化工原理 第四章 重点习题
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。
化工原理_大题第四章
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℃,A 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 Ct t t t ----=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯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 Lr r πλπλ-=+1100101601160ln ln2 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（ ）。
南工大化工原理第四章习题解答讲解学习
南⼯⼤化⼯原理第四章习题解答讲解学习南⼯⼤化⼯原理第四章习题解答第四章习题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0.03m2，厚度为0.01m。
测量数据如下：电热器材料的表⾯温度℃安培数 A 伏特数V ⾼温⾯低温⾯2.8 2.3 14011530020010050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λ和a值为多少？2）通过三层平壁热传导中，若测得各⾯的温度t1、t2、t3和t4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。
92W/(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·℃)。
若管内壁温度为180℃，⽯棉层外表⾯温度为35℃，试求每⽶管长的热损失及两保温层界⾯处的温度？解：①r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1＋δ1 = 0.019＋0.05 = 0.069 mr3 = r2＋δ2 = 0.069＋0.01 = 0.079 mλ0 = 45 W/(m·℃)W/m②即∴ t2 = 41.8 ℃6）通过空⼼球壁导热的热流量Q的计算式为：，其中，A1、A2分别为球壁的内、外表⾯积，试推导此式。
化工原理-4章习题
代入恒压过滤方程
0.38252＋2×0.3825×0.0305 ＝ 1.57×10－5×8.062×τ
∴τ＝166 (s) (2)板框压滤机
1 8 (0.3825 0.305) 0.3825 8(V Ve )VW 10 W 124(s) 2 5 2 KA 1.57 10 8.06
dq K p d 2q q r q q
e
e
4、恒压过滤时，qe=0，如果过滤压差增大一倍，在同一 时刻过滤速率增大至原来的 C 。
A 2倍；
B 4倍 C
K′=2K
2 倍； D 1.5倍
q K
2
V
A
2
K
5、一板框过滤机有26个810×810mm2的框，厚度为
13.9 P 13.9 2710 0.05622 13.9 / P 13.9 / 13.9 / 2710 13.9 / 1000
(V＋V饼)φ＝ V饼(1－ε) ∴ V源自(1 )V饼
(1 0.7305 0.05622) 0.1008 0.3825m 3 0.05622
解 ：过滤面积 A=0.81×0.81×26×2=34.1m2
框内总容积
0.81×0.81×0.045×26=0.767m3 滤框内全部充满滤渣时的滤液量为 V=0.0767/0.065=11.8m3
V KA
2 2
V 11.8 2177 s 36.3 min KA 5.5 10 34.1
1、过滤推动力一般是指 B
。
A 过滤介质两边的压差；
B 过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差； C 滤饼两边的压差； D 液体进出压滤机的压差。 2、在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是 滤饼层
化工原理上册第四章复习题
第四章选择1、换热器开车时应 C ；停车时应 C 。
A.先进冷物料后进热物料先停冷物料后停热物料B.先进热物料后进冷物料先停冷物料后停热物料C.先进冷物料后进热物料先停热物料后停冷物料D. 先进冷物料后进热物料先停冷物料后停热物2、如图所示的列管式换热器是几壳程，几管程 ( B )A.单壳程，单管程B.单壳程，双管程C.双壳程，单管程D.双壳程，双管程3、精馏塔的冷凝器用水冷却乙醇，若选用列管式换热器，则下列走法正确的是( A )A. 乙醇走壳程，水走管程B.乙醇走管程，水走壳程C.乙醇和水谁走壳程谁走管程可以任意选取D.不一定，看情况选取4、湍流体与金属器壁间的对流传热过程中，其热阻主要存在（ C ）。
Ａ.流体中Ｂ.金属器壁内Ｃ.湍流体的滞流内层中Ｄ.流体的湍流主体区域内5、在一正常连续生产的间壁式换热器中，流体在换热器内的温度沿间壁流动方向是变化的，而流速等与流动有关的物理量是不变的，则可知（ C ）。
A. 管内流动属稳定流动，而传热属不稳定传热。
B.管内流动属不稳定流动，且传热属不稳定传热。
C.管内流动属稳定流动，且传热属稳定传热。
D.管内流动属不稳定流动，而传热属稳定传热。
6、以下（ C ）反映了流体的物理性质对对流传热过程的影响。
A.雷诺准数B.努塞尔准数C.普兰特准数D.格拉斯霍夫准数7、用潜热法计算流体间的传热量（ B ）。
（A）仅适用于相态不变而温度变化的情况（B）仅适用于温度不变而相态变化的情况（C）仅适用于既有相变化，又有温度变化的情况（D）以上均错8、用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。
为强化传热，下列措施中最为经济有效的是（ C ）。
（A）增大换热器尺寸以增大传热面积（B）在壳程设置折流挡板（C）改单管程为双管程（D）减少传热壁面厚度9、下列换热器中，用于管程和壳程均经常清洗的换热场合的是（ C ）。
（A）固定管板式换热器（B）U形管式换热器（C）填料函式换热器（D）板翅式换热器10、可在器内设置搅拌器的是（ C ）换热器。
化工原理课后习题(第四章)
第4章 传热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 mW 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 A Q -= 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。
无缝钢管热导率为11K m 45W --⋅⋅ （答：kW 2.14=Q ）解：已知：11棉K m 0.065W --⋅⋅=λ，11灰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 lQ λλλπ++-= 其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ， 231.023.029.0ln ln34==d d ()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002-⋅=++-=πlQ ， kW 2.14W 1042.1502844=⨯=⨯=Q 。
化工原理传热题库完整
第四章《传热》练习题一、选择题1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（）A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异；C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；答案：C2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。
A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律；B、克希霍夫定律；D、普郎克定律；答案：B3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。
A、高压流体；B、蒸汽；C、易结垢的流体；D、腐蚀性流体；E、粘度大的流体；F、被冷却的流体；答案：A、C、D；B、E、F4、影响对流传热系数的因素有( )。
A、产生对流的原因；B、流体的流动状况；C、流体的物性；D、流体有无相变；E、壁面的几何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。
A 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；答案：A解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u dd α∝= b. d 增大时，α增大，dα∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln p mc AT t T t α=--∵A α↓ 则12lnT t T t -↓-∴2t ↓ ⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
化工原理上册第四章复习题教程文件
化工原理上册第四章复习题第四章选择1、换热器开车时应 C ；停车时应 C 。
A.先进冷物料后进热物料先停冷物料后停热物料B.先进热物料后进冷物料先停冷物料后停热物料C.先进冷物料后进热物料先停热物料后停冷物料D. 先进冷物料后进热物料先停冷物料后停热物2、如图所示的列管式换热器是几壳程，几管程 ( B )A.单壳程，单管程B.单壳程，双管程C.双壳程，单管程D.双壳程，双管程3、精馏塔的冷凝器用水冷却乙醇，若选用列管式换热器，则下列走法正确的是( A )A. 乙醇走壳程，水走管程B.乙醇走管程，水走壳程C.乙醇和水谁走壳程谁走管程可以任意选取D.不一定，看情况选取4、湍流体与金属器壁间的对流传热过程中，其热阻主要存在（C）。
Ａ.流体中Ｂ.金属器壁内Ｃ.湍流体的滞流内层中Ｄ.流体的湍流主体区域内5、在一正常连续生产的间壁式换热器中，流体在换热器内的温度沿间壁流动方向是变化的，而流速等与流动有关的物理量是不变的，则可知（ C ）。
A. 管内流动属稳定流动，而传热属不稳定传热。
B.管内流动属不稳定流动，且传热属不稳定传热。
C.管内流动属稳定流动，且传热属稳定传热。
D.管内流动属不稳定流动，而传热属稳定传热。
6、以下（ C ）反映了流体的物理性质对对流传热过程的影响。
A.雷诺准数B.努塞尔准数C.普兰特准数D.格拉斯霍夫准数7、用潜热法计算流体间的传热量（ B ）。
（A）仅适用于相态不变而温度变化的情况（B）仅适用于温度不变而相态变化的情况（C）仅适用于既有相变化，又有温度变化的情况（D）以上均错8、用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。
为强化传热，下列措施中最为经济有效的是（ C ）。
（A）增大换热器尺寸以增大传热面积（B）在壳程设置折流挡板（C）改单管程为双管程（D）减少传热壁面厚度9、下列换热器中，用于管程和壳程均经常清洗的换热场合的是（ C ）。
（A）固定管板式换热器（B）U形管式换热器（C）填料函式换热器（D）板翅式换热器10、可在器内设置搅拌器的是（ C ）换热器。
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 。
化工原理 第四章 重点习题
【4-6】某工厂用1705mm mm 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30mm 的矿渣棉，其热导率为./()W m K ⋅0065；第二层为厚30mm 的石棉灰，其热导率为./()W m K ⋅021。
管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。
管路长50m 。
试求该管路的散热量。
解 ()ln ln ln 142341122332111l t t q r r r r r r πλλλ-=++()ln ln ln ..230040185111511454580006585021115π-=++/W m =284.42845014210l Q q l W ==⨯=⨯.kW =142【4-7】水蒸气管路外径为108mm ，其表面包一层超细玻璃棉毡保温，其热导率随温度/℃t 的变化关系为../()0033000023t W m K λ=+⋅。
水蒸气管路外表面温度为150℃，希望保温层外表面温度不超过50℃，且每米管路的热量损失不超过/160W m 。
试确定所需保温层厚度。
解 保温层厚度以b 表示(..)220033000023l dt dt q rt r dr drλππ=-=-+ (..)221120033000023r t l r t drq t dt rπ=-+⎰⎰.ln.()()2221212100023200332l r q t t t t r π⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦已知/12150℃,50 160t t q W m ===℃,,.1210．0540054r m r r b b ==+=+..()..()ln .220066314150500000233141505016010054b ⨯⨯-+⨯⨯-=⎛⎫+ ⎪⎝⎭..ln .2073144510054160b +⎛⎫+=⎪⎝⎭解得保温层厚度为..00133133b m mm ==保温层厚度应不小于13.3mm 【4-9】空气以4m s ／的流速通过..755375mm mm φ⨯的钢管，管长5m 。
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）。
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 。
化工原理课后习题(第四章)
第4章 传热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 mW 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 A Q -= 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。
无缝钢管热导率为11K m 45W --⋅⋅ （答：kW 2.14=Q ）解：已知：11棉K m 0.065W --⋅⋅=λ，11灰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 lQ λλλπ++-= 其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ， 231.023.029.0ln ln34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002-⋅=++-=πlQ ， kW 2.14W 1042.1502844=⨯=⨯=Q 。
（完整版）化工原理习题第四部分吸收答案
（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。
化工原理 第四章 重点习题
【4-6】某工厂用1705mm mm 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30mm 的矿渣棉，其热导率为./()W m K ⋅0065；第二层为厚30mm 的石棉灰，其热导率为./()W m K ⋅021。
管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。
管路长50m 。
试求该管路的散热量。
解 ()ln ln ln 142341122332111l t t q r r r r r r πλλλ-=++()ln ln ln ..230040185111511454580006585021115π-=++/W m =284.42845014210l Q q l W ==⨯=⨯.kW =142【4-7】水蒸气管路外径为108mm ，其表面包一层超细玻璃棉毡保温，其热导率随温度/℃t 的变化关系为../()0033000023t W m K λ=+⋅。
水蒸气管路外表面温度为150℃，希望保温层外表面温度不超过50℃，且每米管路的热量损失不超过/160W m 。
试确定所需保温层厚度。
解 保温层厚度以b 表示(..)220033000023l dt dt q rt r dr drλππ=-=-+ (..)221120033000023r t l r t drq t dt rπ=-+⎰⎰.ln.()()2221212100023200332l r q t t t t r π⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦已知/12150℃,50 160t t q W m ===℃,,.1210．0540054r m r r b b ==+=+..()..()ln .220066314150500000233141505016010054b ⨯⨯-+⨯⨯-=⎛⎫+ ⎪⎝⎭..ln .2073144510054160b +⎛⎫+=⎪⎝⎭解得保温层厚度为..00133133b m mm ==保温层厚度应不小于13.3mm 【4-9】空气以4m s ／的流速通过..755375mm mm φ⨯的钢管，管长5m 。
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【4-6】某工厂用1705mm mm 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30mm 的矿渣棉，其热导率为./()W m K ⋅0065；第二层为厚30mm 的石棉灰，其热导率为./()W m K ⋅021。
管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。
管路长50m 。
试求该管路的散热量。
解 ()ln ln ln 142341122332111l t t q r r r r r r πλλλ-=++()ln ln ln ..230040185111511454580006585021115π-=++/W m =284.42845014210l Q q l W ==⨯=⨯.kW =142【4-7】水蒸气管路外径为108mm ，其表面包一层超细玻璃棉毡保温，其热导率随温度/℃t 的变化关系为../()0033000023t W m K λ=+⋅。
水蒸气管路外表面温度为150℃，希望保温层外表面温度不超过50℃，且每米管路的热量损失不超过/160W m 。
试确定所需保温层厚度。
解 保温层厚度以b 表示(..)220033000023l dt dt q rt r dr drλππ=-=-+ (..)221120033000023r t l r t drq t dt rπ=-+⎰⎰.ln.()()2221212100023200332l r q t t t t r π⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦已知/12150℃,50 160t t q W m ===℃,,.1210．0540054r m r r b b ==+=+..()..()ln .220066314150500000233141505016010054b ⨯⨯-+⨯⨯-=⎛⎫+ ⎪⎝⎭..ln .2073144510054160b +⎛⎫+=⎪⎝⎭解得保温层厚度为..00133133b m mm ==保温层厚度应不小于13.3mm 【4-9】空气以4m s ／的流速通过..755375mm mm φ⨯的钢管，管长5m 。
空气入口温度为32℃，出口温度为68℃。
(1)试计算空气与管壁间的对流传热系数。
(2)如空气流速增加一倍，其他条件均不变，对流传热系数又为多少？(3)若空气从管壁得到的热量为578W ，钢管内壁的平均温度为多少。
解 已知/,.,,,124 0068 5 32 68℃u m s d m l m t t =====℃ (1)对流传热系数α计算 空气的平均温度 3268502m t +==℃查得空气在50℃时的物性数据./31093kg m ρ=，.,./(),./()p Pa s W m c kJ kg μλ--=⨯⋅=⨯⋅=⋅5219610 28310 1005℃℃Pr 0698=．，空气被加热，Pr 的指数04n =．雷诺数..Re ..450068410931521019610du ρμ-⨯⨯===⨯⨯ 湍流 ..5735600068l d ==> 对流传热系数 . .Re Pr 08040023dλα=．....(.)(.)./().W m α-⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅2408042283100023152100698184 0068℃(2)空气流速增加一倍，对流传热系数'α为..''./()u W m u αα⎛⎫⎛⎫==⨯=⋅ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭08082218432 1℃(3)若空气从管壁得到的热量为578W ，计算钢管内壁平均温度 用式w m Q A t t α=-（）计算钢管内壁的平均温度w t 。
已知空气进出口平均温度 50m t =℃在第(1)项中已计算出对流传热系数 ./()2184W m α=⋅℃ 钢管内表面积为 ..200685107A dl m ππ==⨯⨯= 钢管内壁平均温度 (578)50794184107w w Q t t A α=+=+=⨯℃ 【4-10】温度为10℃、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℃。
列管式换热器的外壳内径为190mm ，其中装有37根的192mm mm φ⨯钢管，钢管长度为2m 。
试求钢管外表面对空气的对流传热系数α。
解 已知空气压力.1013kPa ρ=，温度,1210℃ 30℃t t ==， 空气的平均温度 1030202m t +==℃ 查得空气在20℃的物性数据为：密度./31128kg m ρ=，比热容./(3100510℃)p c J kg =⨯⋅，热导率22.7610()／℃W m λ-=⨯⋅，黏度.519110Pa s μ-=⨯⋅，普朗特数Pr .0699=，空气被加热，Pr 的指数.04n =空气流动的截面积()..220193700194π-⨯湿润周边 (.)019370019π+⨯．当量直径 (..).(..)224019370019400255019370019e d ππ⨯-⨯==+⨯..27846000255e l d ==> 已知空气的流速 /10u m s = 雷诺数 .Re ..450.025*******==1511019110e d u ρμ-⨯⨯=⨯⨯ 湍流 对流传热系数().....Re Pr.( (2040804)40827610=0.023002315110）069900255ed λα-⨯=⨯⨯⨯⨯./()2475 W m =⋅℃【4-11】有一套管式换热器，内管为.3825mm mm φ⨯，外管为573mm mm φ⨯的钢管，内管的传热管长为2m 。
质量流量为/2530kg h 的甲苯在环隙中流动，进口温度为72℃，出口温度为38℃。
试求甲苯对内管外表面的对流传热系数。
解甲苯的温度 ,1272℃ 38℃T T ==，平均温度1272385522m T T T ++===℃ 甲苯在55℃的物性数据有：密度/3830kg m ρ=，比热容./()318310℃p c J kg =⨯⋅，热导率λ=0.128W/(m·℃)，黏度.44310Pa s μ-=⨯⋅甲苯的质量流量 /12530 m q kg h =体积流量 //./v m q q m h ρ===3112530830305 甲苯在环隙中的流速u 计算套管的内管外径10038d m =．，外管内径.20051d m =， 流速 ../(..)u m s π==⨯⨯-223050933 3600005100384甲苯对内管外表面的对流传热系数α计算套管环隙的当量直径 21005100380013e d d d m =-=-=．．．.2154600013l d ==> ..Re ..4400130933830234104310e d u ρμ-⨯⨯===⨯⨯ 湍流 ..Pr ..341831043106150128p c μλ-⨯⨯⨯===甲苯被冷却 .03n =..Re Pr 08030．023deλα=()()....../(W m =⨯⨯⨯⨯=⋅08034201280．0232341061500131222 ℃)【4-27】欲将体积流量为33000m h ／（标准状况..101325，27315p kPa T K θθ==）的常压空气，用绝对压力为200kPa 的饱和水蒸气加热，空气从10℃加热到90℃。
现有一列管式换热器，其规格如下：钢管直径.2525mm mm φ⨯，管长1.6m ，管数271根。
如用此换热器，使空气在管内流动，水蒸气在管外冷凝，试验算此换热器面积是否够用？水蒸气冷凝时的对流传热系数可取为/()W m K ⋅210000。
解 空气的平均温度12109050℃22m t t t ++=== 空气的物性参数 ./.361093，19610kg m Pa s ρμ-==⨯⋅()()./,.2328310 100510 ／p W m K c J kg K λ-=⨯⋅=⨯⋅， Pr .0698=空气流量 /.3000293884 224m q kg h =⨯= /.33884／10933554 ／V m q q m h ρ===热负荷 ()().321388410051090103600m p Q q c t t =-=⨯⨯⨯一.W =⨯486710 水蒸气 .2001202℃p kPa T ==，平均温度差 ..111202101102℃t T t ∆=-=-=..22120290302℃t T t ∆=-=-=...ln ln.m t t t t t ∆-∆-∆===∆∆12121102302621102302℃ 空气流速 ./(.)223554116 3600360000227144vq u m s d nππ===⨯⨯⨯⨯..Re ..4600211610931291019610du ρμ-⨯⨯===⨯⨯． 湍流 ()....Re Pr (.)..2040840828310=0.023=0.023129100698002nd λα-⨯⨯⨯⨯⨯./()W m K =⋅2548 ./()2548K W m K α≈=⋅【4-29】 在一传热面积为20m 2的列管式换热器中，壳程用110℃的饱和水蒸汽冷凝以加热管程中的某溶液。
溶液的处理量为2.5⨯104kg/h ，比热容为4kJ/(kg ⋅K)。
换热器初始使用时可将溶液由20℃加热至80℃。
（1）该换热器使用一段时间后，由于溶液结垢，其出口温度只能达到75℃，试求污垢热阻值；（2）若要使溶液出口温度仍维持在80℃，在不变动设备的条件下可采取何种措施？做定量计算。
解：原工况条件下的对数平均温差：2112802054.611020ln ln11080m t t Δt T t T t --===----℃此操作条件下的总传热系数：()()212500040008020/360015262054.6m2p2m m q c t t QK A Δt A Δt -⨯⨯-====⨯W/ (m 2⋅K) （1）使用一年后，溶液出口温度下降至75℃，此时的对数平均温差为2.587511020110ln 2075ln'2112m =---=---=∆t T t T t t t ℃ 总传热系数 ()()21'2500040007520/3600''1313''2058.2m2p2m m q c t t Q K A Δt A Δt -⨯⨯-====⨯ W/(m 2⋅K) 污垢热阻411111.06310'13131526d R K K -=-=-=⨯ m 2⋅K/W （2）在不变动设备的条件下，可通过提高加热蒸汽的温度使溶液出口温度仍然维持在80℃。