《化工原理传热练习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理传热练习题（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、传热概念：1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热计算公式（1）热量衡算（有相变、无相变）K 的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用） （例 48）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时 计算式（公式、条件） ，粘度 对的影响。（3）实验测K ( 例 49) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例410）二 实验题（ 10）1利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后， 传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？3.为了提高换热器的总传热
2、系数K，应提高空气侧，还是水侧的和 S？为什么？换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？4阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？1 、 （4 分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1 分）当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外， 采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1 分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1 分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热
3、器的结构要求，或提高总传热系数。（1 分）2、（6 分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3 分）一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。（3 分）5灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？三 计算题 （60 分）3 （20 分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为1.5kg/s ，由80oC 被冷却至30oC 。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温度为20oC，出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系
4、数分别为900W/(m2K)、 1700W/(m2K)； 苯的平均比热为 1.9kJ/(kg.K)。 若列管为 252.5mm的钢管，长 3 米，其导热系数为 45W/(m2K)，并忽略污垢热阻及换热器的热损失，试求：（1）所需换热器的列管数为多少？（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，换热器的列管数又为多少？2. 解：mmtLdKntKSQ0(3分) 其中，)(21TTCWQphh=1.51.9103（ 80-30）=142.5（kW）(2 分) 000111miiddb ddK=17001 5 .224525105 .2 209002513=490.5W/(m2K) (3 分)
5、 2121lntttttm=1030ln1030=18.2(C) (3分 ) 故7.67 2 .18310255 .49014. 3105.142 330mtLKdQn（根） (2分) （2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，则87.2959170028. 0 0W/(m2K) (2 分)同理可得，K 00111middb=559.1 W/(m2.K) (3分) 则4.59 0mtLdKQn（根） (2分)2、 （20 分）用一传热面积为3m2（以外表面积为准） ，由25 2.5mm 管子组成的单程列管式换热器，用初温为10的水将机油由200冷却至100，水走管内，油走管间。已知水和
6、机油的质量流量分别为1000kg/h 和 1200kg/h， 其比热容分别为4.18kJ/(kg K)和 2.0kJ/(kg K) ，水侧和油侧的对流表面传热系数分别为2000W/(m2K)和 250W/(m2K) ， 两侧可视为呈逆流流 动，如不计算管壁及污垢热阻：（1）试计算说明该换热器是否合用？（2）夏天，水的初温达到30时，该换热器是否合用？（假设 K 不改变），如不合用，如何解决？四。计算题： .（ 20 分）解：（1）m00pcCphhtAKtCWTCWQ3 6 0 01 0 0 0)10t (18. 4100036001000)100200(0 .212002W 4 .67t2（
7、3 分）200 100 67.4 10 3.1112906.132tm132.6 90 Km/21W.2162025 20001 25011dd111K2i0i00（3 分）A3.11121.21636001000)100200(0.21200A= 2.77 m2 题给 3 m2 , 合用 . （ 3 分）(2) 水初温 3036001000)30t (18.4100036001000)100-200(0. 21200Q24.87t2200 100 87.4 30 3.912706 .112tm（ 4）112.6 70 A3.9121.21636001000)100200(0.21200（3
8、分）A=3.37 m2 3 m2 不合用 . 可增加换热面积,两台串联使用. （ 4 分）4.（15 分）某车间有一台运转中的单程列管换热器，热空气走管程，由120 C 降至 80 C，其对流传热系数1=50 W/m2C。壳程的水被加热， 水进口温度为15 C，出口升至90 C，其对流传热系数2= 2000W/m2C。管壁热阻、壁厚及污垢热阻可不计，换热器系逆流操作，水的流量为2700kg/h，平均比热为4.18kJ/kg K，试计算换热器的传热面积。解： （1）CmWK221/8 .4820001 5011 111Ctttttm3 .45901201580ln)90120()1580(ln2
9、121p5C(90 15)2700 4.18 1000 75/36002.35 10QWW水水25 4 .1063.458.481035.2mtKQAm（ 10 分）六 （20 分）逆流换热器中， 用初温为20的水将1.25Kg/s 的液体（比热为1.9KJ/(Kg ),密度为 850 Kg/ m3） ，由 80冷却到30，换热器列管直径为252.5 mm ，水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 和 1.70 kw/(m2 ) ，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50，求换热器的传热面积；换热器使用一段时间后，管壁两侧均有污垢生成，水侧污垢热阻Rsi=0.00026 m2 /
10、w ，油侧污垢热阻Rs0=0.000176 m2 /w，求此时基于管外表面的总传热系数K0。产生污垢后热阻增加的百分数注：管壁导热系数为=45 w/(m )12()1.25 1.9 (8030)119hphQW CTTkW（3 分）0002 00.002525251111 17004522.58502011472/miiddb ddKW mC（3 分）21122112()()(80 50) (3020)18.28050lnln3020mTtTttCTt Tt（3 分）3 2 0 0119 1013.9472 18.2mQSmKt（3 分）20000001120.002525252511 170
11、04522.5850202011381.53 /0.0001760.00026imiiidddb ssdddKRRW mC（5 分）3 产生污垢后热阻增加百分数为：425 20 0.0025252511 17004522.5850200.000176 0.000265.01 1023.63%0.00212（3 分）（20 分） 现有一列管式换热器，内有252.5 mm钢管 300 根，管的有效长度为2m ，要求将 8000Kg/h 空气于管程内由20加热到 85， 采用 108的饱和蒸汽于壳程冷凝加热，冷凝热在饱和温度下排出，蒸汽冷凝传热系数1104w/(m2) ，空气对流传热系数为90 w/
12、(m2 ) ，管壁及两侧污垢热阻可忽略，不计热损失，空气在平均温度下比热为1KJ/(Kg ) 。1 求基于管外表面的总传热系数K0 2. 核算该换热器是否满足要求。2 用一段时间后管内产生了污垢，使空气出口温度变为50，求此时管内污垢热阻。1WCmdd Kii2 4000014. 02025 901 1011111CmWK2 049.71（3 分）2CtTtTtTtTtm44.488510820108ln)85108()20108(ln)()(2121（ 3 分）23 12/1044.144)2085(100036008000)(mWttCWQpcc（3 分）23071.4144.4849.7
13、11044.144mtKQSm（2 分）2 01.472025. 0300mldnS实际实际SS0所以，该换热器合用。（2 分）332 218000()1000 (5020)66.67 10/3600cpcQW CttW m（2 分） 121 2()()(108 20)(108 50)72108 20lnln108 50mTtTttCTt Tt（2 分）00 00111 i iiiddRsKdd3 2 066.67 1019.66/47.1 72mQKW mCS t（ 1分）20 000111201()(0.014) 0.0295/25 19.66i i iiddRsmC WdKd（ 2分）3
14、 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为1.25kg/s ，由 80oC 被冷却至 30oC。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温度为20oC，出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为850W/(m2K)、 1700W/(m2K)； 苯的平均比热为 1.9kJ/(kg.K)。 若列管为 252.5mm的钢管，长 3 米，其导热系数为 45W/(m2K)，并忽略污垢热阻及换热器的热损失，试求：（1）传热速率为多少？（3）总传热系数 K为多少？（2）所需换热器的列管数为多少？3 解：mmtLdKntKSQ0其中，)(21TTCWQphh=1.5*1
15、.9*103*（ 80-30 ）=142.5 （kW ）000111miiddb ddK=17001 5.224525105.2 209002513=490.5W/(m2.K) 2121lntttttm=1030ln1030=18.2(C) 故7.67 2 .18310255 .49014. 3105.142330mtLKdQn（根）五、 （20 分）有一逆流套管换热器，由573.5mm与894.5mm钢管组成。甲醇在管内流动，流量为 5000kg/h ，由 60冷却到30，甲醇侧的对流传热系数为1512W/m2，冷却水在环隙流过，入口温度20，出口温度35，忽略热损失、管壁及污垢热阻，且已知甲醇平均比热为 2.6 kJ/kg ，定性温度下水的黏度为0.84cp ，导热系数为0.61W/m2，比热为4.174 kJ/kg ，密度为1000Kg/m3, 冷却水在环隙中流动的对流传热系数可由下式计算：4. 08.0)(023.0p e eoCRd，求：1 冷却水用量。2 总传热系数K。3 所需套管长度。五、 （20 分）1 冷热流体均无相变，且无热损失，所以：WTt53 21phh12pcC10083.1)
