化工原理课后习题()

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1、 .wd.第4章传热4-1、燃烧炉的平壁由以下三种材料构成: 耐火砖的热导率为 厚度 ;绝热砖的热导率为;普通砖的热导率为。假设耐火砖内侧温度为 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度为 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过 (假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等) 。试求:1绝热砖的厚度。绝热砖的尺寸为:; (2) 普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为:。(答: ; )解:第一层: 第二层: 因为绝热砖尺寸厚度为,故绝热砖层厚度取, 校核:;。4-2、某工厂用的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失,在管外包两层绝热材料:第一层为厚的矿渣棉,其热导率为;第二层为厚的石棉灰,其热导率为。管内壁温度为

2、,保温层外外表温度为。管道长。试求该管道的散热量。无缝钢管热导率为 答:解:, 查表得: 其中:,。4-3、冷却水在,长为的钢管中以的流速通过。水温由升至。求管壁对水的对流传热系数。 (答:)解:设为湍流 水的定性温度, 查表得:,与假设相符,。4-4、空气以的流速通过一的钢管,管长。空气入口温度为,出口为。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍。其它条件不变,对流传热系数又为多少答:,解:设为湍流 空气的定性温度, 查表得:,与假设相符,当时。4-5、有一套管式换热器,外管尺寸为,内管为的钢管,冷水在管内以的流速流动。水进口温度为,出口为。试求管壁对水的对流传热系数。答:解:设

3、为湍流 水的定性温度, 查表得:,与假设不符,为过度流,。4-6、现测定套管式换热器的总传热系数,数据如下:甲苯在内管中流动,质量流量为,进口温度为,出口温度为;水在环隙中流动,进口温度为,出口为。逆流流动。冷却面积为。问所测得得总传热系数为假设干 答:解:甲苯的定性温度, 查表得:,。4-7、在一套管式换热器中,内管为的钢管,内管中热水被冷却,热水流量为,进口温度为,出口为。环隙中冷却水进口温度为,出口温度为,总传热系数。试求:1冷却水用量; 2并流流动时的平均温度差及所需的管子长度;3逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。答:1 ;2, ;3, 解:,;,;,4-8、一套管式换热器内流体

4、的对流传热系数,管外流体的对流传热系数。两种流体均在湍流情况下进展换热。试答复以下问题:1假设管内流体流动增加一倍; 2假设管外流体流速增加二倍。 其它条件不变,试问总传热系数是原来的多少倍管壁热阻及污垢热阻可不计。答:1倍 ;2倍 解:,;管内流速增加一倍,即, 因为是湍流情况下的换热,故:,;管外流速增加一倍,即, 因为是湍流情况下的换热,故:,。4-9、有一套管式换热器,内管为,外管为的钢管。内管中苯被加热,苯进口温度为,出口为。流量为。套管中为的饱和水蒸气冷凝,冷凝的对流传热系数为。管内壁的垢阻为,管壁及管外侧热阻均可不计。苯的密度为。试求:1加热水蒸气用量;2管壁对苯的对流传热系数;

5、3完成上述处理所需套管的有效长度。(答:1;2 ;3)解:苯的定性温度, 查表得:,下:饱和水蒸气的饱和温度,汽化热;设为湍流,与假设相符,;,4-10、空气在预热器内从加热至,的饱和蒸汽在管外冷凝,假设保持空气进出口温度不变,而将预热器内的空气流量增加,而预热器不更换。试通过定量计算来说明采用什么措施来完成新的生产任务假定空气在管内做湍流流动,且总传热系数约等于空气一侧的对流传热系数。答:管径缩小为原来管径的倍;管长增加为原来管长的倍;将加热蒸气的温度升为解: 故, 根据,且, 故可从以下三方面着手提高生产能力:增大值,即提高值,物性不变:,而可减小, 而,不变, 而,即管径缩小为原来管径的

6、倍;增大:由,故,因管径不变,也不变,且, 而, 即管长增加为原来管长的倍;提高: 由于,不变,故只能升高加热蒸气的温度,此时不改变, 即, 即将加热蒸气的温度升为。4-11、在列管换热器中,用饱和蒸汽加热原料油,温度为的饱和蒸汽在壳程冷凝,原料油在管程流动并由加热到。操作温度下油的密度为,油在管中的平均流速为,换热器热负荷为。列管换热器共有根的管子,管长为。假设蒸汽冷凝系数为,油侧污垢热阻为,管壁和蒸汽侧污垢热阻可忽略。试求管内油侧对流传热系数为多少假设油侧流速增加一倍,此时总传热系数为原来的倍,试求油的出口温度,设油的物性常数不变。答:解:, 基于管内外表总传热系数:, 由 即;由原热负荷:, 得:, 现热负荷:, 又传热速率方程:,。

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