化工原理练习题三答案

壹

化 工 原 理 练 习 题 三 参 考 答 案 班级： 学号： 姓名：

一、填空

1、间壁式换热器的传热过程是 热流体对间壁面的对流传热、间壁的热传导、间壁面对冷流体的对流传热

2、有相变时的对流传数系数比无相变时 大 ，粘度μ值越大，对流给热系数 小 。

3、二流体逆流流动，T 1＝300℃，T 2＝200℃，t 2＝180℃，t 1＝25℃，Δt m ＝ 145.8℃

4、间壁二侧流体的传热过程α1 、α2值相差大α1＜＜α2，K 值总是接近 α1 那侧的。

5、某保温材料λ＝0.02J ／(m ·s ·K)，厚度为300mm ，测得低温处t o ＝80℃，单位面积导热速率为30J ／(m 2·s)，求高温处t 1＝ 530 ℃ 。

6、平壁稳定热传导过程，通过三层厚度相同的材料，每层间温度变化

如图所示。试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序 λ3＞λ1＞λ2 ，

以及每层热阻的大小顺序 Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３ 。

7、列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近

饱和水蒸气的温度 ，总传热系数K 的值接近 空气传热膜系数 。

8、固定管板式列管换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 管 程。

9、绝对黑体的发射能力与绝对温度 4 方成正比。

10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B ，某温度曲线如图所示，

则A 层导热系数 小于 B 层导热系数，将 A 层材料放在里层时保温效果较好。

11、沸腾传热可分为三个区域，它们是 自然对流、核状沸腾 和 膜状沸腾 。

应维持在 核状沸腾 区内操作。

12、完成以下方程，并指出吸收系数的单位：

13、假设气液界面没有传质阻力．故p i 与c i 的关系为 呈相平衡 。如果液膜传质阻力远小于气膜的，则K G 与k G 的关系为 相等 ，在填料塔中，气速越大，K G 越 大 ，扩散系数D 越大，K G 越 大 。

14、用水吸收空气中少量的氨。总气量V 、气温t 及气体组成Y 1，Y 2(进出口)均不变，而进塔水温升高后： 总传质单元数N OG ： 增大 总传质单元高度H OG ： 不变 最少液气比(L/V)min ： 增大 相平衡常数m ： 增大

15、漂流因数表示式为 P/PBm ，它反映 整体移动对传质 的影响。当混合气体中组分A 的浓度很低时，漂流因数 近似为1 。当A

浓度高时，漂流因数

大于l 。

16、在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，减少吸收剂用量，则传质推动力将 减小 ，操作线将 靠近平衡线 、设备费用将 增大 。

17、某逆流吸收塔用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y 1＝8％(体积)，平衡关系Y=2X ，问 (1) 液气比为2.5时，吸收率= 100% ， (2) 液气比为1.5时，吸收率＝ 75% 。

贰

二、在内管为φ180×10mm 的套管换热器中，每小时将3500kg 的热水从l00℃冷却到60℃，冷却水进口温度为40℃，出口温度为50℃，传热系数K 为8380kJ ／(m 2.h.K)，水的平均比热容为4.19kJ/(kg.K)，求：

(1)冷却水用量；

(2)并流时，两流体平均温差

(3)逆流时，两流体平均温差

(4)并流时，所需管长；

(5)逆流时，所需管长；

三、一套管换热器，用196kPa 的水蒸气加热某料液，料液在φ54×2mm 的管道中流动，水蒸气在管外冷凝，己知料液进口温度为30℃，出口温度为60℃，流量为4000kg/h ，已知料液对管壁的传热系数为500w ／m 2K ，蒸汽对管壁的传热系数为10000W ／m 2K ；管内壁的污垢热阻为0.0004 m 2K ／W ，忽略管壁及管外污垢的热阻。求：

(1)以上换热器的管壁平均温度为多少?

(2)若蒸气改为150kPa ，问此时料液出口温度为多少?

已知：①196kPa 时水蒸气饱和温度为120℃；150kPa 时为109℃。

②料液的定压比热c P ＝1.9kJ ／kg ·K ，水蒸气汽化潜热为2200kJ ／kg 。

③改变条件后认为液体物性不变，传热系数不变。

m d A l m t K Q A m d A l m t K Q A m C t T t T t T t T C t T t T t T t T h kg t t C Q G

h kJ T T C G Q

m m m m p p 01.417.014.314.2)/(14.27

.328380586600/ )5(7.417.014.351.2)/(51.29.278380586600/17.0d )4(7.322050ln )4060()50100(ln )()(t )3(9.271060ln )5060()40100(ln )()(t (2)/14000)4050(19.4586600)(/586600)60100(19.43500)( )1( 22m 012211221m 02

2112211m 122211=⨯===⨯=∆==⨯===⨯=∆===---=-----=∆=---=-----=∆=-⨯=-==-⨯⨯=-=ππ并逆逆并并并逆并解

叁

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t t t t t t KA t KA Q Q t t t C G t C G Q Q t

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10979

ln 7410979

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7410979

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----=∆'∆=∆'∆='-=

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=⨯=-=∆'∆'∆=∆-='∆=='∆=∆==-----=∆=⨯+

+=++=又因量比为改变条件前所获得的热对于料液改变条件后与设出口温度为蒸气加热用由其中的传热量对于水蒸气到管壁之间为

系数以管内壁为基准的传热解ααππααα