化工基础习题解答《传热过程及换热器》(张近主编)
化工基础习题解答《传热过程及换热器》(张近主编)
传热过程及换热器1.燃烧炉的平壁是一层耐火砖和一层普通砖砌成，内层耐火砖厚度为230mm ，外层普通砖厚度为240mm ，当达到定态传热时，测得炉内壁温度是700℃，外表面温度是100℃，为了减少热量损失，在普通砖外面加砌一层厚度为40mm 的保温材料，当定态后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
求加保温材料前后每平方壁面热损失是多少？耐火砖、普通砖、保温材料的热导率分别为1.163W·m -1·℃-1，0.5815W·m -1·℃-1，0.07W·m -1·℃-1。
解：根据多层平壁热传导公式：i iit Q A δλΣΔ=Σ 加保温材料前：Σt i =t 1-t n+1=700-100=600℃0.230.241.1630.58150.6105i i δλΣ=+= 26000.6105982.8W/m Q A == 加保温材料后：Σt i =t 1-t n+1=720-70=650℃0.230.240.041.1630. 1.18581500720.i i δλΣ=++= 2545W/m 1.186250Q A == 2.如习题1加保温材料后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。
解：加保温材料后，传热速率为：2545W/m 1.186250Q A == 根据平壁热传导公式：1211545t t Q Aδλ−== t 1=720；λ1=1.163W·m -1·℃-1，δ1=0.24m 代入上式解得：t 2=1110.23720545 1.1636211.Q t A δλ−⋅=−×=℃ 同理得 t 3=3430.0470545031.74.08Q t A δλ+⋅=+×=℃ 3.平壁炉的炉壁内层为120mm 厚的耐火材料和外壁厚度为230mm 建筑材料砌成，两种材料的导热系数为未知，测得炉内壁面温度为800℃，外侧壁面温度113℃，后来在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉以减少热损失，包扎后测得炉内壁面温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧温度为77℃，问包扎石棉后热损失比原来减少的百分数？解：包石棉材料前得传热速率1128001130.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包石棉材料后得传热速率2128004050.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包扎石棉后热损失比原来减少的百分数=21800405110.425=42.45%800113Q Q −−==−=− 4.φ50mm×5mm 的不锈钢管(λ1=16 W·m -1·K -1)外包扎厚度为30mm 的石棉(λ2=0.22 W·m -1·K -1),若管内壁温度为600℃，石棉外壁面温度100℃，求每米管线的热损失。
化工基础 第6章 传热试题含答案
1 第6章传热一、填空1 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。
2 热传导的基本定律是傅立叶定律。
间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大大、小一侧的值。
间壁换热器管壁温度tW接近于值大(大、小)一侧的流体温度。
由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈小则该壁面的热阻愈大大、小其两侧的温差愈大( 大、小)。
3由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈大则该壁面的热阻愈小其两侧的温差愈小。
4在无相变的对流传热过程中热阻主要集中在滞离层内或热边界层内减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。
5 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或U管式结构翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积增强流体的湍动程度以提高传热系数。
6 厚度不同的三种材料构成三层平壁各层接触良好已知b1＞b2＞b3导热系数λ1＜λ2＜λ3在稳定传热过程中各层的热阻R1 ＞R2 ＞R3各层导热速率Q1= Q2 =Q3。
7 物体辐射能力的大小与黑度成正比还与温度的四次方成正比。
8 写出三种循环型蒸发器的名称中央循环管式、悬筐式、外加热式。
9 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾三个阶段。
实际操作应控制在泡核沸腾。
在这一阶段内传热系数随着温度差的增加而增加。
10 传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。
热传导的基本定律是傅立叶定律。
11 水在管内作湍流流动若使流速提高到原来的2倍则其对流传热系数约为原来的1.74倍管径改为原来的1/2而流量相同则其对流传热系数约 2 为原来的3.48倍。
设条件改变后仍在湍流范围12 导热系数的单位为W/m·℃对流传热系数的单位为W/m2·℃总传热系数的单位为W/m2·℃。
二、选择1 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D耐火砖的黑度。
《化工生产基础》4章传热
第4章传热一、填空题（20题）1. 传热是指: 。
2. 生产中的传热过程，常是在两种流体之间进行，参与传热的流体称__,温度较高并在传热过程中失去热量的流体，称__________。
3. 传热的三种基本方式：_________ 、_________ 、_________。
4.物质的导热性能的好坏用_____________ 表示。
5.工业上的换热方法，常用的有：___________________________________。
6. 化工生产中使用最普遍的换热器是__________________。
7. 潜热是指______________________。
8. 工业上的换热方法，主要有__________、_____、_____和蓄热式换热。
9.显热是指______________________。
10. 从化学工程的角度讲，传热是指传热过程，即由于存在______________而发生______________的化工过程。
11. 当冷、热流体的进出口温度相同时，的传热推动力大。
12. 在热负荷一定的情况下，的传热面积较小，设备费用较低。
13. 换热器内流体的流动方向有、、折流、错流四种。
14. 能吸收全部辐射能的物体称为。
15. 在流体流动过程中，靠壁面处会产生一个边界层，叫。
16. 在实际生产中，为了提高对流传热的速率，有效方法是加大，减小。
提高，可起到加大湍流的作用。
17. 间壁式换热器的种类有、、蛇管式换热器、夹套式换热器四种。
18. 间壁换热中的传热推动力为，热阻为。
19. 间壁换热的过程是由，，三个阶段完成的。
20. 热导率大的材料热阻，导热能力。
二、选择题（14题）1. 如果换热器内冷、热两股流体在换热过程中的温度都是不变的，这种传热称为（）。
A. 逆流传热B. 恒温传热C. 变温传热2. 给热（对流传热）过程的传热方式是（）。
A. 导热B. 对流C. 导热与对流结合3. 固体壁进行热传导的推动力主要决定于（）A. 壁面高一面的温度B. 壁面第的一面的温度C. 壁面两侧温度差4. 把质量都相同的铝块、铁块、铜块同时浸没在开水中，一段时间后，吸收热量最多的是（）A. 铝块B. 铁块C. 铜块5. 假定两流体进出口一定，在同样的传热量时，逆流时的传热面积是（）并流时的传热面积。
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分1
搅拌良好，任何 θ 瞬时
（1） （2）
（3） （4） （5）
aA2 = aA
试求放出 1m3 水所需的时间。又若槽中装满煤油，其他条件不变，放出 1 m3 煤油所需时间有 何变化？设水的密度为 1000 kg/m3；煤油的密度为 800 kg/m3。
解：设槽面积为 A，孔面积为 A0，原盛水的高度为 z0，放水后的高度为 z1
则
z0=3m
z1= 3 −1
( π ×12 ) = 1.727m 4
w1 = 100kg/min, aA1 = 0.002
θ = θ 瞬时：
w2 = 60kg/min, aA2 = aA
θ = θ2 时，
aA2 = 0.01 ，求θ2 。
对组分 A 进行总质量衡算：
w2 aA 2
−
w1aA1
+
d(MaA dθ
)
=
0
上式展开：
w2 aA 2
− w1aA1 + M
daA dθ
对组分 A 作质量衡算：
w2 aA 2
−
w1aA1
+
d(MaA ) dθ
=
0
w2 aA 2
+
M
d(aA ) dθ
=
0
∫ ∫ αA daA = − w2 10 dθ
0.05 aA
M0
ln aA = − 100 ×10 = −1 0.05 1000
aA = 0.05 × e−1 = 0.0184 = 1.84%
化工传递过程基础·习题详解
（第三版）
陈涛 张国亮 主编
目录
第一章 传递过程概论 ................................................................................................1 第二章 动量传递概论与动量传递微分方程........................................................... 11 第三章 动量传递方程的若干解 ..............................................................................19 第四章 边界层流动 ..................................................................................................37 第五章 湍流 ..............................................................................................................48 第六章 热量传递概论与能量方程 ..........................................................................64 第七章 热传导 ..........................................................................................................69 第八章 对流传热 ......................................................................................................81 第九章 质量传递概论与传质微分方程.................................................................105 第十章 分子传质（扩散） .................................................................................... 113 第十一章 对流传质 ................................................................................................122 第十二章 多种传递同时进行的过程 ....................................................................133
化工基础课后习题答案高等教育出版社张近
流体流动和输送1、液体高度：, 器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数：2、人孔面积：压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、4、6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度：∴质量流量：7**、对容器 A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝ 1.2%(2)读数为20mmHg时，，即误差＝ 4.9%(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、体积流量：质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，，，，将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴＝，空气流量：质量流量：，∵，，，解得，，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度：，查图得16、，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0，17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0. 02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S（若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
，,10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、, ,,,∴（2）、，，，，22、，查图，λ＝0.034,∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略有效功率：轴功率：23、,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴理论功率：轴功率：24、，∴主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：空气在导管中流速：, , 查图λ＝0.026输送功率：效率：27、（1）、更换后，输出量为：扬程：（2）、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在 6.3m的扬程下，而不是25m。
化工习题答案-第三章
化⼯习题答案-第三章第三章传热过程和传热设备⼀．本章总结1传热过程凡是存在温度差就必然导致热量⾃发地从⾼温向低温处传递，这⼀过程称为热量传递过程，简称传热过程。
包括热传导、热对流、热辐射三种形式，⼀般热传导在固液⽓三相均可发⽣，没有物质宏观运动；⽽热对流仅发⽣在流体中，流体各部分之间存在宏观运动；热辐射则伴于热对流和热辐射之中。
以列管换热器为例：热量先从热流体主体通过对流传热⾄管壁内侧；然后通过管壁的导热将热量由管壁内侧传⾄外侧；最后⼜通过对流传热，由管壁外侧传⾄冷流体主体。
2热量衡算在⾮稳态系统中，热量衡算式为：积累输出输⼊φφφ+= 在稳态系统中，没有热量积累则：输出输⼊φφ=⽆相変时，热流体输出的热量为：)(21,,h h h p h m h T T c q -=φ⽆相变时，冷流体得到的热量为：)(12,,c c c p c m c T T c q -=φ上述两式中：φ——传热速率，Wq ——流体的质量流量，kg/sc ——流体的质量定压热容，J/（k g ·K ） T 1,T 2——分别为流体进、出体系的温度，K 下标h ，c 分别表⽰热流体（hot ）和冷流体（cold ） 3热传导基本概念和傅⾥叶定律3.1 温度场：任⼀瞬间存在⼀定温度分布的空间，称为温度场。
若温度场内各点温度随时间变化，则为不稳定温度场，反之则为稳定温度场。
3.2 温度梯度：温度差和两等温⾯之间的垂直距离之⽐的极限称为温度梯度，它是沿等温⾯垂直⽅向的向量，正⽅向是朝温度增加的⽅向。
公式为：lim ?t →⽐，且热流⽅向沿温度降低的⽅向，即：dndtA d dQ λτ-= 稳定导热时：dndtAλτφ-==Q式中：φ——单位时间传递的热量，也称热流量，W ；A ——导热⾯积，即垂直于热流⽅向的截⾯积，m 2；λ——热导率，W/（m ·K ）； dndt——温度梯度，K/m 。
4热导率4.1 热导率在数值上等于单位温度梯度下、单位导热⾯积上、单位时间内所传导的热量，即单位温度梯度下所传导的热流通量。
化工基本知识课后答案解析(中国石化出版社)第5章传热
第五章 传热1.一立式加热炉炉墙由厚150mm 的耐火材料构成，其导热系数为λ1＝1.3W/(m ·K)，其内外表面温度为ll00℃及240℃，试求通过炉墙损失的热量(W/m 2)；若外加一层25mm ，λ2＝0.3W/(m ·K)的绝热材料，并假定炉内壁温度仍为1100℃，而热损失降至原来的57％，求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。
解：211213.74533.115.02401100m W b t t AQ q =-=-==λ24.424857.0'm W q q ==4.42483.0025.03.115.01100'3221131=+-=+-==t b b t t A Qq λλ解得：3t =255.8℃4.42483.115.01100''21121=-=-==t b t t AQ q λ解得：'2t =609.8℃2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成，耐火砖里侧温度为900℃，普通砖外侧温度为50℃，各层厚度分别为：耐火砖140mm ，绝热层(石棉灰)20mm ，普通砖280mm ；各层导热系数：λ1＝0.93W/(m ·K)，λ2＝0.064W/(m ·K)，λ3=0.7W/(m ·K)。
(1)试求每m 2炉墙的热损失；(2)若普通砖的最高耐热温度为600℃，本题条件下，是否适宜? 解： （1）2332211419.9847.028.0064.002.093.014.050900m W b b b t t q =++-=++-=λλλ （2）2333439.9847.028.050m W t b t t q =-=-=λ 解得：3t =444℃ 适宜3.用平板法测定某固体的导热系数，试件做成圆形薄板，直径d ＝120mm ，厚度为δmm ，与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。
化工基础课后习题答案-传热
第三章 传热过程1、平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数列于本题附表。
习题 1 附表若耐火砖层内表面的温度t 1为1150︒C ，钢板外表面温度t 4为 30︒C ，又测得通过炉壁的热 损失为 300W ⊕ m 2。
试计算传导传热的面积热流量。
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： q = ⎫ = R ™ t 1t 4 + ™ ™=0.2 1150 30 0.1 0.006-951 ⎣12+⎣2-953⎣31.07 + 0.14 + 45=11200.901 = ⊕ 21243W m计算的面积热流量大于实侧值，说明平壁间接触不良，有空气层存在，产生了附加热 阻，其值 R 为：R = R 实测R 计算= 1150 30(™1+ ™2+ ™3=300= 2.832m 2⊕ ︒C ⊕ W 1⎣1⎣2⎣3 ) 3.733 0.9012、⎫ 50mm ⋅5m m 的不锈钢管，导热系数⎣1=16W ⊕ m 1⊕ K 1，其外包扎厚 30mm 的石棉， 导热系数⎣21 1厚的保温灰，导热系数⎣3=0.07W ⊕ m 1 ⊕K 1。
若不锈钢管内壁温度为武汉大学-1926多少？解：米管长的平均面积，A石棉层内半径-2241，问每米管长的热损失为< 2，故可按算术平均求每r3 > 2 ，需按对数平均求传热面积r2r m2= 0.055 0.025 =0.055ln0.0250.038mA m2= 2 r m2L = 2 ⋅ 3.14 ⋅ 0.038 ⋅ 1 = 0.239m2保温灰层内半径r3=0.055mm，外半径r4=0.085mm r m3 = 0.085 0.055 =0.085ln0.0550.069mA m,3 = 2 r m3L = 2⋅3.14⋅0.069⋅1=0.433m2故每m 管长的热损失为⎫ = L⎣ ™1Amt t1 4+ ™2⎣Am+ ™3⎣Am= 0.005⋅160.1413260350.03+ ⋅0.20.239+ 0.03⋅0.07 0.4331 1225 = 2 2 3 3⊕ 1-13=1.6194 138.9W m3、某蒸汽管外包扎有二层厚度相等的绝热材料，外层的平均直径为内层平均直径的两倍，而外层的导热系数为内层的1/2，若将此两种绝热材料互换位置，各层厚度与原来的一样，设蒸汽管外壁温度及外层绝热层的外侧面温度与原来情况分别对应相等，各绝热材料的导热系数值不因互换位置而异，问哪种情况的散热小？解：多层圆筒壁的导热计算式为：⎫ =™1⎣ Am1 1 ⊗t+ ™2⎣ Am2 2设下标1 代表内层，下标 2 代表外层依题意：™1 = ™2 = ™，⎣2 = 1 ⎣1，dm2=2dm12故Am2=2Am1 (Am= dm⊕ L)⊗ ⊗ ⊗t互换前：武汉大学-1 544互换后：∴-40Am1 -135 -1500 .8-2350™ Am1⊗t ™ 1A m12™计算表明外层材料换内层后散热小，即将导热系数小的材料放在内层为宜。
化工基础学习知识原理规范标准答案第四章传热
化工基础学习知识原理规范标准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0.16W/(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℃231212t t t t b b λλ--=(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=0.043 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()()../.q t t W m bλ=-=-=-2120043328358 003【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 =?=?=()12AQ t t bλ=-.().()12392002002280100Qb A t t λ?==-- ()./218W m =?℃【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=1.05W/(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=0.151W/(m·℃)；普通砖层，热导率λ=0.93W/(m·℃)。
化工基础第二版答案张近
化工基础第二版答案张近【篇一：化学教育专业化工基础课程的教学研究】>第32卷第6期江西教育学院学报（综合）dec.2011journal of jiangxi institute of education（comprehensive）vol.32 no.6化学教育专业化工基础课程的教学研究应用化学2班孙健铭（宝鸡文理学院，宝鸡，721013）摘要：高师化学教育专业主要面向中学，培养中学化学教师，该专业应该学习一定的化工基础知识。
化工基础课是化学教育专业唯一的一门工程课程，是联系化学基础课程与工业生产实际的桥梁和纽带。
文章介绍了化学教育专业学生学习化工基础课程的必要性，介绍了化工基础课应开设的内容，与工科《化工原理》的差别，以及理论教学与实验教学的改革。
学习这门课能够培养学生的工程观点和技术经济观点，培养学生环保意识和创新创造能力。
关键字：高师化学；化学教育；化工基础；教学研究the teaching research of basic curriculum of chemical industry ofchemistry education subjectchemical education, sun jian mingi（baoji university of arts and sciences,shanxi baoji 721013） abstract: the chemistry in pedagogic college which face to the high school to train the teachers. the one who lean thissubject must have some knowledge of chemical industry. the chemical industry basic curriculum is the only engineeringcourse of chemistry education. it is the bridge and the link which contact with the chemical basic curriculum and theindustrial production. this article introduces the necessity of the students in chemical education department who study the chemical industrial basic curriculum, the content of the chemical basic curriculum should be set up, the differencebetween the “chemical engineering” of engineering course and the reform of the theory teaching and the experimentalteaching. the curriculum can train the engineering and the technical view and create the environmental awareness and theinnovation capability. key words: thechemistry in pedagogic college; chemical education; chemical industrybasic; teaching research高师化学教育专业主要面向中学，培养中学化学教师，当然也不排除宽口径就业。
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分3
（1）
（2）边界条件为
r = R ， t = t0 r = ∞ ， t = t∞
（3）式（1）积分两次，可得
t=−
C1 + C2 r
（2）
代入边界条件，可得温度分布表达式为 t − t∞ R = t 0 − t∞ r （4）根据傅里叶定律，可知
q / A = −k dt dr =k
r=R
（3）
t 0 − t∞ R
β = 1.95 × 10−4 K −1 。试推导出导热速率的表达式，并求单位长度的导热速率。
解：导热速率的表达式为
q ∂t = −k （1） ∂r A 其中 L 为圆筒壁的长度。 稳态热传导情况下，q = 对于本问题，k = k0 (1 + β t ) ，A = 2πrL ，
常数，将上述情况代入式（1） ，并分离变量，可得 q dr (1 + β t )dt = − 2πLk0 r 边界条件为 ① r1 = 1 ， t1 = 200 ；② r2 = 2 ， t2 = 100 积分得
所以
t=−
的球形固体，其半径为 R。球体沿径向向外对称导热。球 7-6 有一具有均匀发热速率 q
表面的散热速率等于球内部的发热速率，球表面上维持恒定温度 ts 不变。试从一般化球坐标 系热传导方程出发，导出球心处的温度表达式。 解：球坐标系的热传导方程为式（7-3） ，即 1 ∂t 1 ∂ 2 ∂t 1 ∂ ∂t 1 ∂ 2t q = 2 + r + 2 sin θ + 2 2 2 k ∂θ r sin θ ∂φ α ∂θ ′ r ∂r ∂r r sin θ ∂θ ① 球表面的散热速率等于球内部的发热速率， 球表面上维持恒定温度 ts 不变， 故为稳态 ∂t 导热， =0。 ∂θ ′ ∂t ∂t ∂2t ∂2t ② 一维径向对称导热， =0， 2 =0， 2 =0。 = 0， ∂φ ∂θ ∂φ ∂θ 于是式（7-3）变为
师范类《化工基础》PPT课件 第四章传热过程习题解答
1 1 0 . 0 1 2 5 1 l n 2 0 0 00 . 0 1 15 0 0 . 0 1 1 1 5 0 0 00 . 0 1 2 5 1 1 0 . 0 1 1 1 0 . 0 1 2 5 1 l n l n 2 0 0 00 . 0 1 01 0 . 0 1 05 0 0 . 0 1 1 1 5 0 0 00 . 0 1 2 5
10121416182125化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题10wm1015wm109wm109150607001500240150208绝热砖的厚度要大于0208m化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题45wm1015wm1005wm1314120300128lnlnln450042015004800500884900048120ln31445004212000211998化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题490008811998ln3140150048119983153884538650048ln120ln12000211998314450042314120303865lnlnlnln4500420050048015008838650088ln11998ln11998746145373140050048314120300128ln0150048化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题0180mt15020130忽略蒸汽一侧和管壁的热阻就只考虑石棉层和空气一侧的热阻
℃
既热流体的出口温度为64.4 ℃.
化工基础第二版答案张近
化工基础第二版答案张近【篇一：化学教育专业化工基础课程的教学研究】>第32卷第6期江西教育学院学报（综合）dec.2011journal of jiangxi institute of education（comprehensive）vol.32 no.6化学教育专业化工基础课程的教学研究应用化学2班孙健铭（宝鸡文理学院，宝鸡，721013）摘要：高师化学教育专业主要面向中学，培养中学化学教师，该专业应该学习一定的化工基础知识。
化工基础课是化学教育专业唯一的一门工程课程，是联系化学基础课程与工业生产实际的桥梁和纽带。
文章介绍了化学教育专业学生学习化工基础课程的必要性，介绍了化工基础课应开设的内容，与工科《化工原理》的差别，以及理论教学与实验教学的改革。
学习这门课能够培养学生的工程观点和技术经济观点，培养学生环保意识和创新创造能力。
关键字：高师化学；化学教育；化工基础；教学研究the teaching research of basic curriculum of chemical industry ofchemistry education subjectchemical education, sun jian mingi（baoji university of arts and sciences,shanxi baoji 721013） abstract: the chemistry in pedagogic college which face to the high school to train the teachers. the one who lean thissubject must have some knowledge of chemical industry. the chemical industry basic curriculum is the only engineeringcourse of chemistry education. it is the bridge and the link which contact with the chemical basic curriculum and theindustrial production. this article introduces the necessity of the students in chemical education department who study the chemical industrial basic curriculum, the content of the chemical basic curriculum should be set up, the differencebetween the “chemical engineering” of engineering course and the reform of the theory teaching and the experimentalteaching. the curriculum can train the engineering and the technical view and create the environmental awareness and theinnovation capability. key words: thechemistry in pedagogic college; chemical education; chemical industrybasic; teaching research高师化学教育专业主要面向中学，培养中学化学教师，当然也不排除宽口径就业。
化工基础复习题答案
化工基础复习题答案1. 什么是化工过程中的三传一反？答：化工过程中的三传一反指的是传质、传热、传动和反应。
传质是指物质在不同相之间或同一相内部的传递过程；传热是指热量在不同温度的物体之间或物体内部的传递过程；传动是指物体之间或物体内部的机械能传递过程；反应则是指在一定条件下，物质之间发生的化学反应。
2. 化工生产中常用的分离方法有哪些？答：化工生产中常用的分离方法包括蒸馏、萃取、结晶、过滤、吸附、膜分离等。
蒸馏是利用组分沸点差异进行分离的方法；萃取是利用溶剂对不同组分的溶解度差异进行分离；结晶是通过降低温度或蒸发溶剂使溶质结晶析出的方法；过滤是利用多孔介质将固体颗粒从液体中分离出来；吸附是利用吸附剂表面对特定物质的吸附作用进行分离；膜分离则是利用半透膜的选择透过性进行分离。
3. 什么是催化剂？催化剂在化学反应中的作用是什么？答：催化剂是一种能够改变化学反应速率，但反应前后其质量和化学性质不发生变化的物质。
催化剂在化学反应中的作用是降低反应的活化能，从而加快反应速率，提高反应效率。
4. 化工设备中的压力容器设计需要考虑哪些因素？答：化工设备中的压力容器设计需要考虑的因素包括材料的选择、压力等级、温度范围、介质的腐蚀性、设备的几何形状、焊接和制造工艺、安全装置的设置等。
这些因素共同决定了压力容器的安全性、可靠性和经济性。
5. 化工过程中的热交换器有哪几种类型？各有什么特点？答：化工过程中的热交换器主要有以下几种类型：管壳式、板式、螺旋板式和热管式。
管壳式热交换器结构简单、制造方便，适用于高温高压和大流量的场合；板式热交换器传热效率高、占地面积小，适用于低温差和高热敏性介质；螺旋板式热交换器结构紧凑、传热效果好，适用于粘稠介质；热管式热交换器传热效率高、温差大，适用于高温差和大流量的场合。
6. 化工生产中如何控制反应条件以提高产品收率？答：化工生产中可以通过控制反应温度、压力、催化剂的用量和类型、原料的配比和纯度、反应时间、搅拌速度等条件来提高产品收率。
化工原理换热习题答案
化工原理换热习题答案化工原理换热习题答案换热是化工过程中非常重要的一环，通过换热可以实现能量的传递和转化。
在实际的工程应用中，我们常常会遇到一些与换热相关的习题。
本文将为大家提供一些常见的换热习题答案，希望能够帮助读者更好地理解和应用换热原理。
一、传热方式的选择1. 问题描述：在某个化工过程中，需要将高温的流体A与低温的流体B进行换热。
根据实际的工艺要求，我们需要选择一种合适的传热方式。
请问，在以下几种传热方式中，应该选择哪一种？(1) 对流传热(2) 辐射传热(3) 导热传热答案解析：根据问题描述，我们需要将高温的流体A与低温的流体B进行换热。
在这种情况下，我们通常会选择对流传热。
对流传热是通过流体的运动来实现能量的传递，可以快速有效地完成换热过程。
辐射传热主要依靠物体表面的热辐射来传递能量，适用于高温物体的换热。
导热传热则是通过物体内部的热传导来实现能量的传递，适用于固体材料的换热。
在这个问题中，由于我们需要将两种流体进行换热，因此对流传热是最合适的选择。
二、换热器的热效率计算2. 问题描述：某个换热器的进口温度为150℃，出口温度为70℃，冷却介质的进口温度为20℃，出口温度为40℃。
请问该换热器的热效率是多少？答案解析：热效率是指换热器中传递的热量与输入的热量之比。
根据题目中的信息，我们可以计算出热量的传递量和输入量。
热量的传递量可以通过计算两种流体的热量差来获得，即：热量的传递量 = 热量的输入量 - 热量的输出量热量的输入量 = 进口流体A的热量 - 出口流体A的热量热量的输出量 = 进口流体B的热量 - 出口流体B的热量进口流体A的热量 = 流体A的质量流量× 流体A的比热容× (进口温度 - 出口温度)进口流体B的热量 = 流体B的质量流量× 流体B的比热容× (进口温度 - 出口温度)根据以上公式，我们可以计算出热量的传递量和输入量。
然后，将热量的传递量除以热量的输入量，即可得到换热器的热效率。
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分2
∂p ∂x
∂p ∂y
∂ u ∂u y ∂u ∂ u y ∇ p = − ρ u x x + u y x i + u x + uy j ∂y ∂x ∂y ∂x = [(3 − 5 x)(−5)i + (2 − 5 y)(−5) j ] = 5ρ[(3 − 5 x)i + (2 − 5 y ) j ]
ν 4-4 常压下温度为 30℃的空气以 10m/s 的流速流过一光滑平板表面，设临界雷诺数 Rexc = 3.2 × 105 ，试判断距离平板前缘 0.4m 及 0.8m 两处的边界层是层流边界层还是湍流边界
·37·
c=
uy0
层? 求出层流边界层相应点处的边界层厚度。 解：由物性数据表查得，30℃的物性 ρ = 1.165 kg/m3 ， µ = 1.86 × 10−5 Pa ⋅ s x u ρ 0.4 × 10 × 1.165 5 = 2.505 × 10 < Rexc x1 ＝0.4m 处， Rex1 = 1 0 = µ 1.86 × 10 −5 为层流边界层
所以
点（–2,5）的压力梯度为 ∇p(−2, 5) = ρ (65i + 115 j )
3-25 某平面流可用流函数表示为：ψ = x + x 2 − y 2 。 试求： （1）与此相对应的速度势函数 ϕ ； （2）忽略质量力，求点（–2,4）和点（3,5）之间的压力差。 解： （1）速度势函数 ϕ
xc 的范围为：0.04～0.60m。
4-2 流体在圆管中流动时， “流动已经充分发展”的含义是什么？在什么条件下会发生充 分发展的层流，又在什么条件下会发生充分发展的湍流？ 答：当流体以均匀一致的流速在圆管中流动时，在管内壁周围形成边界层，且逐渐加厚， 在离进口某一距离（Le）处，四周的边界层在管中心汇合，此后便占有管的全部截面，而边 界层的厚度也维持不变，这时的流动称为充分发展了的流动。若边界层汇合时，流体的流动 为层流，则管内的流动为充分发展了的层流；若边界层汇合时的流体已是湍流，则管内流动 为充分发展了的湍流。 在 Red < 2000 ，L＞Le 的光滑管条件下，会发生充分发展了的层流；当 Red > 10000 ，L > Le 光滑管条件下会发生充分发展了的湍流。 4-3 已知二维平面层流流动的速度分布为 u x = u0 (1 − ecy ) ， u y = u y 0 (u y 0 < 0) ，式中 c 为 常数。试证明该速度分布是普朗特边界层方程式（4-13）的正确解，并以流动参数表示 c。 解： 由 u x = u0 (1 − ecy ) ， u y = u y 0 (u y 0 < 0) 可知
化工原理传热习题答案
化工原理传热习题答案化工原理传热习题答案传热是化工过程中非常重要的一环，它涉及到物质的能量交换和传递。
在化工工程中，我们常常需要计算传热过程中的各种参数，以便优化工艺和提高生产效率。
下面，我们将针对一些典型的传热习题进行解答，帮助读者更好地理解传热原理。
1. 一个半径为0.2 m的球形反应器，内部填充有固体颗粒，其表面温度为200 ℃，环境温度为25 ℃。
假设传热系数为10 W/(m2·℃)，求反应器表面每秒钟散失的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算球的表面积得到，即A=4πr^2。
代入半径r=0.2 m，可以求得A=0.502 m^2。
温差ΔT可以通过环境温度和表面温度的差值得到，即ΔT=200-25=175 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=10×0.502×175=876.75 W。
所以，反应器表面每秒钟散失的热量为876.75 W。
2. 一根长度为1 m、直径为0.05 m的圆柱形管道，内部流体温度为150 ℃，外部环境温度为30 ℃。
假设传热系数为50 W/(m2·℃)，求管道内部每秒钟传递的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算圆柱形管道的表面积得到，即A=2πrh+πr^2，其中h为管道的长度，r为管道的半径。
代入长度h=1 m，半径r=0.05 m，可以求得A=0.471 m^2。
温差ΔT可以通过内部流体温度和外部环境温度的差值得到，即ΔT=150-30=120 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=50×0.471×120=2826 W。
所以，管道内部每秒钟传递的热量为2826 W。
化工基础复习题及参考答案
A.壳程和管程B.管程C.壳程D.不确定
3
23.沸腾传热时,下列哪一种情况传热膜系数（给热系数）最大?（C）
A.泡核沸腾B.膜状沸腾C.强烈泡核沸腾D.液体沸腾
24.做传热实验时发现,空气在螺旋管内流动的α值比光滑管内的α值。（A）
A.大B.小C.相等D.不能判断
A.仅随位臵变，不随时间变B.仅随时间变,不随位臵变
C.既不随时间变,也不随位臵变D.既随时间变,也随位臵变
15.雷诺准数4000Re 2000时,流体的流动类型属于(C
A.滞流B.无法判断C.过渡流D.湍流
16.水连续地从内径为30mm的细管流入内径为90mm的粗管,则粗管内水的流速是细管的多少倍(A
A.越来越少B.越来越多C.基本不变D.先增多,后变少
7
62.硫铁矿在沸腾炉中焙烧的主要化学反应方程式为(B
A．2FeS 2＝2FeS＋S 2－Q
B．4FeS 2＋11O 2＝2Fe 2O 3＋8SO 2＋Q
C．S 2＋2O 2＝2SO 2＋Q
D．S＋O 2＝SO 2＋Q
63.硫酸工业中,制造原料气SO 2的核心设备是(C
A.升温;加压B.升温;减压C.降温;加压D.降温;减压
48.吸收速率公式中,当用P－P＊作吸收推动力时,其对应的吸收系数为（B）
A．l K B. G K C. X K D. L K
49. 20℃时,Xso 2＝0.0071,E值为0.245×107Pa,则此时与SO 2水溶液相平衡的气相
中SO 2分压力为（C）
X d不小于0.9，则最大流出液的量为(D
A．不能确定B.6 kmol/h C.9kmol/h D. 6.67kmol/h
化工-传热过程分析和换热器计算
9.2.2 间壁式换热器主要型式
1、套管式换热器
适用于传热量不大或流体流量不大的情形。
套管式换热器
优点
结构简单，可利用标准管件。
两种流体都可在较高温度和 压力下换热，传热系数大。
传热面积可根据需要增减。
缺点
单位换热面积金属耗量大， 价格较高。
检修、清洗不便。
2、壳管式换热器
间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。传热 面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封 装在外壳内。两种流体分管程和壳程。
在假设的基础上，并已知冷热流体的 进出口温度，现在来看图中微元换热 面dA一段的传热。温差为：
t t1 t2 dt dt1 dt2
t1 t1 dt1 t1
在固体微元面dA内，两种流体的换 热量为:
d kdA t
t2 dt2 t2
t2
对于热流体: 对于冷流体:
1 d qm1c1dt1 dt1 qm1c1 d
由于β值常常远大于1，而使η0β的值总是远大于1，这就使 肋化侧的热阻显著减小，从而增大传热系数的值。
9.1.4 临界热绝缘直径
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do ) 1
hidi 2 di hodo
圆管外敷保温层后：
Φ
l(t fi t fo )
1 1 ln( do1 ) 1 ln( do2 ) 1
本章要求掌握的内容：
定量：传热过程的计算；对数平均温差的计算； 间壁式换热器的设计计算及校核计算。
定性：掌握传热过程的热阻分析法；传热过程 强化与削弱措施。
9-1 传热过程的分析和计算
• 传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另 一侧流体中去的过程称传热过程。
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传热过程及换热器1.燃烧炉的平壁是一层耐火砖和一层普通砖砌成，内层耐火砖厚度为230mm ，外层普通砖厚度为240mm ，当达到定态传热时，测得炉内壁温度是700℃，外表面温度是100℃，为了减少热量损失，在普通砖外面加砌一层厚度为40mm 的保温材料，当定态后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
求加保温材料前后每平方壁面热损失是多少？耐火砖、普通砖、保温材料的热导率分别为1.163W·m -1·℃-1，0.5815W·m -1·℃-1，0.07W·m -1·℃-1。
解：根据多层平壁热传导公式：i iit Q A δλΣΔ=Σ 加保温材料前：Σt i =t 1-t n+1=700-100=600℃0.230.241.1630.58150.6105i i δλΣ=+= 26000.6105982.8W/m Q A == 加保温材料后：Σt i =t 1-t n+1=720-70=650℃0.230.240.041.1630. 1.18581500720.i i δλΣ=++= 2545W/m 1.186250Q A == 2.如习题1加保温材料后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。
解：加保温材料后，传热速率为：2545W/m 1.186250Q A == 根据平壁热传导公式：1211545t t Q Aδλ−== t 1=720；λ1=1.163W·m -1·℃-1，δ1=0.24m 代入上式解得：t 2=1110.23720545 1.1636211.Q t A δλ−⋅=−×=℃ 同理得 t 3=3430.0470545031.74.08Q t A δλ+⋅=+×=℃ 3.平壁炉的炉壁内层为120mm 厚的耐火材料和外壁厚度为230mm 建筑材料砌成，两种材料的导热系数为未知，测得炉内壁面温度为800℃，外侧壁面温度113℃，后来在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉以减少热损失，包扎后测得炉内壁面温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧温度为77℃，问包扎石棉后热损失比原来减少的百分数？解：包石棉材料前得传热速率1128001130.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包石棉材料后得传热速率2128004050.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包扎石棉后热损失比原来减少的百分数=21800405110.425=42.45%800113Q Q −−==−=− 4.φ50mm×5mm 的不锈钢管(λ1=16 W·m -1·K -1)外包扎厚度为30mm 的石棉(λ2=0.22 W·m -1·K -1),若管内壁温度为600℃，石棉外壁面温度100℃，求每米管线的热损失。
若要使温差保持不变，欲使热损失减少60%，在石棉层外再包一层保温材料(λ3=0.07 W·m -1·K -1)，求该保温材料的厚度为多少？解：(1)、11112()2(600100)=15011101ln ln ln 15400.22872.552W/m 0n n i ii t t Q r L r ππλ++−−==+∑ 5.用φ48 mm×3mm 的钢管(λ=45 W·m -1·K -1)输送0.304MPa 的饱和水蒸汽，外界空气为20℃，求不保温与包上30mm 厚的石棉时每米管长的热损失速率(空气的表面传热系数可取为，水蒸汽传热的热阻忽略。
解：查得0.304MPa 的饱和水蒸汽的温度为133.74℃ 143.7441111133.2()2(20)=14811081ln ln ln 45741420.224894W/m n n i ii t t Q r L r ππλ++−−==+∑ 6. φ50 mm×3mm 的钢管(λ=45 W·m -1·K -1)外包扎二层绝热材料，内、外层厚度分别为25mm 和40mm ，热导率分别为0.08 W·m -1·K -1及0.04 W·m -1·K -1。
若管内壁面温度为277℃，绝热材料外表面温度为57℃，求每米管长的热损失速率。
解：11112()2(57)=150110011801ln ln ln ln 45440.0278500.04100759.14W/m n n i ii t t Q r L r ππλ++−−==++∑ 7.某蒸汽管外径为100mm ，外面包有两层绝热材料，内层为50mm 厚的绝热材料A(λ=0.06 W·m -1·K -1)，外层为25mm 绝热材料B(λ=0.075 W·m -1·K -1)，若A 层内表面温度为175℃，B 外表面温度为38℃，计算每米管长的热损失及A ，B 交界面的温度。
解：11112()2(138)=120012501ln ln ln 0.061000.0757552009.22W/m n n i ii t t Q r L r ππλ++−−==+∑ 12112()2(7559.22W 1)=12001ln ln 0.06/0m 10n i ii t t Q x r L r ππλ+−−==∑1200ln0.0610017559.2266.062x π=−×=℃ 8.炼油厂在一列管换热器中用热油加热冷油。
管子规格为φ=38×3mm ，管程冷油的流速为1.1m·s -1从25℃加热到125℃，在定性温度下冷油的物性参数为，密度850kg·m -3，比热2.5kJ·kg -1·K -1，粘度2×10-3Pa·s ，热导率0.12 W·m -1·K -1。
求冷油的表面传热系数。
解：30.80.40.80.430.120.032 1.185025002100.023()(0.023()(0.0322100.12p C du d μλαμλ−−Ρ××==×××××× = 838.7 W·m -2·K -19.在一列管换热器中，用水蒸气加热原油。
管子规格φ=25×2.5mm ，管程原油的表面传热系数为1000 W·m -2·K -1，管内污垢层的热阻系数R h,1=1.5×10-3m 2·K·W -1；管外水蒸气加热原油，管外水蒸气的表面传热系数为10000 W·m -2·K -1，管外污垢热阻及管壁的热阻忽略不计，求传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。
解：以内表面为计算基础2131,1111388W m 12011.51010001000025h o o K K d R d αα−−−===⋅+×+++×i ⋅总热阻R=0.00258内表面热阻R 1=0.001占总热阻的百分数38.88%外表面热阻R o =0.00008占总热阻的百分数3.10%污垢层的热阻系数R h,1=1.5×10-3占总热阻的百分数58.2%以外表面为计算基础21301,11111310W m 252511 1.5101000202010000h o o K K d d R d d αα−−−===+××+++×i i ⋅⋅总热阻R=0.00323内表面热阻R 1=0.00125占总热阻的百分数38.70%外表面热阻R o =0.0001占总热阻的百分数3.10%污垢层的热阻系数R h,1=1.875×10-3占总热阻的百分数58.04%10.两湍流流动的流体在套管换热器中换热，第一流体对管壁的表面传热系数α1=233 W·m -2·K -1，管壁对第二流体的表面传热系数α2=407 W·m -2·K -1。
若忽略管壁和垢层的热阻，求下列情况传热系数各增加多少？(1).假定第一流体流速增加一倍，其余不变。
(2).假定第二流体流速增加一倍，其余不变。
解：αu ∵∝0.8第一流体流速增加一倍，其余不变。
α1=233 W·m -2·K -1，则α1`=20.8α1=406 W·m -2·K -1第二流体流速增加一倍，其余不变。
α2=407 W·m -2·K -1α2`=20.8α2=709 W·m -2·K -121122121121211233407148W m 11233407−−×=====⋅⋅++++i i K K αααααααααα (1)、''2121'21406407203W m 4064071−−×===⋅⋅++i K K αααα '203 1.37148K K == (2)、''2121'21233709175W m 2337091−−×===⋅⋅++i K K αααα '175 1.18148K K == 11.在管长为1m 的单程套管换热器中，用水冷却热油，两种流体并流换热，油的初温为150℃，终温为100℃；水的初温为15℃，终温为40℃。
欲用加长换热器管子的办法，使油的出口温度降至80℃，求此时的管长。
假设在两种情况下，油和水的质量流量、进口温度、物性参数和传热系数均不变化，热损失可忽略；换热器除管长外，其余尺寸也不变化。
解：油放热Q 放=(m s ·Cp)油·(T 1-T 2)水吸热Q 吸=(m s ·Cp)水·(t 2-t 1)热损失不计则Q 放=Q 吸，得：2112()()s s m Cp t t m Cp T T ⋅−=⋅−油水； 根据传热方程Q=KA t △m ；mQ K A t =Δ 未加长管子时2112()40150.5()150100s s m Cp t t m Cp T T ⋅−−===⋅−−油水 12112(15015)(10040)92.515015ln ln 10040m t t t t t Δ−Δ−−−Δ===Δ−−Δ℃ 加长管子后油和水的质量流量、进口温度、物性参数和传热系数均不变化。