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1、 . 目 录第一章 流体流动与输送机械（2）第二章 非均相物系分离（32）第三章 传热（42）第四章 蒸发（69）第五章 气体吸收（73）第六章 蒸馏（95）第七章 固体干燥（119） 第三章 传热1、某加热器外面包了一层厚为300mm的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m），已测得该绝缘层外缘温度为30，距加热器外壁250mm处为75，试求加热器外壁面温度为多少？解：2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b1=230mm， l1=1.05 W/(m)绝热砖 b2=230mm， l2=0.151W/(m)建筑砖 b3=240mm， l3=0.93W/(m) 已知耐火砖内侧温度
2、为1000，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖； （2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b2=?230mmb2=442mm2302mm则：绝热层需两块绝热砖。校核t2=?（2）t4=?习题3-3 附图3、505的不锈钢管，导热系数116（），外面包裹厚度为30mm导热系数0.2W/（）的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623，保温层外表面温度为373，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解：已知钢管的内半径钢管的外半径保温层的外半径根据式（3-12a），每米管长的热损失 由于是定态热传导，故各层传导的热量应该
3、相等，可得到钢管外表面的温度t2。4、603的铝合金管（导热系数近似按钢管选取），外面依次包有一层30mm的石棉和30mm的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16（）和0.04（）（管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结）。（1）已知管内壁温度为-110，软木外侧温度为10，求每米管长上损失的冷量； （2）计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数； （3）若将两层保温材料互换（各层厚度仍为30mm），钢管内壁面温度仍为 -110，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为10。求此时每米管长损失的冷量。 提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。
4、解：(1) 每米管长损失的冷量： (2)各层热阻在总热阻中所占的分数：由以上计算可知钢管热阻很小，且。(3) 若将互换，厚度不变，且认为不变。以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则t4应增大，即。习题5附图5、欲测某绝缘材料的导热系数，将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知管长l=1.0m. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管内用热电偶加热，当电热功率为1.0kW时，测得内管的内壁温度为900，外管的外壁温度为100，金属管壁的导热系数为50W/（），试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻，会引起多
5、大的误差？解：按题意求得：内管壁的热阻为：外管壁的热阻为：通过多层管壁的热流量为：则：l2=0.114 W/（）。若忽略两侧金属壁的热阻，则则：l2=0.114 W/（）。由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻，在实验精度范围内，金属壁的热阻可以忽略。6、冷却水在252.5，长为2m的钢管中以1m/s的流速通过。冷却水的进、出口温度为20和50，求管壁对水的对流传热系数？ 解：定性温度 查得水在35时的物性参数：管内径为：d=25-22.5=20mm=0.02m 湍流水被加热，k=0.4，得：7、一列管式换热器，由38根252.5的无缝钢管组成，苯在管内以8.32kg/s的流速通过，从80冷却至
6、20。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化？解：定性温度 查得苯在50时的物性参数：管内径为：d=25-22.5=20mm=0.2m 湍流苯被冷却，k=0.3，则：（2）流速增加一倍，u=2u，其他条件不变由于 所以 8、质量分数为98%，密度r=1800kg/m3的硫酸，以1m/s的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为90和50，内管直径为252.5。管内壁平均温度为60。试求硫酸对管壁的对流传热系数。已知70硫酸的物性参数如下：壁温60时的硫酸黏度 （1267 W/（m2）解：定性温度 查得硫酸在70时的物性参数：壁温60时的硫酸黏度
7、因为黏度较大，故用式（3-16）计算 过渡流过渡流校正9、原油在896的管式炉对流段的管内以0.5m/s的流速流过而被加热，管长6m。已知管内壁温度为150，原油的平均温度为40。试求原油在管内的对流传热系数。已知原油的物性参数为：原油150时的黏度 解：原油在管内流动的Re （层流） （0.6Pr6700）所以原油在管内的对流传热系数用式（3-19）计算由于所以对流传热系数需校正10、铜氨溶液在由四根453.5 钢管并联的蛇管中由38冷却至8，蛇管的平均曲率半径为0.285 m。已知铜氨溶液的流量为2.7m3/h，黏度为2.210-3Pas，密度为1200km/m3，其余物性常数可按水的0.
8、9倍选用，试求铜氨溶液的对流传热系数。解定性温度 查得水在23时的物性参数，并折算为铜氨液的物性： 四组蛇管并联的横截面积： 过渡区铜氨液被冷却，k=0.3，则：过渡流需校正弯管校正11、有一列管式换热器，外壳内径为190mm，内含37根192 的钢管。温度为12，压力为101.3kPa的空气，以10m/s的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为30。试求空气对管壁的对流传热系数。解：定性温度 查得空气在21时的物性参数： 湍流空气被加热，k=0.4，则：12、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的SO3混合气预热反应前气体。常压SO3混合气在一由383 钢管组成、壳程装有
9、圆缺型挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为51mm，挡板间距为1.45m，换热器壳径为2800；又SO3混合气的流量为4104m3/h，其平均温度为145.若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为0.8）解：本题为列管式换热器管外强制对流传热，对流传热系数按式3-25计算管子正三角形排列时， 管外流体流过的最大截面积Smax计算： 管外流体的流速定性温度 下查得空气的物性参数： 因气体黏度变化较小，故，由因部分流体在单板与壳体之间隙短路，取实际对流传热系数为计算值的0.8倍13、在油罐中装有水平放置的水蒸
10、气管，以加热罐中的重油。重油的平均温度为20，水蒸气管外壁的平均温度为120，管外径为60mm。已知70时的重油物性数据如下：=900kg/m3 =0.175W/(m)cp=1.88kJ/(kg) =210-3m2/s=310-4 -1试求水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量kJ/（m2h）? 解：则 查表3-4， 得C=0.54， n=1/4，于是所以水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量14、压强为4.76105Pa的饱和水蒸气，在外径为100mm，长度为0.75m的单根直立圆管外冷凝。管外壁温度为110。试求（1）圆管垂直放置时的对流传热系数；（2）管子水平放置时的对流传热系数；（3）若管
11、长增加一倍，其他条件均不变，圆管垂直放置时的平均对流传热系数。解：压强为4.76105Pa的饱和蒸汽温度为150，此时水蒸气的汽化潜热r=2119kJ/kg冷凝液定性温度膜温，查130时水的物性参数 (1)管垂直放置时假设液膜中的液体作层流流动，由式3-31计算平均对流传热系数验证Re：所以假设层流是正确的。（3）管水平放置由式（3-29）和式（3-31）可得单管水平放置和垂直放置时的对流传热系数a和a的比值为所以单根管水平放置时的对流传热系数为：（3）管长为0.75m时，液膜流动的Re=1608，故管长增加一倍后，液膜成湍流状态。此时的对流传热系数为：所以因此当液膜从层流转变为湍流时，冷凝对
12、流传热系数急剧增加。15、载热体流量为1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量。 （1）100的饱和水蒸气冷凝成100的水； （2）110的苯胺降温至10； （3）比热为3.77kJ/(kgK)的NaOH溶液从370K冷却到290K； （4）常压下150的空气冷却至20； （5）压力为147.1kPa的饱和水蒸气冷凝后并降温至50。解：（1） 查饱和水蒸气 汽化潜热r=2258kJ/kg （2） 定性温度，查60时苯胺的物性参数（3）（4）定性温度，查85时空气的物性参数（5）压力为147.1kPa的水的饱和温度为 汽化潜热r=2230.1kJ/kg定性温度，查80.4时水的物性参数16、每小时8000m3（标准状况）的空气在蒸汽加热器中从12被加热到42，压强为400kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。若设备的热损失估计为热负荷的5%，试求该换热器的热负荷和蒸气用量。解：热量衡算：查得标准状
