化工原理大题第四章Word格式文档下载.docx
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层,设外层的平均直径为内层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每
米管长的热损失将改变多少?
说明在本题情况下,哪一种材
料包扎在内层较为适合?
由导热效率方程知:
两层材料位置互换后:
两层保温材料互换位置后,单位管长的热损失增加
说明在本题情况下,导热系数小的材料放在内层较为合适
6.在管壳式换热器中用冷水冷却油。
水在直径为
19mm2mm的列管内流动。
已知管内水侧对流传热系数为
349OW/(m2•C),管外油侧对流传热系数为258
W/(m2•C)。
换热器在使用一段时间后,管壁两侧均有污
垢形成,水侧污垢热阻为0.00026m2・C/W,油侧污垢热阻
为0.000176m2•C/W。
管壁导热系数入为45W/(m•C)。
试求:
(1)基于管外表面积的总传热系数;
(2)产生污垢后热
阻增加的百分数。
(1)总传热系数k°
k。
(2)产生污垢后热阻增加的百分数为:
7:
在并流换热器中,用水冷却油。
水的进、出口温度分别为
15C和40C,油的进、出口温度分别为150C和100C。
现因生产任务要求油的出口温度降至80C,假设油和水的流量、
进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。
设换热器的热损失可忽略。
平均温度差为
由热量恒算可得:
We”t2匕4015
WUpcT1T2150100
当油的出口温度降到80C时,由热量恒算:
QWnCpn(15080)WCCpc(t2'
15).
解得:
由传热速率方程分别可得:
原换热器:
WnCpn(150100)
kSotm
kndL
Wncpn(15080)ksVtmkndL
92.5.
70.
新换热器:
7092.5’
1
5070
1.85m.
&
重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初
温分别为243C和128C;
终温分别为167C和157C。
若维持两种油的流量和初温不变,而将两流体改为逆流,试求此
时流体的平均温度差及它们的终温。
假设在两种流动情况下流体的物性和总传热系数均不变化,换热器的热损失可以忽略。
以上标'
表示并流的情况。
由传热速率方程和热量衡算:
Q'
koVtm'
WnCpn(TiT2)驱卩血’tj
QkoVtmWnCpn®
T?
)WCpcg)
两式相除:
Vtm'
11
2t2t1
(T1
T2'
)
'
1)
Vtm
tT
T2)
(t2G
(1)
(t2匕)
(243167)
(157128)
47
(T2tj
Vt2
Vt1
Vt2Vt1
而
Vt1Vt2.Vt1
In
Vt2Vt1(243
.Vt2
128)(167,115
10
157)
3°
C
InVt2
471
所以:
Vt2Vt143
解得:
Vt2/
/Vt1
2.98.
即:
(243
t2)2.98(T2128)
t22.98
(T2
128)243
(2)
由
(2)、(3)式得:
t2161.3oC.T2155.4°
C
Vti
(243161.3)(155.4128)
1.093
49.7°
9..在下列各种管壳式换热器中,某种溶液在管内流动并由20C加热到50C。
加热介质在壳方流动,其进、出口温度分别为100C和60C,试求下面各种情况下的平均温度差。
(1)壳方和管方均为单程的换热器。
设两流体呈逆流流动。
(2)壳方和管方分别为单程和四程的换热器。
(3)壳方和管方
分别为二程和四程的换热器。
由对数平均温度差知道:
40
50
20
0.375
(2)
10020
10060
5020
1.33
查温度差校正系数图得:
Vt
0.9
VtVtm
0.944.840.3°
(3)由R、P值查流程温差校正系数图得:
0.98
VtmVtVtm0.9844.8
43.9oC
11在一管壳式换热器中,用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。
苯蒸气的体积流量为1650m3/h,常压下苯的沸点为
80.1C,汽化热为394kJ/kg。
冷却水的进口温度为20C,流
量为36000kg/h,水的平均比热容为4.18kJ/(kg)。
若总传热系数K0为450W/(m2・C),试求换热器传热面积S0。
假
设换热器的热损失可忽略。
QWsrVsr
其中:
冷水出口温度可由热量衡算求得。
即:
QWeCp「t2tj
t2
4.861053600
360004.18103
2031.6oC
(80.120)(80.131.6)
80.120
In-
54.1oC
80.131.6
So
则:
4.86105
20m2
45054.1
12.在一传热面积为50m2的单程管亮式换热器中,用水冷却
某种溶液。
两流体呈逆流流动。
冷水的流量为33000kg/h,
温度由20C升至38C。
溶液的温度由110C降至60C。
若
换热器清洗后,在两流体的流量和进口温度不变的情况下,
冷水出口温度增到45C。
试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。
假设:
(1)两种'
情况下,流体物性可视为不变,水的平均比热容可取为4.17kJ/(kg•);
(2)可按平壁处理,
两种工况下i和°
分别相同;
(3)忽略管壁热阻和热损失
先求清洗前的总传热系数K.
(11°
38)(8°
2°
11°
38In
6°
54.4°
所以:
Q
SVtm
330004.1871°
3(3820)
360°
5054.4
254w/(m2°
C)
再求清洗后总传热系数K°
由热量衡算求溶液的出口温度
T2
WQpc
(t21)110
pn
11060
3820
(4520)
40.6°
(11045)(40.620)
11045In
40.620
330004.187103(4520)
36005038.6
497w/(m2°
若传热面两侧的总污垢热阻为尺.则有:
1丄
i497
由此得:
Rs1.925103m2°
C/W
x05a02004
棉花保温性能好,主要是因为。
A.棉纤维素导热率小;
B.棉花中含有相当数量的油脂;
C.棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到阻碍;
D.棉花白色,因而黑度小。
x05a02016
在蒸汽冷凝中,不凝气体的存在对a的影响是
A)使a值升高
B)使a值大大降低
C)使a值有一定影响
D)对a值无影响
x05a02031
多层间壁传热时,各层的温度降与各相应层的热阻
A成正比B成反比C没关系
x05a05171
一定流量的液体在一25x2.5mm的直管内作湍流流动,其
对流给热系数=1000W(m2)。
如流量与物性都不变,
改用一19x2mm的直管,则其值将变为
VW(m2•C)。
A.1059B.1496
C.1585D.1678t05a01177
冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90C,出口温
度为50C,冷水进口温度为15C,出口温度为53C,冷热水的
流量相同,则热损失占传热量的%(冷热水物性数据
视为相同)。
t05a01216
当冷热两流体均不发生相态变化时,一般对物料
选用并流操作。
t05a02042
某流体在圆直管内强制对流,其对流传热系数为,现任务
变更,管内流速降为原来的1/2,且已知此时Re104,则
管内的对流传热系数为原对流传热系数的
t05a02043
某有机溶液在长为L,直径为108x10mm的钢管中强制湍流
时,其=310W/(m2?
K),如体积流量不变,改用152x10mm的
钢管代替,流动仍为湍流(两种情况下L/d均大于60),此时
W/(m2?
K)
t05a02118
两流体通过间壁换热,冷流体从20C被加热到50C,热流体从100C冷却到70C,则逆流时的tm=C。
并
流时的tm=C。
w05b05161
1.一杯开水(100C)置于20C的静止空气中,问杯子两
侧流体的传热各属何种类型?
哪一侧热阻大?
2.若将杯子浸在20C的冷水中(两流体不直接接触),能否增强传热?
理由?
3.仍置于空气中,但使杯外的空气流动,问能否增强传热?
理由?
4.对1的情况,若对杯中流体加以搅动,问是否比2、3两种办法有效些?
1.均为自然对流,空气侧热阻大;
2.能增强传热,因为水的对流给热系数比空气大;
3.能增强传热,因为强制对流的对流给热系数比自然对流大
4.主要热阻在空气侧,故2,3效果较好,4不及2,3w05a05034
①一厚度相等的双层平壁,其导热率入I>
xn试定性画出其温
度分布图,为什么?
(稳定传热)
②套管式换热器的冷、热流体进、出口温度分别为t1、t2、
T1、T2,试画出冷、热流体温度沿换热面积变化关系曲线。
①根据傅立叶定律;
Q=乃t/dn;
•••稳定传热即QI=QII
因已知入1>
川
•••(dt/dn)l<
(dt/dn)II
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- 化工 原理 第四
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