化工原理第四章习题及答案.docx
- 文档编号:25925980
- 上传时间:2023-06-16
- 格式:DOCX
- 页数:34
- 大小:496.05KB
化工原理第四章习题及答案.docx
《化工原理第四章习题及答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理第四章习题及答案.docx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
化工原理第四章习题及答案
传热
一、名词解释
1、导热若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(导热)。
2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。
热对流仅发生在流体之中,而且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热
任何物体,只要其绝对温度不为零度(0K),都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量,同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能,当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时,该物体就与外界产生热量的传递。
这种传热方式称为热辐射。
4、传热速率
单位时间通过单位传热面积所传递的热量(W/m2)
5、等温面
温度场中将温度相同的点连起来,形成等温面。
等温面不相交。
二、单选择题
1、判断下面的说法哪一种是错误的()
A在一定的温度下,辐射能力越大的物体,其黑度越大;
B在同一温度下,物体吸收率A与黑度£在数值上相等,因此A与&的物理意义相同;
C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强;
_。
CC对流和辐射
D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为
A传导和对流B传导和辐射
3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数。
C
A增大B减小
C只在某范围变大D沸腾传热系数与过热度无关
4、在温度T时,已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力,耐火砖的黑度是下列三数值之一,其黑
度为。
A
AB0.03C1
5、已知当温度为T时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度耐火砖的黑度。
D
A大于B等于
C不能确定是否大于D小于
6、多层间壁传热时,各层的温度降与各相应层的热阻。
A
A成正比B成反比C没关系
7、在列管换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否正确:
A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度;
乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。
A甲乙均对B甲乙均不对
C甲对,乙不对D乙对,甲不对
8、列管换热器管程常用流速范围为:
一般液体,气体。
AC
A-3m/sB3-15m/sC5-30m/s
9、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来的岀口温度t,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施。
A
A管内加扰流内件B提高壳程数
10、碳钢的导热率为;不锈钢的导热率为_
热率为;常温水的导热率为。
A151W/(m?
C)B370W/(m?
C)
D16W/(m?
C)E(m?
C)
;铜的导热率为__
C,D,B,F,E
,常压常温空气的导
C45W/(m?
C)
F(m?
C)
11、套管冷凝器的内管走空气,管间走饱和水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度流量增加时
1传热系数K应
2空气岀口温度
3壁温
12、一定流量的液体在一
与物性都不变,改用一
增大
增大
增大
减小
减小略有减小
AB
基本不变
基本不变
基本不变
■定,当空气
B
25>2.5mm的直管内作湍流流动,19X2mm的直管,则其值将变为
其对流给热系数
=1000W/(m2-C)。
如流量W/(m2C)。
1496
C1585
A1059B
13、穿过三层平壁的稳定导热过程,如图所示。
试比较第一层的热阻
小。
C
D1678
R1与第二、三层热阻R2、R3的大
AC
AR1>(R2+R3)BR1<(R2+R3)
14、①在一列管式换热器中,
CR1=(R2+R3)D
用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好
无法比较
放置;冷却水应走
AC
A水平B垂直②已知某平壁外两层不等厚导热率。
C管内D管外
(bivb2)保温材料的温度分布曲线如图示
则A层导热率
C
B层的
A小于B不能确定是否大于
15、稳定传热是指。
传热系统中各点的温度不随位置和时间而变。
传热系统中各点的温度仅随位置变,而不随时间变传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变。
传热系统中各点的温度随位置和时间而变。
C大于D等于
16、棉花保温性能好,主要是因为。
A
棉纤维素导热率小;
棉花中含有相当数量的油脂;
棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到阻碍;棉花白色,因而黑度小。
17、无相变强制对流
A纯经验方法数学模型法
来自。
B纯理论方法因次分析法
C
C因次分析与实验结合(半理论、半经验方法)
18、在蒸汽冷凝中,不凝气体的存在对A使值升
C使值有一定影响
19、红砖的黑度为,若温度为
的影响是
使值大大降低对值无影响
300C,则红砖的发射能力为
W/m2。
B
W/m2B5684W/m2CW/m2D1000W/m2
换热器中冷热流体进岀口温度一定时,下面说法中正确的是—
Btm逆=tm并=tm折
25、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的_通过一定传热面的传热速率不随时间变化,为一定值;系统中任一点的温度维持恒定;
总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和;系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。
管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要
t,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施
B提咼壳程数
由38根252.5mm无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水
Re=104及对流给热膜系数为。
当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为
A
C10C
A70CB30C
29、热传递的基本方式是:
()、对流、辐射。
A传导;B传递;C放射;D流动。
30、物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量
传递称为()。
A
A热传导;B热传递;C热放射;D热流动。
31、流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为()
A对流;B流动;C传递;D透热。
32、物质导热系数的顺序是:
()。
A金属〉一般固体〉液体〉气体;B金属〉液体〉一般固体〉气体;
C金属〉气体〉液体〉一般固体;D金属〉液体〉气体〉一般固体。
33、吸收率()1的物体称为黑体。
C
A大于;B小于;C等于;D近似于。
34、()等于1的物体称为白体。
B
A吸收率;B反射率;C透过率;D折射率。
35、单原子气体和对称双原子气体均可视为()。
D
A白体;B灰体;C黑体;D透热体。
36、液体是()。
D
A白体;B灰体;C透热体;D不透热体。
37、在管壳式换热器中,不洁净和易结垢的流体宜走管内,因为管内()。
A
A清洗比较方便;B流速较快;C流通面积小;D易于传热。
38、在管壳式换热器中,腐蚀性的流体宜走管内,以免(),而且管子也便于清洗和检修。
A
A壳体和管子同时受腐蚀;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。
39、在管壳式换热器中,压强高的流体宜走管内,以免(),可节省壳程金属消耗量。
A壳体受压;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。
A
40、在管壳式换热器中,饱和蒸气宜走管间,以便于(),且蒸气较洁净,它对清洗无要求。
A
A及时排除冷凝液;B流速不太快;C流通面积不太小;D传热不过多。
41、在管壳式换热器中,有毒流体宜走管内,使()。
A
A泄漏机会较少;B流速很快;C流通面积变小;D传热增多。
42、在管壳式换热器中,被冷却的流体宜走管间,可利用外壳向外的散热作用,()。
A以增强冷却效果;B以免流速过快;C以免流通面积过小;D以免传热过多。
A
43、在管壳式换热器中,黏度大的液体或流量较小的流体宜走(),因流体在有折流挡板的壳程流
动时,由于流速和流向的不断改变,在低Re值(Re>100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。
B
A管内;B管间;C管径;D管轴。
44、对于刚性结构的换热器,若两流体的温差较大,对流传热系数较大者宜走(),因壁面温度与
:
■.大的流体温度相近,可以减少热应力。
B
A管内;B管间;C管径;D管轴。
45、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的,是为了加大壳程流体的(),使湍动程度加剧,以提
高壳程对流传热系数。
C
A黏度;
B密度;
C速度;
D高度。
46、有
•套管换热器,
环隙中有
119.6C的蒸气冷凝,管内的空气从
20C被加热到50C,管壁温度应接
近(
)。
D
A20°C;
B50C;
C77.3C;
D119.6C。
47、已知在温度T时耐火砖的发射能力(辐射能力)大于铜的发射能力,则铜的黑度为(),耐火
砖的黑度为()。
AB
A;B;C;D。
48、两灰体间进行辐射换热,两者间的温度差为100C。
若将两灰体的温度各升高100C,则此时的辐
射传热量与原来的传热量相比,将()。
A
A增大;B减小;C不变;D不一定。
49、判断下面的说法哪一种是错误的()。
B
A在一定的温度下,辐射能力越大的物体,其黑度越大;
B在同一温度下,物体吸收率A与黑度£在数值上相等,因此A与&的物理意义相同;
C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强;
D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
50、当换热器中冷热流体的进岀口温度一定时,判断下面的说法哪一个是错误的()。
B
A逆流时,Am—定大于并流、错流或折流时的Am;
B采用逆流操作时可以节约热流体(或冷流体)的用量;
C采用逆流操作可以减少所需的传热面积;
D温度差校正系数^)at的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
三、填空题
1、对流给热的热阻主要在,此处的最大。
滞流内层温差
2、热损失是损失禾廿损失之和。
热辐射传热引起的对流给热引起的
3、列管式换热器中,壳程设有折流挡板,当两流体均无相变时,挡板能起强化传热的作用,其原因是
1;
2;
3。
1流速增大,使壳程增大;
2流体大部分横穿流过管束,流道短,边界层薄,比顺着管子纵向流动高;
3流体在折流挡板间穿行时,流向及流速都在不断变化,增加了扰动,强化了传热。
4、水蒸气冷凝时的比气体无相变时的大得多,其原因是气体的
,而蒸汽冷凝,其凝液的;且只有才有热阻。
导热率小、密度小,整个气体都呈现热阻导热率和密度都比气体大很薄的液膜
5、在管式间壁换热器中,以外表面为基准的传热系数K的计算式为,与之对应的
传热量Q=。
6、①已知传热系数K=1250kcaL/(m2?
h?
C),在SI制中,K=W/(m2?
K);汽化潜热r=2200kJ/kg,
在工程单位制中r=kcaL/kg。
②普兰德准数的定义式是。
C
①1453525②PrJ
7、在压强恒定的条件下,空气黏度随温度升高而。
增大
8、厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1b2b3,导热率123。
在稳定传热过
程中,各层的热阻R1_R2_R3,各层导热速率Q1_Q2_Q3。
降低因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间,使保温层材料
导热率增大,保温效果降低。
8、蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放,这是因为
不凝气和冷凝水不凝气构成附加的气膜传热阻力,而冷凝水的积累减小换热面积。
11、①设置隔热挡板是辐射散热的有效方法。
挡板材料的黑度愈低,辐射散热量
热流量为Q,则平壁内的温度分布表达式为
12、某物体(可近似为灰体)在20C时,其黑度为其吸收率为。
0.8
13、浮头式或带膨胀节的换热器适用于与流体的温差很大的场合
管程壳程
14、①根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式热器的一般结构型式有
②换热器中,热流体由200°C冷却到140C,冷流体由20C升高到35C,热流体的热容量流率
较小,则传热效率为。
①膨胀节;浮头式;U型管②%
15、消除列管换热器温差应力常用的方法有三种,即在壳体上加,采用
结构或采用式结构。
膨胀节浮头式U型管
16、如图所示,为尽量减少A、E两个温度不同的固体表面间的辐射传热,可以采取的措施
在两固体壁面间,平行放置多块黑度较小的遮热板。
17、①用冷却水将一定量的热流体由100C冷却到40C,冷却水初温为15C,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较。
方案I是令冷却水终温为30C,方案H是令冷却水终温为35C,则用水量
W___W2,所需传热面积A1___A2。
②如图所示,蒸汽在管束外冷凝,(a)、(b)两种排列方式的其它条件均一样,比较它们的冷凝给热
系数的大小ab,因为。
①大于,小于
18、两流体的间壁换热过程中QWCpt计算式中,t表示。
T1-T2或t2-tl
19、设备保温层外包一层表面、颜色的金属,可使设备的热损失减少。
光滑较浅
20、举出五种间壁式换热器、、、套管式换热器,列管式换热器,夹套式换热器,板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器,板翅式换热器等任选五种。
21、导热率的物理意义是,其SI制的单位为
工程制的单位为。
单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量W/(m?
C)千卡/小时?
米?
C
22、①定性温度是指。
②沸腾传热可分为三个区域,它们是、和,生产中的
沸腾传热过程应维持在区操作。
1确定准数中各物性参数的温度
2自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾
23、对多层圆筒壁的热传导,通过各层的传热速率,热通量,沿圆筒壁的径向温度分
布为线。
相等不相等曲线
3
24、①已知导热率QX10-Cal/(cm?
s?
°C),此值在SI制中为W/(m?
K)。
2写岀比热Cp的单位,工程制为,SI制为。
3物体的辐射传热速率与其绝对温度的次方成正比。
①1②kCaL/(kg?
C),J/(kg?
C)③四
25、在传热实验中,用饱和水蒸气加热空气,总传热系数K接近于侧的对流传热系数,
而壁温接近于侧流体的温度。
蒸汽冷凝时的对流给热系数较大。
原因是
空气饱和水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热
26、①估计列管式换热器中金属管壁的温度tw,壳程为的饱和水蒸气冷凝。
A管程是平均温度为40C的空气,tw约为;
B管程是平均温度为40C的水,水的对流给热系数为2000W/(m2?
C),基于内面积的总传热系数
Ki=1600W/((m2?
C)),tw约为。
②在设计时,欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积,从有利于传热角度看,宜采取的措施为,因为。
1
(1)100C
(2)88C
2增加管长。
如果采用增加管数的办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到
下面各排,液膜逐渐增厚,a降低。
27、管内湍流传热,流体内温度梯度最大的部分是在,原因是
滞流底层滞流底层的传热机理是导热,流体的导热率一般比较低。
28、在稳态传热中,凡热阻大处其温差也。
滴状冷凝的给热系数膜状冷凝给热
系数。
大大于
29、沸腾传热时,在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大,则。
越大
30、对于间壁式换热器:
WcCp(t2ti)WhCh(TiT2)KAtm等式成立的条件
31、下列各种情况下的对流给热系数
空气流速为6m/s时的i;空气流速为25m/s时的2;水的流速为1.2m/s时的3;水的流速
为2.5m/s时的4;蒸汽膜状冷凝时的5之间的数值按自大而小的顺序为>>
>>。
32、不需要任何介质的传热称为()传热。
辐射
33、在列管式换热器中,流体在管内流动称为流经()
管程
34、列管式换热器中,流体在()流动称为流经壳程。
管间
)的对流传热系数。
(X)
(X)
(V)
(X)
(X)
(X)
36、在辐射传热中,气体的反射率为()
0
37、在辐射传热中,黑体的透过率为()
0
38、在辐射传热中,灰体的透过率为()
39、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比,称为物体的()
黑度
40、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则传热管的壁温接近()的温度
饱和蒸气41、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则总传热系数K接近(空气
42、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则空气应走()
管内
43、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则饱和蒸气应走()管间?
44、判断下列物性数值大小金属液_气。
>>
四、判断题(每题1分)
1、在辐射传热中,黑体的反射率为1。
2、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。
3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。
4、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等
5、一般固体、液体和气体相比较,导热系数值的大小顺序为固体〉气体〉液体。
6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。
7、对流传热仅发生在流体中。
8、流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在流动边界层。
9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。
10、虽然大气层包围着地球,但阳光仍能照射到地球表面,因为空气是透热体。
(V)五、问答题
1、在列管换热器中,拟用饱和蒸气加热空气,传热管的壁温接近哪一种流体的温度?
为什么?
(3分)
1
vv所以,TTWVVtwt,传热管的壁温接近饱和蒸气(大)的温度。
o
2、为什么内部孔隙多的材料保温效果好(3分)
因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体,对导热不利,从而起到了保温的作用。
3、在强化传热的过程中,为什么要想办法提高流体的湍动程度(3分)
由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内,提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度,可以提高传热效果。
4、在传热实验中,试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数(a如何确定的?
并指岀相应测试
的基本参量有哪些?
(4分)
答:
QAo(Tstw)WcCp(t2t1)
WcCp(t2t1)
(Tstw)Ao
即需测参数:
空气流量Wc;空气进、岀口温度(t1、t2);饱和蒸汽压力,然后查岀饱和蒸汽
温度Ts;管壁温(tw)
5、在蒸汽冷凝时,其冷凝液为层流流动,若要提高蒸汽冷凝的给热系数,可考虑采取哪些措施?
(4分)
答:
措施一:
让液膜和蒸汽同向流动,则磨擦力使液膜流动加速,厚度减薄,从而使增大;
措施二:
若为单根管,将垂直放置改为水平放置。
若为管束,则需减小垂直列上的管数,或把管子排列旋转一定的角度;
措施三:
及时排除不凝气体。
6、①作图定性示岀沸腾传热系数随相应的传热温差At(壁面和沸腾液体之间)的变化关系。
②列管换热器封头装置隔板的作用是什么?
(4分)
答:
①如图
②隔板将管子分成若干组,构成多程换热器,增大流速,以提高管程。
7、现场有一列管式加热器,管程有^dxsmm钢管n根,每根长L米,内通水。
壳程为压力等于PPa(绝)
的饱和水蒸气冷凝。
今欲实测此换热器传热系数K,试问
1需要测取哪些数据说岀所用仪表。
2根据测得的数据列岀计算K值的有关公式及计算方法。
(4分)答:
①需要测水的进、岀口温度t1和t2,可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量需要测水的流量,可使用转子流量计测量。
②QW水Cp水矩ti)
换热器面积A0nd0L
加保温层后,是三层平壁的热传导
2、外径为426mm的蒸气管道,其外包扎一层厚度为426mm的保温层,保温材料的导热系数可取为W
/(mC)。
若蒸汽管道的外表面温度为177C,保温层的外表面温度为38C,求每米管长的热损失。
(10分)
解:
由已知匕=2=0.213m,r3=+=0.639m(5分)
(4分)
K39.7W/(m2?
C)
由于1>>2,故应设法增大2之值
2.40.822.40.84080w/(m2-c)
在管程允许的压力降范围内增大空气的流量,设将空气流量提高倍,则
K
1
11
1
78.7W/(m2C)
(5分)
1
25000
80
K
78.7
1.98
若将1增大一倍1
10000W/(m?
C)(3分)
K
39.7
K
39.8
K
39.8
W/(m?
C)
1.98
(3分)
K
39.7
4、某厂精馏塔顶,采用列管式冷凝器
,共有
$25左.5mm的管子
60根,管长为2m,蒸汽走管间,冷却水走管
2
内,水的流速为1m/s。
进、岀口温度分别为20C和60C,在定性温度下水的物性数据为:
尸992.2kg/m3
2=(mC)Pr=
1求管内水的对流给热系数
2如使总管数减为50根,水量和水的物性视为不变,此时管内水的对流给热系数又为多大
(15分)
热系数为1和2,若两流体的流量保持不变,并忽略岀口温度变化对物性所产生的影响
求将内管改代2X2.5mm后,管内对流给热系数有何变化(假设流动状态皆为湍流)(10分)
解:
原内管外径d125mm内径d225-2.5220mm
(5分)
(5分)
设改用忙2埒冈管后,内管对流给热系数i
-(敎8°583
6、一套管换热器用133C的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33C加热到73C,氯苯流量为5500Kg/h
现因某种原因,氯苯流量减少到3300Kg/h,但其进岀口温度维持不变,试问此时饱和蒸汽温度应为多
少才能满足要求?
此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几?
(设两种工况下的蒸汽冷凝热阻,管壁
热阻,垢层热阻及热损失均可略,且氯苯在管内作湍流流动,忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化)(15分)
(3分)
WcCpct2t1KStm
(1)解:
WcCpct2KStm
(2)
7、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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 原理 第四 习题 答案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)