化工原理试卷库

强化传热的途径有______________________、___________________、___________________。

（3分）增加传热系数；增加传热面积；增加温差对流传热的总热阻由热阻较一侧的对流传热所控制，总传热系数K总是接近与对流传热系数α较一侧流体的α值，欲提高K值，关键在于提高α较一侧的α值。

（填大或小）（3分）大；小；小工业上的过滤操作分为过滤和过滤两大类。

饼层；深床9、静止流体中颗粒的重力沉降分为_____ _个阶段.起初为_______________阶段,而后为___________阶段,终端速度____________。

（4分）两；加速；匀速； u t10、蒸汽冷凝方式主要分为________________冷凝与______________冷凝.工业上冷凝器的设计以________冷凝计算。

（3分）滴状；膜状；滴状11、叶滤机采用_____________洗涤法，洗涤速率_____________过滤终了时的过滤速率，而板框压滤机采用______________洗涤法，洗涤速率为过滤终了时滤液流率的_______________。

（4分）置换；等于；横穿；1/43、在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数为K=5×10-5m2/s，q e=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。

现拟用有38个筐的BMY50/810-25型板框压滤机处理此浆料过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。

试求：（1）过滤至筐内全部充满滤渣所需的时间；（5分）（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（5分）（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少m3滤饼计）。

（6分）解：ΔP= 3*105Pa K = 5*10-5m2/s qe = 0.01m3/m2 υ=0.08(1)框的体积= 38 *0.81 *0.81 *0.025 = 0.6233 m3滤框充满时滤液的体积：V= 0.6233*12.5 = 7.79125m3v2 + 2VVe = KA2θ7.791252 + 2 *7.79125* 0.01* 49.8636 = 5*10-5 *49.86362θθ= 550.8s(2)( dV/dθ)w = KA2/8(V+Ve)= 5*10-5 *49.86362/8(7.79125+0.01*49.8636)= 1.875*10-3m3/sθw = Vw/( dV/dθ)w= 415.6s(3)θ= θF + θw + θd = 550.8 + 415.6 + 15*60 = 1866.4sθ = 3600 V饼/T = 0.6233/(1866.4/3600) = 1.202 m3滤饼/h4、欲在直立式单程列管换热器的壳方将流量为0.35kg/s、温度为80℃的苯蒸气冷凝并冷却至30℃。

苯的冷凝潜热为394kJ/kg，液苯的比热容为1.8 kJ/(kg·℃)。

换热器由38根直径为Φ25×2.5mm、长度为2m的无缝钢管组成。

钢的导热系数为45 W/(m˙℃)。

苯蒸气在管外冷凝传热系数为αo1=1.4KW/(m2˙℃),液苯在管外传热系数为αo2=1.2 KW/(m2˙℃).冷却水在管内与苯呈逆流流动，其比热容为 4.18kJ/（kg·℃），其在管内的传热系数为αi=1.717KW/(m2˙℃),温度由20℃上升至30℃,试计算：（1）冷却水的流量；（2）该换热器能否满足要求。

计算时忽略污垢热阻和热损失。

（16分）w h = 0.35kg/s T1 = 80℃T2 = 30℃r = 394kJ/kg C ph = 1.8 kJ/(kg·℃)d0 = 25mm d i = 20mm S’= πd0 l=0.157m2S= 0.157*38 = 5.97m2λ=45 W/(m˙℃) αo1=1.4KW/(m2˙℃) αo2=1.2 KW/(m2˙℃).W c =? C pc = 4.18kJ/（kg·℃）αi=1.717KW/(m2˙℃)t1 =20℃t2 = 30℃(1) Q =w h r + w h C ph (T1-T2) = w c c pc (t1-t2 )0.31(394+1.8*50) = Wc * 4.18* (30-20) wc = 4.05Kg/s(2)换热器要求的热负荷Q = 169.4KJ1/ αo =/1αo1 + 1/αo2 = 1/1.4 + 1/1.2αo = 0.646 Kw /m2. ℃1/K = 1/ αo + b/λ d0/d m + d0/(d iαi)K = 427.6 W/(m2˙℃)实际达到的热负荷Q = KS Δtm = 427.6 * 0.157 * 38 * 30= 76.5 KJS’ = 169.4 * 10 3/ 427.6 *30 = 13.2 m2因此换热器不能满足要求。

5过滤的主要方式为___________、___________，工业生产中应用较多的是___________。

（3分）饼层过滤；深床过滤；饼层过滤6重力沉降中，K= 为层流区上限，K= 为牛顿区下限。

（2分）2.62 ；69.17流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为，其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为，在湍流主体中的传热方式为。

（3分）对流传热；传导；热对流；8为对某管道保温，现需将二种导热系数分别为λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1<λ2, δ1=δ2,则应将导热系数较的材料包于内层，更有利于保温。

（2分）小旋风分离器一般用来分离___________________物系；旋液分离器一般用来分离___________________物系。

（4分）固-气；液-固11 黑体的________________为1，镜体的_______________为1，透热体的________________为1，灰体的吸收率A随辐射线__________________而变。

（4分）吸收率；反射率；透射率；波长12 称为颗粒的比表面积，球形颗粒的比表面积为：。

（3分）单位体积颗粒的表面面积；6/d3、在实验室中于100kPa的表压下用一小型板框压滤机过滤含碳酸钙的水悬浮液，该压滤机只有一个框，过滤面积为0.12 m2，过滤200s后得滤液1.2L，又过滤200s得滤液0.6L。

若再过滤400s后得滤液多少L？（14分）解：ΔP= P0+100Kpa = 2.013*105Pa A = 0.12m2θ= 200s V1 = 1.2*10–3 m3θ= 400s V2 = 1.8*10–3 m3θ= 800s V3 = ?依据：v2 + 2VVe = KA2θ0.00122 + 2* 0.0012 *Ve = KA2 *200 (a)0.00182 + 2* 0.0018 *Ve = KA2 *400 (b)V32 + 2V3 Ve = KA2 *800 (c)由 (a)(b)可知 KA2 = 1.1 *10 –8Ve = 0.333* 10-3代入（c）V3= 2.65 *10-3m3因此ΔV= 2.65-1.8=0.85L4、在φ57×3mm的蒸汽管(管材的λ1＝45W/(m.K))外壁包了一层25mm厚，导热＝0.2W/(m.K)的石棉层。

蒸汽管的内壁温度为175℃，石棉层外表面温度系数λ2为50℃，试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。

现欲在石棉层外再加一层导热系数为0.07W/(m.K)的氧化镁保温材料，使热损失为原来的一半，设总温度差保持不变，试问此保温材料应多厚？（16分）解： r1= 2505mm r2 = 28.5mm r3= 53.5mm(1)Q= (t1-t3)/｛ (1/2πLλ1* ln r2/r1) + 1/2πLλ2 ln r3/r2｝L = 1m所以 Q = (175-50)/ ｛ 1/2π*45 ln28.5/25.5 + 1/2π*0.2 ln 53.5/28.5｝= 249 J/m(2)设氧化镁保温材料厚χmm249/2 = 125/｛1/2π*45 ln28.5/25.5 + 1/2π*0.2 ln 53.5/28.5 +1/2π*0.07 ln (53.5+χ)/53.5｝χ= 13.1mm2、燃烧炉墙壁由两种材料构成，已知t1=1000℃,t3=100℃,b1=2b2，导热系数λ1=0.5λ2；则t2=( )℃(a)360 (b)280 t1 t2 t3b有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。

在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最底应采用的流程为_______。

(a)气体走管外，气体并联逆流操作；(b)气体走管内，气体并联逆流操作；(c)气体走管内，气体串联逆流操作；(d)气体走管外，气体串联逆流操作。

c空气以u=20m/s的速度在圆形直管内作强制湍流，测得对流传热系数a i =100w/m2.k，当其它条件不变，而将速度变为u=40m/s，则a i变为( ) w/m2.k(a)100 (b) 174 (c) 200 (d)141b在换热器进、出口温度一定的情况下，冷、热流体的流动方式中，平均温度差最大的是（）。

（ a）逆流；（b）并流；（c）错流；（d）折流。

a8、蒸汽加热空气的实验中，紫铜管内空气的对流传热系数为50 w/m2.k，套管环隙蒸汽的对流传热系数为10000 w/ m2.k，忽略污垢热阻及管壁热阻，紫铜管规格为φ25×2.5mm，则基于紫铜管外侧的总传热系数为w/m2.k39用套管换热器将90℃的热油冷至60℃，热油流率为8000 kg/h，冷却水进口温度为25℃，水的流率为10000 kg/h，总传热系数K0=200 w/m2.℃，内管尺寸为Ф180×10mm，忽略热损失，Cp水=4.18 kJ/kg.℃；Cp油=3 kJ/kg.℃,计算： (1)水的出口温度（2）逆流平均温差（3）套管长度。

（15分）(1) t2Q=m s1c p1(t1-t2) =8000/3600×3×(90-60)=200 kwm s2c p2(t2- t1) = Qt2=Q/ m s2c p2 + t1=200/(4.18×10000/3600)+25=42℃（5分）(2) △t m△t m=(48-35)/ln(48/35)=41℃（4分）(3) LQ=K o S o△t m S o=200×103/(200×41)=21m2S o=лd o L L=21/(3.14×0.18)=42m （6分）3、保温良好的逆流列管换热器中，热空气在ф25×2.5mm的内管流动，温度由150℃降至70℃，管内空气对流传热系数为50W/m2.℃，冷水在壳程湍流，水温由30℃升至60℃，管外水对流传热系数为2000W/ m2.℃，水的流量为2000kg/h,忽略管壁及污垢热阻，比热数据为：Cp空气=1.01KJ/kg·K，Cp水=4.18 KJ/kg·K求：（1）空气流量（2）传热平均温度差∆（3）若管长为6m，管数n为多少？（16分）(1) Q==W c C pc(t2-t1)= W h C ph(T1-T2)=2000×4.18×30/3600=69.7kw,W h=3600×69.7/[1.01×(150-70)]=2757kg/h （5分）（2）△t1=150-60=90，△t2=70-30=40△t m =（△t1-△t2）/ln(△t1/△t2)=（90-40）/ln(90/40)=61.7℃(4分)（3）1/K=1/αo + d o /(αi d i)=25/(50×20)+1/2000 ,K=39w/m2·kQ=k o S o△t m ,S o=69.7×103/(61.7×39)=29m2nπd o L=S o ,n=29/(3.14×0.025×6)=62根（7分）4、传热的基本方式有、、；导热、热对流、热辐射2、在套管换热器实验中，管内为蒸汽冷凝，管外走冷水。