌一層厚 度為 40mm 導熱系數(shù)為 06 0mW的保溫層 待操作穩(wěn)定后 又測得爐內(nèi)表 面溫度為 740 外表面溫度為 90 今設原來的兩層材料導熱系數(shù)不變 求 加上保溫層后單位面 1 積爐壁的熱損失比原來減少的百分數(shù) 答案與評分標準 解 1 加保溫層前 單位面積爐壁的熱損失 1 q 此時 為兩層平壁的熱傳導 2 2 2 1 1 31 1 2240 7 0 1 0 9 0 1 0 130700 mW bb tt q 3 分 3 加保溫后 單位面積爐壁的熱損失為 2 q 此時為三層平壁的熱傳導 2 3 2 2 1 1 41 2 760 06 0 04 0 7 0 1 0 9 0 1 0 90740 3 mW bbb tt q 3 分 4 增加保溫層后 熱損失比原來減少的百分數(shù)為 5 68 100 2240 7062240 100 1 21 q qq 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 易 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P165 知識點 次重點 分值 5 分 試題 有一直徑為mm5 332 的鋼管 其長度為 3m 已知管內(nèi)壁溫度為 100 外壁溫度為 90 求該管的熱損失為多少KW 已知鋼管的導熱系 數(shù)為 45 mW 答案與評分標準 解 本題為單層圓筒壁的熱傳導 求熱損失可用下式 1 2 21 ln 1 2 r r ttL Q 2 分 式中各量為 mr0125 0 1 mr016 0 2 mL3 100 1 t 90 2 t 1 分 代入上式可得 KWWQ34 3434340 0125 0 016 0 ln 45 1 9010032 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章 2 節(jié) 頁碼 上冊 P165 166 知識點 次重點 分值 10 分 試題 有一蒸汽管外徑為25mm 管外包以兩層保溫材料 每層厚度均為25mm 外層與內(nèi)層保溫材料的導熱系數(shù)之比為4 12 此時的熱損失為 L Q 今將 內(nèi)外兩層材料互換位置 且設管外壁與保溫層外表面的溫度均不變 則熱損 失為 L Q 求 LL QQ 并說明何種材料放在里層為好 答案與評分標準 1 蒸汽管外半徑 mmr5 12 2 25 1 內(nèi)層保溫層外半徑mmr5 37255 12 2 外層保溫層外半徑mmr5 62255 37 3 已知4 12 故 12 4 2 分 2 當導熱系數(shù)小的材料包在里層時 熱損失 L Q為 91 4 8 5 37 5 62 ln 4 1 5 12 5 37 ln 1 2 ln 1 ln 1 2 131 11 31 2 3 21 2 1 31 ttLttL r r r r ttL QL W 3 分 3 當導熱系數(shù)大的材料包在里層時 熱損失 L Q 為 14 3 8 5 37 5 62 ln 1 5 12 5 37 ln 4 1 2 ln 1 ln 1 2 131 11 31 2 3 11 2 2 31 ttLttL r r r r ttL QL W 3 分 4 可求出 LL QQ 56 1 14 3 91 4 說明在圓筒壁當采用兩種以上材料 保溫時 為減少熱損失 應將 小的材料包在里層為好 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 2 節(jié) 頁碼 上冊 P166 知識點 次重點 分值 10 試題 在一個mm5 360 的鋼管外包有兩層絕熱材料 里面為mm40的氧化鎂粉 平 均導熱系數(shù)為 0 07 mW 外層為 20mm的石棉層 其平均導熱系數(shù)為 0 15 mW 鋼的導熱系數(shù)為 45 mW 現(xiàn)測出管內(nèi)壁溫度為 500 最外層 溫度為 80 求 1 每米管長的熱損失 2 兩層保溫層界面的溫度 假設層 間接觸良好 答案與評分標準 1 求每米管長的熱損失 L Q 此為三層圓筒壁的熱傳導 已知 80500 09 002 007 007 004 003 0 03 00035 00265 00265 0 2 053 0 41 43 21 tt mrmr mrmr 45 1 mW 07 0 2 mW 15 0 3 mW 2 分 代入下式 mW r r r r r r tt L Q 4 191 68 11 120027 0 2638 07 0 09 0 ln 15 0 1 03 0 07 0 ln 07 0 1 0265 0 03 0 ln 45 1 805002 ln 1 ln 1 ln 1 2 3 4 32 3 21 2 1 41 4 分 2 保溫層界面溫度 3 t 可按兩層圓筒壁導熱來計算 4 191 03 0 07 0 ln 07 0 1 0265 0 03 0 ln 45 1 5002 ln 1 ln 1 2 3 2 3 21 2 1 31 t r r r r tt L Q 可解出 1 131 2 1 120027 04 191 500 33 tt 4 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P169 170 知識點 重點 分值 8 試題 求絕壓為 140KPa 流量為 1000hkg 的飽和水蒸汽冷凝后并降溫到 60 時所放出的熱量 用兩種方法計算并比較結果 已知 140KPa水蒸汽的 飽和溫度為 109 2 冷凝熱為 2234 4KgKJ 焓為 2692 1KgKJ 60 的 水的焓為 251 21KgKJ 答案與評分標準 解 1 第一種方法 KWHHWQ hhh 67821 2511 2692 3600 1000 2 1 2 分 2 第二種方法 冷凝水的平均溫度為 6 84 2 602 109 2 2 tt t s m 1 分 查出 84 6 下的水的比熱容為 201 4KgKJcp 1 分 水蒸氣冷凝并降溫放出的熱量為 KWTTcWrWQ sphhh 678602 109201 4 3600 1000 4 2234 3600 1000 2 3 分 計算表明兩種方法結果一樣 但是第一種方法較簡單 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P170 知識點 重點 分值 7 分 試題 將 0 417sKg 80 的有機苯 通過一換熱器冷卻到 40 冷卻水初溫 為 30 出口溫度不超過 35 假設熱損失可略 已查出在平均溫度下 硝 基苯和水的比熱容分別為 1 6 KgKJ 求 1 冷卻水用量hm 3 2 在 1 題中如將冷卻水的流量增加到 6hm 3 問此時冷卻水的終溫將 是多少 答案與評分標準 解 1 當熱損失可略時 求 e W 由 可得分2 1221 ttcWTTcWQ pccphh 分2 59 4 4590 275 1 303510187 4 4080106 1417 0 3 3 3 12 21 hmhKg sKg ttc TTcW W pc phh c 2 此時 2 3 6thmV ch 求 當熱損失可略時 有 水 取 1000 3 mKg 分 分 182 3330 3600 10006 10187 4 4080106 1417 0 23010187 4 3600 10006 4080106 1417 0 3 3 2 2 33 t t 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 2 較難 1 中 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P177 知識點 重點 分值 12 分 試題 在一臺套管式換熱器中 用熱水加熱冷水 熱水流量為 2000hKg 進 口溫度為 80 冷水流量為 3000hKg 進口溫度為 10 熱損失可略 且熱 水和冷水的比熱容相等 都取為 4 187 KgKJ 求 1 若要求將冷水加 熱到 30 此時并流和逆流的平均溫度差 m t 2 若要將冷水加入到 40 采用并流能否完成任務 計算后說明 答案與評分標準 解 1 求并流和逆流時的 m t 先求都已知 此時 1122 30 tTWWcctT chpcph 把已知量代入 1221 QttcWTTCW pccphh 分 可解出3501030 3600 3000 80 3600 2000 22 TcTc pcph 求 m t 并流 2070 3010 5080 小大 tt 小 大 小大 9 39 20 70 ln 2070 ln t t tt tm 2 分 逆流 2 45 2 4050 2 225 1 40 50 4050 1030 5080 分 故 因 小大 小 大 小大 tt t t t tt m 2 采用并流冷卻水可能達到的最高溫度受到限制 在極限情況下 2max2 Tt 1 分 由熱量衡算式可得 pcphpccphh ccttcWtTcW 但 1max2max21 即有 38 3600 3000 3600 2000 3600 3000 10 3600 2000 80 11 max2 ch ch WW WtWT t 3 分 說明 要將冷水加熱到 38 以上 采用并流是無法完成的 要加熱到 40 根本無法完成 1 分 化工原理化工原理習題集卡片習題集卡片 題型 計算 難度 易 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P177 178 179 知識點 重點 分值 6 試題 在一單殼程 四管程的列管式換熱器中 用水冷卻苯 苯在管內(nèi)流動 進口溫度為 80 出口溫度為 35 冷卻水進口溫度 23 出口溫度為 30 求兩流體間的傳熱平均溫度差 m t 答案與評分標準 解 題給情況為簡單折流 1 先按逆流計算 30 23 35 80 2121 ttTT 1250 2330 3580 小大 tt 小 大 小大 逆 6 26 20 50 ln 1250 ln t t tt tm 2 分 2 求 m t 參數(shù)分 143 6 2330 3580 12 21 tt TT R 分 1123 0 2380 2330 11 12 tT tt P 由PR 查上冊教材圖 4 13 可得925 0 t 1 分 故 逆折 6 24925 06 26 tmm tt 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第4章第1 4 節(jié) 頁碼 上冊 P158 170 177 181 知識點 重點 分值 8 試題 有一列管換熱器由 25 2 5mm 長為 3m 的 60 根鋼管組成 熱水走管內(nèi) 其進 出口溫度分別為 70 和 30 冷水走管間 其進 出口溫度分別為 20 和 40 冷水流量為 1 2 Kg s 兩流 體作逆流流動 假設熱水和冷水的平均比熱容均為 4 2 KJ Kg 換熱器的熱損失可略 求 總傳熱系數(shù) K0 答案與評分標準 解 由總傳熱速率方程可知 0 K m tS Q 0 求 Q 當 Q損 0 時 分21001 12040102 42 1 53 12 wttCWQ PCC 求 S0 分213 143025 014 360 2 00 mLdnS 求 逆m t 2040 3070 10 30 小大 tt 2 18 10 30 1030 n n m t t tt t 小 大 小大 逆 393 2 1813 14 1001 1 5 0 0 m tS Q Kw m2 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P170 177 181 知識點 重點 分值 9 試題 有一傳熱面積 S0為 15m2的管殼式換熱器中 殼程通入飽和水蒸汽 以加熱管內(nèi)空氣 150 的飽和水蒸汽冷凝為同溫度下的水排出 空氣流量為 2 8 Kg s 其進口溫度為 30 比熱容可取 1 0 KJ Kg 空氣對流傳熱系數(shù) 87 W m2 換熱器熱損失可 略 求空氣的出口溫度 t2 答案與評分標準 解 本題為一側恒溫 另一側變溫傳熱 且 空氣 所以有 空氣 2 87mWK 所求 t2可聯(lián)立熱量衡算與總傳熱速率方程由 m t 中 解出 2 分 2200 ttCWtSKQ PCCm 式 其中 空氣 2 0 87mWK S0 15m2 WC 2 8Kg s PC C KgJ 10001 t1 30 2 分 2 2 2 1 21 150 30150 ln 30 ln t t tT tT tTtT tm 2 分 以上各量代入 式可得 3010008 2 150 120 ln 30 1587 2 2 2 t t t 即594 1 150 120 466 0 150 120 ln 466 0 22 e tt 解出 t2 74 7 3 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P170 177 知識點 重點 分值 10 試題 流量為 1930 Kg h 溫度為 90 的正丁醇在換熱器中被冷卻到 50 冷卻介質(zhì)為 18 的水 在平均溫度下 70 正丁醇的比 熱容為 2 98 KJ Kg 取水的比熱容為 4 187 KJ Kg 若換熱器的傳熱面積為 6m 2 總傳熱系數(shù)為 230 W m2 求 冷卻水出口溫度 t2 冷卻水消耗量 m3 h 假設兩流體作逆流 答案與評分標準 解 求 t2 由傳熱速率方程知 00S K Q tm 1 分 而 WTTCWQ Phh 43 21 1039 650901098 2 3600 1930 2 分 故3 46 6230 1039 6 4 m t 1 分 由 m t 求 t2 可以先假設可用算術平均溫度差計算 求出 t2 然后再校驗 即 3 46122 2 1 185090 2 1 2 1 221221 tttTtTtm 解出 4 296 92122 2 t 2 分 校驗 289 1 1850 4 2990 小 大 t t 所以求 tm用算術平均溫度差是允許的 求 出的 t2有效 1 分 求 WC 若忽略熱損失 則 QTTCWttCW PhhPCC 2112 可求出 hKgsKg ttC Q W PC C 4820 339 1 184 2910187 4 1039 6 3 4 12 即hm W V C h 82 4 1000 4820 3 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 較難 章節(jié) 第 1 4 章第 2 5 節(jié) 頁碼 上冊 P17 184 185 知識點 次重點 分值 12 試題 某列管式換熱器 由 38 根長 2m 內(nèi)直徑為 20mm 的無縫鋼管組成 苯在管 內(nèi)流動 由 20 被加熱到 80 流量為 8 32 Kg s 外殼中通入水蒸汽進行加 熱 求管壁對苯的對流傳熱系數(shù) i 若苯的流量提高一倍 其它量不變 此時 對流傳熱系數(shù)又為多少 答案與評分標準 解 求 i 苯的定性溫度 50 2 8020 m t 在定性溫度下苯的物性可由附 錄查出 m W SPaKgKJCmKg PC 14 0 1045 0 80 1 860 33 2 分 加熱管內(nèi)流速 sm nd V i S 82 0 3802 0785 0 860 32 8 4 2 2 2 分 i d L Pr Re 特征尺寸mdi02 0 4 1031000 ud R i e 湍流 1 分 79 5 14 0 1045 01080 1 33 P r C p 符合1207 0 r P 1 分 60100 02 0 2 i d L 且 水苯 2 苯被加熱取 n 0 4 1 分 求 i 2 4 08 04 08 0 127079 531000 02 0 14 0 023 0023 0mWpR d re i i 當苯的流量提高一倍 求 i 此時 即uu2 其它量不變 引起 Re 增大及 增 大 2 8 0 8 0 221021270 m W u u ii 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P173 174 知識點 重點 分值 9 試題 某列管換熱器由 25 2 5mm 的鋼管組成 熱空氣流經(jīng)管程 冷卻水在管外 與空氣逆流流動 已知管內(nèi)空氣一側的 i為 50 W m2 污垢熱阻 Rsi 為 0 5 10 3 m2 W 水側的 0為 1000 W m2 污垢熱阻 Rso 為 0 2 10 3 m2 W 求基于管外表面積的總傳熱系數(shù) K 0 若管壁 和污垢熱阻可略 將 i提高一倍 將 0提高一倍 分別計算 K0值 答案與評分標準 解 求 K0 5 2 37 0269 0 1 1000 1 102 0 0225 0 025 0 45 0025 0 02 0 025 0 105 0 02 050 025 0 1 1 1 2 33 0 000 0 分 mW R d db d d R d d K SO mi si ii 當管壁和污垢熱阻可略 且 2 1005022mW ii 則 2 0 0 74 0135 0 1 1000 1 02 0100 025 0 1 1 1 0 mW d d K ii 2 分 將 0 提高一倍 即 2 0 0 2000100022mW 此時 2 0 0 0 39 0255 0 1 2000 1 02 050 025 0 1 1 1 mW d d K ii 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 較難 章節(jié) 第 4 章第 5 節(jié) 頁碼 上冊 P173 174 知識點 次重點 分值 13 試題 某蒸汽在套管換熱器中冷凝 內(nèi)管為 25 2 5mm 鋼管 管長 2m 蒸汽走管 外 冷卻水走管內(nèi) 流速為 1 m s 進口溫度為 20 出口溫度為 50 求 管壁對水的對流傳熱系數(shù) 若將管內(nèi)徑縮小 1 2 且設流速及其它條件都 不變 此時對流傳熱系數(shù)有何變化 答案與評分標準 解 求 i 定性溫度 35 2 5020 m t 查出水在 35 下的物性 3 994mKg KgKJCP 174 4 SPa 3 107225 0 mW 626 0 2 分 i d L Pr Re 特征尺寸mmmdi02 02025 225 100001075 2 107225 0 994102 0 Re 4 3 du 82 4 626 0 10174 4107225 0 Pr 33 p C 60100 02 0 2 i d L 且水被加熱 取 n 0 4 1 分 求 i 3 4806 82 41075 2 02 0 626 0 023 0023 0 2 4 0 8 0 4 4 08 0 分 mW PR d re i i 管內(nèi)徑減少 1 2 其它條件不變 則 2 i i d d 引起 Re 變化及 i d 值變化 1000013760 2 27500 22 ei e Rud R 湍流 1 分 Pr 不變 60200 2 ii d L d L 求 i 公式仍適用 此時用 或 i 1 分 此時 2 0 1 d 即 2 0 2 0 2 0 2 2 d d 得 149 12 2 0 2 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 5 節(jié) 頁碼 上冊 P184 185 知識點 次重點 分值 7 試題 某氣體在內(nèi)徑為 20mm 的圓形直管內(nèi)作湍流流動 管外用飽和蒸汽 加熱 已測得管內(nèi)一側的對流傳熱系數(shù)為 若氣體流量與加熱條 件不變 并假定氣體進出口平均溫度不變 物性數(shù)據(jù)不變 求此 氣體在橫截面積與圓管相等的正方形通道內(nèi)流動的對流傳熱系數(shù) 答案與評分標準 解 設正方形通道的邊長為 l 據(jù)題意 22 4 dl 故 mdl0177 002 0 44 2 2 2 分 正方形通道的當量長徑 de 2 0177 0 4 4 2 分ml l l de 求 由以上計算知 本題中 de 與 d 相當接近 且其它條件不變 故氣體 在正方形通道內(nèi)仍作湍流 只有直徑改變而當其它條件到不變時 2 0 1 d 1 分 即 02 1 0177 0 02 0 2 0 2 0 2 0 2 0 當當 d d d d 即 02 1 2 分 共 7 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 較難 章節(jié) 第 4 章第 5 節(jié) 頁碼 上冊 P184 185 知識點 次重點 分值 8 試題 在套管換熱器中 一定流量的水在內(nèi)管流過 溫度從 20 升到 80 并測得管內(nèi)水側 的對流傳熱系數(shù)為 1000W m2 求同樣體積流量的甲苯通過該換熱器內(nèi)管而被 加熱時的對流傳熱系數(shù) 假設兩種情況下流體均為湍流流動 已知兩流體在定性溫度 下的物性如下 Kg m3 Pa S CP KJ Kg W m 水 988 0 549 10 3 4 17 0 648 甲苯 836 0 425 10 3 1 82 0 147 答案與評分標準 65 解 1 按題意 兩種情況下的對流傳熱系數(shù)都可用下式計算 2 0 8 0 4 0 6 0 4 0 8 0 4 08 0 023 0 023 0 d cc du d pp 3 分 2 因 d u 不變 則兩種情況下的 之比為 286 0 10549 0 10425 0 648 0 147 0 17 4 82 1 988 836 4 0 3 3 6 04 08 0 4 0 6 04 08 0 p p c c 4 分 3 甲苯通過該換熱器內(nèi)管的對流傳熱系數(shù)為 2861000286 0286 0 2 mw 1 分 共 8 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 計算 難度 中 章節(jié) 第 4 章第 4 節(jié) 頁碼 上冊 P170 173 177 181 知識點 重點 分值 13 試題 某列管式冷凝器的列管直徑為 25 2 5mm 管內(nèi)通冷卻水 流量為 2 5Kg s 在新使用時 冷卻水的進 出口溫度分別為 20 和 30 使用一段時間后 由于生成垢層 在冷卻水進口溫度和流量不變得情況下 冷水出口溫度降為 26 已知換熱器的傳熱面積 S0為 16 5m2 有機蒸汽的冷凝溫度為 80 有 機蒸汽在管外冷凝 求水垢層的熱阻 答案與評分標準 解 1 換熱器新使用時 wttcwQ pce 33 12 107 104 2030 10187 45 2 2 分 8 54 3080 2080 ln 3080 2080 ln 小 大 小大 t t tt tm 2 分 116 8 545 16 107 104 2 3 0 0 mw tS Q K m 2 分 總熱阻為w m1062 8 116 1 K 1 R 23 0 1 分 2 換熱器使用一段時間后 wttcwQ pce 33 12 108 62 2026 10187 45 2 1 分 9 56 2680 2080 ln 2680 2080 ln 小 大 小大 t t tt tm 1 分 9 66 9 565 16 108 62 2 3 0 0 mw tS Q K m 1 分 此時總熱阻為w m1049 1 9 66 1 K 1 R 22 0 1 分 3 水垢層熱阻 si R 3320 1028 61062 81049 1 RR d d R i si w m2 1 分 故00502 0 025 0 02 0 1028 6 3 si R w m2 1 分 化工原理習題集卡片化工原理習題集卡片 題型 綜合計算 難度 中