化工原理第四章习题及答案
化工原理第四章习题及答案
第四章传热一、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（）。
BA 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ε在数值上相等，因此A与ε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。
2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。
CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。
CA 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_______。
AA 0.85B 0.03C 15、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。
DA 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_____。
AA 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。
化工原理第四章复习题(附答案)
化工原理第四章复习题(附答案)一、选择题1. 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2. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。
A. α小的一侧B. α大的一侧C. 管内D. 管外3. 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 R 1R 2R 3( )。
A. R 1>(R 2+R 3) B. R 1<(R 2+R 3) C. R 1=(R 2+R 3) D. 无法比较4. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ12稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T 为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ2( )。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 不一定5. 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时:（1）传热系数K 应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( )（2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( )（3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( )6. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。
A. 增加热阻，减少热量损失；B. 节约钢材、增强美观；C. 增加传热面积，提高传热效果。
7. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。
A. 等于B. 大于C. 小于8. 导热是（ ）热量传递的主要方式。
A. 固体中B. 液体中C. 气体中9. 热量传递的基本方式是（ ）。
A. 恒温传热和稳态变温传热字B. 导热给热和热交换C. 气化、冷凝与冷却D. 传导传热、对流传热与辐射传热10. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ ）。
A. 热流体的热阻B. 冷流体的热阻C. 冷热两种流体的热阻D. 金属壁的热阻11. 传热速率公式q ＝KA Δtm Δt m ）。
A.器壁内外壁面的温度差B.器壁两侧流体对数平均温度差C.流体进出口的温度差D.器壁与流体的温度差12. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ ）。
化工原理答案 第四章 传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=， 则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
(完整版)化工原理习题第四部分吸收答案
第四部分气体吸收一、填空题1．物理吸收操作属于传质过程。
理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的单向扩散。
2．操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是达不到要求的吸收分离效果。
3．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率增大。
4．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度降低。
5．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。
操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c （大气压），则SO2将从气相向液相转移。
6．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。
操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c (大气压)，以气相组成表示的传质总推动力为0.0676 atm 大气压。
7．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L=l/k L+H/k G，其中l/k L为液膜阻力。
8．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L=l/k L+H/k G，当气膜阻力H/k G 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。
9．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。
10．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为易溶气体。
11．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，k x a=0.2 kmol/m3.s，k y a =2 l0-4 kmol/m3.s，则此体系属气膜控制。
12．压力增高，温度降低，将有利于吸收的进行。
13．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。
若y1下降，L、V、P、T等不变，则回收率减小。
14．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。
若L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度降低。
15．吸收因数A 在Y-X 图上的几何意义是 操作线斜率与平衡线斜率之比 。
化工原理第四章思考题答案
第四章传热思考题4-1 根据传热机理的不同，有哪3种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？答：（1）基本传热方式有热传导、热对流和热辐射3种。
（2）热传导简称导热，是通过物质的分子、原子或自由电子的热运动来传递热量；对流传热是通过冷、热不同部位的流体质点做宏观移动和混合来传递热量；辐射传热是物体因自身具有温度而激发产生电磁波，向空间传播来传递热量。
4-2 傅里叶定律中的负号是什么意思？答：由于x方向为热流方向，与温度梯度的方向正好相反。
Q是正值,而是负值,加上负号,故式中加负号。
4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？答：物质热导率的大小主要与物质种类（固、液、气）和温度有关。
一般来说，固体、液体、气体三者的热导率大小顺序:固体>液体>气体。
4-4 纯金属与其合金比较，热导率哪个大？答：在各类物质中，纯金属的热导率为 ,合金的热导率为 , 故热导率纯金属比合金大。
4-5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关？答：大多数非金属的保温材料呈纤维状或多孔结构，其孔隙中含有值小的空气。
密度越小，则所含的空气越多。
但如果密度太小，孔隙尺寸太长，其中空气的自然对流传热与辐射作用增强，反而使增大。
故非金属的保温材料的热导率与密度有关。
4-6 在两层平壁中的热传导，有一层的温度差较大，另一层较小，哪一层热阻大？热阻大的原因是什么？答：（1）温度差较大的层热阻较大。
（2）对于两层平壁导热,由于单位时间内穿过两层的热量相等，即导热速率相同，采用数学上的等比定律可得。
由此可见，热阻大的保温层，分配与该层的温度差就越大，即温度差与热阻成正比。
4-7 在平壁热传导中可以计算平壁总面积A的导热速率Q，也可以计算单位面积的导热速率（即热流密度）。
而圆筒壁热传导中，可以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率Q，也可以计算单位圆筒长度的壁面导热速率 ,为什么不能计算热流密度？答：在稳态下通过圆筒壁的导热速率Q与坐标r无关，但热流密度却随着坐标r变化，故不能计算热流密度。
化工原理第二版第四章答案
化工原理第二版第四章答案
第四章化学反应工程
1. 什么是化学反应工程？
化学反应工程是一门研究如何控制和优化化学反应的工程学科。
它研究如何控制反应条件，如温度、压力、流量和物料比例，以及如何优化反应系统的性能，以获得最佳的反应结果。
2. 什么是反应动力学？
反应动力学是研究反应过程的进展速度和反应结果的科学。
它研究反应物之间的相互作用，以及反应物的变化如何影响反应
过程的速度和结果。
3. 什么是反应器？
反应器是一种用于进行化学反应的装置。
它可以是一个容器，用于混合反应物，或者是一个反应系统，用于控制反应条件，如
温度、压力和流量。
4. 什么是反应器设计？
反应器设计是指根据反应物的性质和反应条件，设计出一个
反应器，以满足反应的要求。
它包括反应器的结构、材料、尺寸
和操作参数等。
5. 什么是反应器优化？
反应器优化是指根据反应物的性质和反应条件，优化反应器
的参数，以获得最佳的反应结果。
它包括反应器的结构、材料、
尺寸和操作参数等。
6. 什么是反应器模拟？
反应器模拟是指使用计算机模拟反应器的运行情况，以预测
反应器的性能。
它可以用来预测反应器的反应结果，以及反应器
的参数如何影响反应结果。
7. 什么是反应器控制？
反应器控制是指使用计算机控制反应器的运行情况，以调节
反应器的参数，以获得最佳的反应结果。
它可以用来控制反应器
的温度、压力、流量和物料比例等参数，以获得最佳的反应结果。
化工原理(管国锋主编-第三版)课后习题答案4-传热及换热器
第4章 传热及换热器1）用平板法测定材料的导热系数，其主要部件为被测材料构成的平板，其一侧用电热器加热，另一侧用冷水将热量移走，同时板的两侧用热电偶测量其表面温度。
设平板的导热面积为0.03m 2，厚度为0.01m 。
测量数据如下：试求：①该材料的平均导热系数。
②如该材料导热系数与温度的关系为线性：，则λ0和a 值为多少？001825.0)/(4786.0]2/)50200(1[5878.0]2/)100300(1[6533.0)/(6206.02/)()/(5878.01153.201.0/03.0)50200()/(6533.01408.201.0/03.0)200300(/)(1][000002102201121=⋅=++=++=∴⋅=+=⋅=⨯=⨯-⋅=⨯=⨯-∴=-=a C m w a a C m w C m w C m w VIL S t t Q m λλλλλλλλλλλ得）解2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t 1、t 2、t 3和t 4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求合平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。
3）某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m ·℃)，0.16 W/(m ·℃)和0。
92 W/(m ·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m ，普通砖厚度为0.25m 。
已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。
4）在外径100mm 的蒸汽管道外包绝热层。
绝热层的导热系数为0.08W/(m ·℃)，已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m ，试求绝热层厚度。
5）Φ38×2.5mm 的钢管用作蒸汽管。
为了减少热损失，在管外保温。
50第一层是mm 厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07 W/(m ·℃)；第二层是10mm 厚的石棉层，其平均导热系数为0.15 W/(m ·℃)。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第4章 固体流态化和气力输送
第四章固体流态化和气力输送1.在内径为1.2m的丙烯腈流化床反应器中，堆放了3.62t磷钼酸铋催化剂，其颗粒密度为1100kg/m3，堆积高度为5m，流化后床层高度为10m。
试求：(1)固定床空隙率；(2)流化床空隙率；(3)流化床的压降。
2.流化床干燥器中颗粒的直径为0.5mm，密度为1400kg/m3，静止床高为0.3m。
热空气在床中的平均温度为200℃，试求流化床的压降及起始流化速度。
空气可假设为常压下的干空气，颗粒视为球形，ε可取为0.4。
mf3.某气—固流化床反应器在623K，压强152kPa条件下操作，此时气体的粘度μ=3.13×l0-5Pa·s，密度ρ＝0.85kg/m3，催化剂颗粒直径为0.45mm，密度为1200kg/m3。
为确定其起始流化速度，现用该催化剂颗粒及30℃的空气进行流化实验，测得起始流化速度为0.049m/s，求操作状态下的起始流化速度。
30℃下空气的粘度和密度分别为：μ=1.86×l0-5Pa·sρ＝1.17kg/m3。
4．平均直径为0.2mm的催化剂颗粒，在200℃的气流中流化，气体的物理性质可以近似地视为与空气相同。
颗粒的特性如下：密度球形度固定床空隙率开始流化时空隙率操作气速取为0.15mm直径的颗粒带出速度的0.4倍，已估计出此时流化床的＝0.65.试求：空隙率εf(1)起始流化速度；(2)操作气流速度；(3)流化数：(4)操作气速下每米流化床的压降；(5)膨胀比。
5.大小均匀的球形颗粒由气体携带以Gs/G＝4的比例通过一很Dt＝0.1m的水平管子，颗粒的直径为0.8mm，密度ρ＝2000kg/m3，气体的密度ρ＝1kg/m3，粘度μ=2×l0-5Pa·s。
计算沉积速度。
6.混合颗粒的粒径在0.06-1mm之间，在一根Dt＝0.12m的水平管中以Gs/G=4的固气比进行气力输送。
气体及固体的性质与上题相同，试计算其沉积速度。
04化工原理第四章习题答案
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成:耐火砖的热导率为,K m W 05.111−−⋅⋅=λ厚度mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K mW 151.0−−⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0−−⋅⋅=λ。
若耐火砖内侧温度为C 10000,耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300(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：mm 230mm 113mm 65××;(2)普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5××。
(答：⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344°=t )解：⑴第一层：1121λb t t AQ −=第二层：2232λb t t AQ −=⇒()()32222111t t b t t b −=−λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12−=−b ⇒m446.02=b 因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，校核：()()3940460.0151.0940100023.005.1t −=−⇒C 3.1053°=t ；⑵()()43332111t t b t t b −=−λλ⇒C 6.344°=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170×φ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mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W −−⋅⋅;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W −−⋅⋅。
管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。
管道长m 50。
试求该管道的散热量。
（答：kW 2.14=Q ）解：已知：11 K m 0.065W −−⋅⋅=λ，11 K m 0.21W −−⋅⋅=λ查表得：11K m W 54−−⋅⋅=钢λ()34323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t lQλλλπ++−=其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ，231.023.029.0ln ln 34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002−⋅=++−=πlQ ，kW 2.14W 1042.1502844=×=×=Q 。
(完整版)化工原理第二版答案
第四章 习题2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。
若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为100℃。
试求导热的热通量及两砖间的界面温度。
设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。
两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。
解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ--=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ----=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯o 热通量2121689/14009490.40/0.970.00072t t q W m -==+⎛⎫+⨯ ⎪⎝⎭3．直径为mm mm 360⨯φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。
已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。
解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211ln ln 22t t Q r r L r r πλπλ-=+1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760--=+⨯⨯⨯⨯25/W m =-负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。
4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,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?解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，则212m m d d =且212λλ=。
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习 题1. 如附图所示。
某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K）、绝热层λ2=0.18W/（m·K）及普通砖λ3=0.93W/（m·K）三层组成。
炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 oC 。
通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 oC 。
求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。
已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0求： 1δ＝？2δ＝？解： ∵δλT q ∆=∴1δ＝m qTT 22.0120090011003.1211=-⨯=-λ又∵33224234332322λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q∴W K m q T T /579.093.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ习题1附图习题2附图2. 如附图所示。
为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 oC ，t 3=50 o C 。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
已知：T 2=300o C ，T 3=50o C 求： T 1=？ 解： ∵δλδλ31323T T TT q -=-=∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 oC 3. 直径为Ø60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为–110o C ，绝热层外表面温度10oC 。
化工原理第四章习题答案
化工原理第四章习题答案化工原理第四章习题答案第一题：题目：某化工过程中，一种物质A在液相中的浓度随时间的变化满足以下动力学方程：d[A]/dt = k[A]^2，其中k为常数。
若初始时刻A的浓度为[A]0，求A 的浓度随时间的变化规律。
解答：根据题目中给出的动力学方程，我们可以得到d[A]/[A]^2 = kdt。
两边同时积分，得到∫d[A]/[A]^2 = ∫kdt。
对左边进行积分，得到-1/[A] = kt + C1，其中C1为积分常数。
整理得到[A] = -1/(kt + C1)。
由于初始时刻A的浓度为[A]0，所以代入初始条件得到[A]0 = -1/(k(0) + C1)，解得C1 = -1/[A]0。
将C1代入[A] = -1/(kt + C1)中，得到[A] = -1/(kt - 1/[A]0)。
第二题：题目：某反应A + B → C的速率方程为r = k[A][B]，其中k为常数。
若初始时刻A和B的浓度分别为[A]0和[B]0，求A和B的浓度随时间的变化规律。
解答：根据速率方程r = k[A][B]，我们可以得到d[A]/dt = -k[A][B]和d[B]/dt = -k[A][B]。
将两个方程进行整理，得到d[A]/[A] = -k[B]dt和d[B]/[B] = -k[A]dt。
两边同时积分，得到∫d[A]/[A] = -k∫[B]dt和∫d[B]/[B] = -k∫[A]dt。
对左边进行积分，得到ln[A] = -k[B]t + C2和ln[B] = -k[A]t + C3，其中C2和C3为积分常数。
取指数，得到[A] = e^(-k[B]t + C2)和[B] = e^(-k[A]t + C3)。
由于初始时刻A和B的浓度分别为[A]0和[B]0，所以代入初始条件得到[A]0 = e^C2和[B]0 = e^C3，解得C2 = ln[A]0和C3 = ln[B]0。
将C2和C3代入[A] = e^(-k[B]t + C2)和[B] = e^(-k[A]t + C3)中，得到[A] = [A]0e^(-k[B]t)和[B] = [B]0e^(-k[A]t)。
化工原理课后习题答案详解第四章
第四章多组分系统热力学4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。
此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。
以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。
解：根据各组成表示的定义4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 ︒C时的密度。
求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。
解：质量分数的定义为4.3在25 ︒C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于和之间时，溶液的总体积。
求：（1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。
（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。
解：根据定义当时4.460 ︒C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。
二者可形成理想液态混合物。
若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ︒C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。
解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律4.580 ︒C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。
两液体可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ︒C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。
解：根据Raoult定律4.6在18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。
现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ︒C下的体积及其组成。
设空气为理想气体混合物。
其组成体积分数为：，解：显然问题的关键是求出O2和N2的Henry常数。
18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，O2和N2的质量摩尔浓度分别为这里假定了溶有气体的水的密度为（无限稀溶液）。
化工原理第四章答案
第四章 传热习题解答【p286-288】【1.6.7.8.9.10.13.14.18.20.22.24.25】若耐火砖内层表面的温度t 1为1150℃，钢板外表面温度t 2为30℃，又测得通过炉壁的热损失为300W ⋅m -2，试计算热传导的热通量。
若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因并计算附加热阻。
解：124245006.014.01.007.12.0301150=++-=∆=∑∑Rt AQ w/m 2计算比测量大，存在附加热阻（由于层与层之间接触不好有空气），设附加热阻为R i 则：=300Ri +++-45006.014.01.007.12.0301150R i =2.83m.k/w6.在并流的换热器中，用水冷却油。
水的进，出口温度分别为15℃和40℃，油的进，出口温度分别为150℃和100℃。
现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，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 ，试求将此换热器的管长增至若干米后才能满足要求。
设换热器的热损失可以忽略。
解：在原冷却器中 对油 )100150(11-=p C w q （1） 对水 )1540(22-=p C w q （2） 并流时 135151501=-=∆t ℃ 60401002=-=∆t ℃ 5.9260135ln 60135=-=∆m t ℃ m t A K q ∆=00=)100150(11-p C w在新的冷却塔中 对油 )80150(111-=p C w q （3） 对水 )15(2221-=t C w q p （4） 解上述方程得： 2t =50℃10101m t A K q ∆==)80150(11-p C w135151501=-=∆t ℃ 3050802=-=∆t ℃ 8.6950135ln 30135=-=∆m t ℃ 5.928.691001508015011L L q q =--= 1L =1.85L =1.85m 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243℃和128℃，终温分别为167℃和157℃。
04化工原理第四章习题答案
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为,K m W 05.111--⋅⋅=λ 厚度 mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K m W 151.0--⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0--⋅⋅=λ。
若耐火砖内侧温度为C 10000, 耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300 (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：mm 230mm 113mm 65⨯⨯; (2) 普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5⨯⨯。
(答： ⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344︒=t )解：⑴第一层：1121λb t t AQ -=第二层：2232λb t t AQ -=⇒()()32222111t t b t t b -=-λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12-=-b⇒m 446.02=b因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0， 校核：()()3940460.0151.0940100023.005.1t -=-⇒C 3.1053︒=t ； ⑵()()43332111t t b t t b -=-λλ⇒C 6.344︒=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170⨯φ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mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W --⋅⋅ ;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W --⋅⋅。
管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。
管道长m 50。
试求该管道的散热量。
（答：kW 2.14=Q ）解：已知：11棉Km 0.065W --⋅⋅=λ，11灰Km0.21W --⋅⋅=λ查表得：11Km W 54--⋅⋅=钢λ()34323212141ln1ln1ln 12d d d d d d t t l Q λλλπ++-=其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ， 302.017.023.0ln ln 23==d d ， 231.023.029.0lnln34==d d()1mW 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002-⋅=++-=πlQ ，kW 2.14W 1042.1502844=⨯=⨯=Q 。
化工原理答案第四章传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=，则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
化工原理第二版答案【精选文档】
第四章习题2．燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。
若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃.试求导热的热通量及两砖间的界面温度.设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为,绝缘砖的导热系数为。
两式中可分别取为各层材料的平均温度，单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。
解：设两砖之间的界面温度为，由，得热通量3．直径为，钢管用30mm厚的软木包扎,其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为—110℃，绝热层外表面温度10℃.已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m·℃），试求每米管长的冷量损失量.解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出:负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。
4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,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?解：设外层的平均直径为,内层平均直径为，则且。
由导热效率方程知：两层材料位置互换后：所以：即：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。
水在直径为的列管内流动.已知管内水侧对流传热系数为349OW/（m2·℃）,管外油侧对流传热系数为258 W/(m2·℃ ).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0.00026 m2·℃/ W，油侧污垢热阻为0.000176 m2·℃/ W.管壁导热系数λ为45 W/(m·℃）。
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. 解：（1）总传热系数（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。
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第四章传热一、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、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为热传导(导热)。
2、对流传热热对流就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得热量传递。
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得形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体得辐射能, 当物体向外界辐射得能量与其从外界吸收得辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量得传递。
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得热量(W/m2)5、等温面温度场中将温度相同得点连起来,形成等温面。
等温面不相交。
二、单选择题1、判断下面得说法哪一种就是错误得()。
BA 在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;B 在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;C 黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;D 黑度反映了实际物体接近黑体得程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为_______ 。
CA 传导与对流B 传导与辐射C 对流与辐射3、沸腾传热得壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数_________。
CA 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得辐射能力,耐火砖得黑度就是下列三数值之一,其黑度为_______。
AA 0、85B 0、03C 15、已知当温度为T时,耐火砖得辐射能力大于铝板得辐射能力,则铝得黑度______耐火砖得黑度。
DA 大于B 等于C 不能确定就是否大于D 小于6、多层间壁传热时,各层得温度降与各相应层得热阻_____。
AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中,用饱与蒸汽加热空气,下面两项判断就是否正确: A甲、传热管得壁温将接近加热蒸汽温度;乙、换热器总传热系数K将接近空气侧得对流给热系数。
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__________。
A CA 0、5 - 3 m/sB 3 - 15 m/sC 5 - 30 m/s9、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,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。
AA 管内加扰流内件B 提高壳程数10、碳钢得导热率为_______;不锈钢得导热率为_______;铜得导热率为_______,常压常温空气得导热率为_______;常温水得导热率为_______。
C, D, B, F, EA 151W/(m·℃)B 370W/(m·℃)C 45W/(m·℃)D 16W/(m·℃)E 0、62W/(m·℃)F 0、025W/(m·℃)11、套管冷凝器得内管走空气,管间走饱与水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时 A B B①传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变②空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变③壁温 A 增大 B 略有减小 C 基本不变12、一定流量得液体在一Φ25×2、5mm得直管内作湍流流动,其对流给热系数α＝1000W/(m2·℃)。
如流量与物性都不变,改用一Φ19×2mm得直管,则其α值将变为__________ W/(m2·℃)。
DA 1059B 1496C 1585D 167813、穿过三层平壁得稳定导热过程,如图所示。
试比较第一层得热阻R1与第二、三层热阻R2、R3得大小____________。
C A CA R1> (R2+R3)B R1< (R2+R3)C R1= (R2+R3)D 无法比较14、①在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好____________放置;冷却水应走____________。
A CA 水平B 垂直C 管内D 管外②已知某平壁外两层不等厚(b1<b2)保温材料得温度分布曲线如图示, 则A层导热率__________B层得导热率。
CA 小于B 不能确定就是否大于C 大于D 等于15、稳定传热就是指______。
BA 传热系统中各点得温度不随位置与时间而变。
B 传热系统中各点得温度仅随位置变,而不随时间变。
C 传热系统中各点得温度不随位置变而随时间变。
D 传热系统中各点得温度随位置与时间而变。
16、棉花保温性能好,主要就是因为______。
CA 棉纤维素导热率小;B 棉花中含有相当数量得油脂;C 棉花中含有大量空气,而空气得运动又受到阻碍;D 棉花白色,因而黑度小。
17、无相变强制对流来自_______。
CA 纯经验方法B 纯理论方法C 因次分析与实验结合(半理论、半经验方法)D 数学模型法E 因次分析法18、在蒸汽冷凝中,不凝气体得存在对得影响就是______。
BA 使值升高B 使值大大降低C 使值有一定影响D 对值无影响19、红砖得黑度为0、93,若温度为300℃,则红砖得发射能力为________W/m2。
BA 6112、3 W/m2B 5684 W/m2C 916、8 W/m2D 1000 W/m220、换热器中冷热流体进出口温度一定时,下面说法中正确得就是。
DA ∆t m并<∆t m逆<∆t m折B ∆t m逆＝∆t m并＝∆t m折C ∆t m并<∆t m逆＝∆t m折D ∆t m并< ∆t m逆>∆t m折21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中,为强化传热下列方案中得_____在工程上可行。
AA 提高空气流速B 提高蒸汽流速C 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D 在蒸汽一侧管壁上加装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液。
22、在间壁换热器中,当两流体均变温时,采用折流得目得就是。
AA 提高KB 提高∆t mC 增加传热面积AD 使K与A均增加。
23、100℃时铜得导热率为_____,18℃时钢得导热率近似为_______,20℃时空气得导热率近似为______,20℃水得导热率近似为______。
C A B DA 45W/(m·K)B 0、026W/(m·K)C 377W/(m·K)D 0、6W/(m·K)24、在相同温度下,实际物体得吸收率A与黑体得吸收率A0得关系就是。
CA A>A0B A=A0C A<A0D 不一定25、判断下面关于系统进行稳定传热时得说法哪一个就是错误得_______。
CA 通过一定传热面得传热速率不随时间变化,为一定值;B 系统中任一点得温度维持恒定;C 总得传热速率等于通过垂直于热流方向得各传热面得传热速率之与;D 系统中任一传热面上得热通量在过程中不变。
26、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,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。
AA 管内加扰流内件B 提高壳程数27、有一列管换热器,由38根Φ25⨯2、5mm无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水流速0、5m/s,相应得R e=104及对流给热膜系数为α。
当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为α',则。
AA BC D 不一定28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃,冷流体温度由20℃升至50℃。
若逆流操作,∆t m＝。
DA 70℃B 30℃C 10℃D 40℃29、热传递得基本方式就是:( )、对流、辐射。
AA 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、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为( )。
AA 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得热传递过程称为( )。
AA 对流;B 流动;C 传递;D 透热。
32、物质导热系数得顺序就是:( )。
AA 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得物体称为黑体。
CA 大于;B 小于;C 等于;D 近似于。
34、( )等于1得物体称为白体。
BA 吸收率;B 反射率;C 透过率;D 折射率。
35、单原子气体与对称双原子气体均可视为( )。
DA 白体;B 灰体;C 黑体;D 透热体。
36、液体就是( )。
DA 白体;B 灰体;C 透热体;D 不透热体。
37、在管壳式换热器中,不洁净与易结垢得流体宜走管内,因为管内( )。
AA 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,腐蚀性得流体宜走管内,以免( ),而且管子也便于清洗与检修。
AA 壳体与管子同时受腐蚀;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,压强高得流体宜走管内,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。
A40、在管壳式换热器中,饱与蒸气宜走管间,以便于( ),且蒸气较洁净,它对清洗无要求。
AA 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( )。
AA 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,被冷却得流体宜走管间,可利用外壳向外得散热作用,( )。
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。
A43、在管壳式换热器中,黏度大得液体或流量较小得流体宜走( ),因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。
BA 管内;B 管间;C 管径;D 管轴。
44、对于刚性结构得换热器,若两流体得温差较大,对流传热系数较大者宜走( ),因壁面温度与大得流体温度相近,可以减少热应力。
BA 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得目得,就是为了加大壳程流体得( ),使湍动程度加剧,以提高壳程对流传热系数。
CA 黏度;B 密度;C 速度;D 高度。
46、有一套管换热器,环隙中有119、6℃得蒸气冷凝,管内得空气从20℃被加热到50℃,管壁温度应接近()。
DA 20℃;B 50℃;C 77、3℃;D 119、6℃。
47、已知在温度T时耐火砖得发射能力(辐射能力)大于铜得发射能力,则铜得黑度为(),耐火砖得黑度为( )。