化工原理第六章練習(xí)題

1、傳熱章練習(xí)：傳熱章練習(xí)：一、填空一、填空1在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過(guò)程中，熱流量在沿球壁的一維定態(tài)傳熱過(guò)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(guò)程中，二層的熱阻分別為在一維定態(tài)傳熱過(guò)程中，二層的熱阻分別為R1和和R2，推動(dòng)力為，推動(dòng)力為t1和和t2，若，若R1, = , 2，1=2，則應(yīng)，則應(yīng)該將導(dǎo)熱系數(shù)為該將導(dǎo)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(dāng)，當(dāng)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(lái)的為原來(lái)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(lái)的為原來(lái)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(lái)的原來(lái)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(shí)，管壁溫度接近于時(shí)，管壁溫度接近于 的溫度。的溫度。解答：解答：一、一、4.流動(dòng)流體的載熱使壁面處溫度梯度增加流動(dòng)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(jì)狀冷凝，工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)按時(shí)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(yīng)控制在狀沸騰，操作應(yīng)控制在 狀沸騰下進(jìn)行。狀沸騰下進(jìn)行。9某無(wú)相變逆流傳熱過(guò)程，已知某無(wú)相變逆流傳熱過(guò)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(wú)相變），用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無(wú)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(wú)相變逆流傳熱，換熱器冷熱流體在換熱器無(wú)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(wú)垢用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無(wú)垢層時(shí)相比，結(jié)垢后換熱器的層時(shí)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(jìn)出口溫度冷熱流體的進(jìn)出口溫度t1，t2，T1，T2相同時(shí)，相同時(shí)，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(jìn)口溫度卻水進(jìn)口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務(wù)，提增高，為保證完成生產(chǎn)任務(wù)，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(huà)在原圖中，并證明之。線定性畫(huà)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(gè)換熱器的操作線。試定性在同一圖中繪出兩個(gè)換熱器的操作線。3.三、找錯(cuò)三、找錯(cuò)請(qǐng)將下面各結(jié)論請(qǐng)將下面各結(jié)論(劃線部分劃線部分)中的錯(cuò)誤結(jié)論找出。中的錯(cuò)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(shí)，黑體與灰體的輻射能力相同溫度相等時(shí)，黑體與灰體的輻射能力相同，(D)對(duì)太陽(yáng)能的輻射，實(shí)際物體也可

7、看作灰體。對(duì)太陽(yáng)能的輻射，實(shí)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(shí)冷流體的進(jìn)、出口溫度近似相等，此時(shí)冷流體的進(jìn)、出口溫度近似相等，(B)該條件下的平均傳熱推動(dòng)力決定于（該條件下的平均傳熱推動(dòng)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(dòng)力平均推動(dòng)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(jì)算題四、計(jì)算題1進(jìn)入某間壁式換熱器的冷、熱流體溫度為進(jìn)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(zhǎng)根長(zhǎng)3m，d=25mm的管子組成。現(xiàn)欲用此換熱器將流的管子組成?，F(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(wèn)試問(wèn):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(jì)）。（蒸汽管壁及垢層熱阻可忽略不計(jì)）。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(jìn)口溫度及熱流體的流量不變冷、熱流體的進(jìn)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(gè)完全相同的列管式換熱器，內(nèi)有現(xiàn)有兩個(gè)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(zhǎng)每根長(zhǎng)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(jìn)口溫度為進(jìn)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(jìn)口溫度熱流體的進(jìn)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(jìn)行操作，求熱流層熱阻可忽略，現(xiàn)按下圖方式進(jìn)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