传热几传质学答案
传热学试题(附答案)
传热学试题(附答案)一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、在选择离心通风机时根据( )A、实际风量、实际风压B、实际风量、标准风压C、标准风量、实际风压D、标准风量、标准风压正确答案:B2、与平推流反应器比较,进行同样的反应过程,全混流反应器所需要的有效体积要( )A、大B、无法确定C、相同D、小正确答案:A3、某单程列管式换热器,水走管程呈湍流流动,为满足扩大生产需要,保持水的进口温度不变的条件下,将用水量增大一倍,则水的对流传热膜系数为改变前的( )A、1.149倍B、2倍C、不变D、1.74倍正确答案:D4、氯乙烯聚合只能通过( )A、阳离子聚合B、配位聚合C、自由基聚合D、阴离子聚合正确答案:C5、用离心泵向高压容器输送液体,现将高压容器改为常压容器,其它条件不变,则该泵输送液体流量( ),轴功率()。
A、不确定、不变B、增加、增加C、减小D、增加正确答案:B6、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、压力高的流体C、被冷却的流体D、不洁净或易结垢的流体正确答案:C7、某并流操作的间壁式换热气中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△tm=( )。
A、40℃B、30.8℃C、39.2℃正确答案:B8、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为( )A、釜式反应器B、具换热式固定床反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案:D9、离心泵最常用的调节方法是 ( )A、安装回流支路,改变循环量的大小B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、车削离心泵的叶轮正确答案:B10、当壳体和管速之间温度大于50℃时,考虑热补偿,列管换热器应选用( )A、固定管板式B、套管式C、浮头式正确答案:C11、下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置分离收率和分离流程顺序关系很大,顺序分离流程和前脱乙烷流程、前脱丙烷流程相比乙烯收率最高。
传热传质学第1章习题答案
1-15 The filament of a 150 W incandescent lamp is 5 cm long and has a diameter of 0.5 mm. The heat flux on the surface of the filament, the heat flux on the surface of the glass bulb, and the annual electricity cost of the bulb are to be determined.Assumptions: Heat transfer from the surface of the filament and the bulb of the lamp is uniform. Analysis:(a) The heat transfer surface area and the heat flux on the surface ofthe filament are26222/1091.1/191785.0150785.0)5)(05.0(m W cm W cmW A Q q cm cm cm DL A ×=======••ππ(b) The heat flux on the surface of glass bulb is222222/7500/75.01.2011501.201)8(m W cm W cmW A Q q cm cm D A =======••ππ(c) The amount and cost of electrical energy consumed during a one-year period is Electricity Consumption=yr kWh yr h kW t Q /438)/8365)(15.0(=×=Δ•Annual Cost=yr kWh yr kWh /04.35$)/08.0)($/438(=1-18 The inner and outer surface of a window glass are maintained at specified temperatures. The amount of heat transfer through the glass in 5 h is to be determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist since the surface temperature of the glass remain constant at the specified values. 2 Thermal properties of the glass are constant. Properties: The thermal conductivity of the glass is given to be../78.0C m W οκ=Analysis: Under steady conditions, the rate of heat transfer through the glass by conduction is W mC m C m W L T A Q cond4368005.0)310()22)(/78.0(2=−×⋅=Δ=•DDκThen the amount of heat transfer over a period of 5 h becomes(4.368/)(53600)78,624condQ Q T kJ s s kJ =Δ=×= If the thickness of the glass doubled to 1 cm, then the amount of heat transfer will go down by half to39,312 KJ.1-21 An electric resistance heating element is immersed in water initially at 20C D.The time it will take for this heater to raise the water temperature to 80C Das well as the convection heat transfer coefficients at the beginning and at the end of the heating process are to be determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist and thus the rate of heat loss from the wire equals the rate of heat generation in the wire as a result of resistance heating. 2 Thermal properties of water are constant . 3 Heat losses from the water in the tank are negligible.Properties: The specific heat of water at room temperature is )9(/180.4−−⋅=A Table C kg kJ C D. Analysis: When steady operating conditions are reached, we have W E Q generated 800==••.This is also equal to the rate of heat gain by water. Noting that this is the only mechanism of energy transfer, the time it takes to raise the water temperature from 20C Dto80C Dis determined to be hs sJ CC kg J kg Q T T mC t T T mC t Q T T mC Q inin in 225.5810,18/800)2080)(/4180)(60()()()(121212==−⋅=−=Δ−=Δ−=••D DThe surface area of the wire is200785.0)5.0)(005.0()(m m m L D A ===ππThe Newton’s law of cooling for convection heat transfer is expressed as )(∞•−=T T hA Q S . Disregarding any heat transfer by radiation and thus assuming all the heat loss from the wire to occur by convection, the convection heat transfer coefficients at the beginning and at the end of the process are determined to beC m W Cm W T T A Q h C m W Cm W T T A Q h s s DDDD⋅=−=−=⋅=−=−=∞•∞•22222211/2550)80120)(00785.0(800)(/1020)20120)(00785.0(800)(Discussion: Note that a larger heat transfer coefficient is needed to dissipate heat through a smaller temperature difference for a specified heat transfer rate.1-25 A spacecraft in space absorbs solar radiation while losing heat to deep space by thermal radiation.The surface temperature of the spacecraft is to be determined when steady conditions are reached.Assumption : 1 Steady operating conditions exist since the surface temperature of the wall remain constant at the specified values. 2 Thermal properties of the wall are constant.Properties : The outer surface of a spacecraft has an emissivity of 0.8 and an absorptivity of 0.3.Analysis : When the heat loss from the outer surface of the spacecraft by radiation equals the solar radiation absorbed, the surface temperature can be determined from[]44428244)0()/1067.5(8.0)/950(3.0)(K T K m W A m W A T T A Q Q Q s space S solar radabsorbed solar −⋅×××=××−==−••−•εσαCanceling the surface area A and solving for S T gives K T s 54.281=1-26 The roof of a house with a gas furnace consists of a 15-cm thick concrete that is losing heat to the outdoors by radiation and convection .The rate of heat transfer through the roof is to determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist. 2 The emissivity and thermal conductivity of the roof are constant.Properties: The thermal conductivity of the concrete is given to be 2/k W m C =⋅D. The emissivity of the outer surface of the roof is given to be 0.9.Analysis: In steady operation, heat transfer from the outer surface of the roof to the surroundings by convection and radiation must be equal to the heat transfer through the roof by conduction. That is,rad conv gs surroundin to roof cond roof Q Q Q +−−•••==,,The inner surface temperature of the roof is given to be C T in s D15,=.Letting out s T , denote the outer surface temperature of the roof, the energy balance above can be expressed as()()()()()()()(),,44,,,222,442824,()()15(2/)(300)0.1515/300100.9300 5.6710/273255s in s outs out surr s out surr s outs out s out T T Q kAh A T T A T T LC T Q W m C m mW m C m T Cm W m K T K K εσ••−−==−+−−=⋅=⋅−⎡⎤+×⋅+−⎣⎦D D DD DSolving the equation above using an equation solver (or by trial and error) givesW Q 450,25=•and C T out s D 64.8,=1-27 The backside of a thin metal plate is insulated, and the front side is exposed to solar radiation. The surface temperature of the plate is to be determined when steady operation is established.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist. 2 Heat transfer through the insulated side of the plate is negligible. 3 The heat transfer coefficient is constant and uniform over the plate. 4 Radiation heat transfer is negligible.Properties: The solar absorptivity of the plate is given to be 6.0=α.Analysis: When the heat loss from the plate by convection equals the solar radiation absorbed, the surface temperature of the plate can be determined from()()()10/30/8007.022−⋅=××−==••−•s s solar convabsorbed solar T A C m W m W A T T hA Q Q Q D D αCanceling the surface area A and solving for s T gives C T s D7.28= be slightly above the interface temperature.。
传热几传质学答案
第八章 热量传递的基本概念2.当铸件在砂型中冷却凝固时,由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙,气隙中的空气是停滞的,试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式? 答:热传导、辐射。
注:无对流换热3.在你所了解的导热现象中,试列举一维、多维温度场实例。
答:工程上许多的导热现象,可以归结为温度仅沿一个方向变化,而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例,大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体,如铸造时砂型的受热升温(砂型外侧未被升温波及)多维温度场:有限长度的圆柱体、平行六面体等,如钢锭加热,焊接厚平板时热源传热过程。
4.假设在两小时内,通过152mm ×152mm ×13mm (厚度)实验板传导的热量为 837J ,实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃,求实验板热导率。
解:由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为t xT At dxdT AQ ∆∆-=-=λλ873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说,其凝固成固体部分的两侧分别为砂型(无气隙)及固液分界面,试列出两侧的边界条件。
解:有砂型的一侧热流密度为 常数,故为第二类边界条件, 即τ>0时),,,(nt z y x q T =∂∂λ固液界面处的边界温度为常数, 故为第一类边界条件,即 τ>0时Τw =f(τ)注:实际铸件凝固时有气隙形成,边界条件复杂,常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水,锅底已有厚度为3mm 的水垢,其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2,试求金属锅底的最高温度。
解:热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热,由公式(9-11)知C q T 032.127110342400=⨯⨯==∆-λδ=∆T -=-121t t t 111℃, 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙,其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
【最新整理】传热与传质学-第三章-稳态热传导-new
(2)试用N表示通过复合平壁的热流密度和导热速率。
(3)N=10时,计算第5、6层平壁交界面处的温度。
分析:
tf1
➢ 按题意,一维、稳态h1 、平壁导热问题,第三类边界条件; t2
➢ 已知平壁相关尺寸、热导率;流体温度及对流换热系数;
t3
h2
dT dr
c1
T c1 ln r c2
T1 c1 ln r1 c 2 ; T 2 c1 ln r2 c 2
应用边界条件 获得两个系数
c1
T2 ln ( r2
T1 r1 )
;
c2Biblioteka T1(T2T1 )
ln r1 ln(r2 r1 )
T
T1
T2 ln(r2
T1 r1 )
ln(r
r1 )
将系数带入第二次积分结果
tf2
(1)当N=3时,请画出等效热网络图,并标明各部分热阻。
q
Tf 1 tf1
t1
t2
t3
t2
tf2 Tf 2
Rconv,1 三 Rc层 ond平,1 壁Rc的on稳 d ,2态R导con热d ,3 Rconv,2
各热阻:
Rconv,1
1 h1 A
Rconv,2
1 h2 A
L
Rcond ,1 k 1 A
RN 5,total
L
k 1
A
2
1 251
1 h1 A
0.5469K
/W
由于第5、6层平壁交界面处的温度可以表示为:
q Tf 1 T5,6 RN 5,total
因此,第5、6层平壁交界面处的温度为:
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传热与传质习题库目录一、传热 (1)(一)选择题 (1)(二)判断题 (4)二、传质 (5)(一)选择题 (5)(二)判断题 (9)答案 (10)模块二 热量传递(一)选择题1.导热系数的单位为( )。
A 、W/(m ⋅℃);B 、W/(m 2⋅℃);C 、W/(kg ⋅℃);D 、W/(S ⋅℃)。
2.夏天电风扇之所以能解热是因为( )。
A 、它降低了环境温度;B 、产生强制对流带走了人体表面的热量;C 、增强了自然对流;D 、产生了导热。
3.有一种30℃流体需加热到80℃,下列三种热流体的热量都能满足要求,应选( )有利于节能。
A 、400℃的蒸汽;B 、300℃的蒸汽;C 、200℃的蒸汽;D 、150℃的热流体。
4.工业生产中,沸腾传热应设法保持在( )。
A 、自然对流区;B 、核状沸腾区;C 、膜状沸腾区;D 、过渡区。
5.用120℃的饱和蒸汽加热原油,换热后蒸汽冷凝成同温度的冷凝水,此时两流体的平均温度差之间的关系为(∆t m )并流( )(∆t m )逆流。
A 、小于;B 、大于;C 、等于;D 、不定6.物质导热系数的顺序是( )。
A 、金属>普通固体>液体>气体;B 、金属>液体>普通固体>气体;C 、金属>气体>液体>普通固体;D 、金属>液体>气体>普通固体。
7.下列四种不同的对流给热过程:空气自然对流α1,空气强制对流α2(流速为3m/s ),水强制对流α3(流速为3 m/s ),水蒸汽冷凝α4。
α值的大小关系为( )。
A 、α3>α4>α1 >α2;B 、α4>α3>α2>α1;C 、α4>α2>α1>α3;D 、α3>α2>α1>α48.换热器中冷物料出口温度升高,可能引起的有原因多个,除了( )。
A 、冷物料流量下降;B 、热物料流量下降;C 、热物料进口温度升高;D 、冷物料进口温度升高9.用120℃的饱和水蒸汽加热常温空气。
传热与传质学第十四章 对流传质
(三)卡门类比
卡门假定紊流流动是由层流底层、过 渡层和紊流核心组成的,从而导得质量传 递的卡门类比为: j Re Sc M Sh ( 14 15 ) 1 5 Sc 1 5j Sc 1 ln M 6 当Sc=1时,变为雷诺类比式(14-13)。
cf:边界层动量传递的摩擦阻力系数。
St= α/(ρu∞cp)= cf/2=jM
(14-12)
St= α/(ρu∞cp)= cf/2=jM (14-12) jM称为动量传递的j因子 jM = cf/2 jH称为热量传递的j因子 jH = St= α/(ρu∞cp) 同理,在Sc=1时用质量传递和动量传递进行 类比可以得到: jD StD=kc/ u∞ = cf/2=jM (14-13) jD称为质量传递的j因子 jD = StD=kc/ u∞ 在Pr=1和Sc=1的情况下有: St=StD =jM = cf/2
传质膜系数kc
• 传质膜系数kc是这两种作用的综合指标。 • 影响对流传质的因素 ( 类似前面的对流换热):
如流动原因、流动状态、流体物性、壁面几 何参数等都会影响对流传质过程,由此可见它 是一个比较复杂的物理现象。
对流传质研究方法
• 三传(动量、热量、质量)类比法 • 目的:cf α和 kc的关系
在紊流中总切应力可表示成: τ=τl-τt (14-7) 式中τl——层流切应力,即μdu/dy; τt ——紊流切应力。
引入普朗特混合长度假说可以证明:
t
' ' uyux
du l dy EM dy 紊流动量扩散系数
2 du
2
du EM l dy
NH
O 2
高等传热学部分答案
7-4,常物性流体在两无限大平行平板之间作稳态层流流动,下板静止不动,上板在外力作用下以恒定速度U 运动,试推导连续性方程和动量方程。
解:按照题意0,0=∂∂=∂∂=xv y v v 故连续性方程0=∂∂+∂∂yv x u 可简化为0=∂∂xu因流体是常物性,不可压缩的,N-S 方程为 x 方向:)(12222yu x u v y p F y u v x u u x ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρρ 可简化为022=∂∂+∂∂-yv x p F x ηy 方向)(12222yv x v v y p F y v v x v u y ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρρ 可简化为0=∂∂=ypF y8-3,试证明,流体外掠平壁层流边界层换热的局部努赛尔特数为12121Re Prx Nu r =证明:适用于外掠平板的层流边界层的能量方程22t t t u v a x y y∂∂∂+=∂∂∂ 常壁温边界条件为0w y t t y ∞==→∞时,时,t=t引入量纲一的温度wwt t t t ∞-Θ=-则上述能量方程变为22u v a x y y∂Θ∂Θ∂Θ+=∂∂∂引入相似变量12Re ()y yx x ηδ===有11()(()22x x xηηηηη∂Θ∂Θ∂''==Θ-=-Θ∂∂∂()y y ηηη∂Θ∂Θ∂'==∂∂∂;22()U y x ηυ∞∂Θ''=Θ∂ 将上三式和流函数表示的速度代入边界层能量方程,得到1Pr 02f '''Θ+Θ=当Pr1时,速度边界层厚度远小于温度边界层厚度,可近似认为温度边界层内速度为主流速度,即1,f f η'==,则由上式可得Pr ()2d f d η''Θ'=-'Θ,求解可得 11()()Pr 2Pr(0)()erf ηηπΘ='Θ=则12120.564RePrx xNu =8-4,求证,常物性不可压缩流体,对于层流边界层的二维滞止流动,其局部努赛尔特数满足10.4220.57Re Pr x Nu =⋅证明:对于题中所给情况,能量方程可表示为22u v x y yθθθα∂∂∂+=∂∂∂其中,,,()u v y x ψψψθθηθ∂∂==-===∂∂ 故上式可转化为Pr02θζθ'''+⋅⋅= 经两次积分,得到0000Pr [exp()]2()Pr [exp()]2d d d d ημμζηηθμζηη∞-=-⎰⎰⎰⎰ 定义表面传热系数s x s q h T T ∞=-,则(0)q '= 进一步,进行无量纲化处理,引入局部努赛尔特数12(0)Re x x x h x Nu k ⋅'===其中1200Re (0)Pr [exp()]2x d d μθζηη∞'=-⎰⎰ 针对层流边界层的条件,查由埃克特给出的计算表如下:不同Pr 数下,常物性层流边界层,12Re x Nu -⋅的值故可看出,12Re x Nu -⋅=常数,进而,12()=x h xu k υ-∞⋅=1常数C ,由1m u C x ∞=⋅,得11212m C kh xυ-=⋅对于二维滞止流,m=1,则h 也为常数,从x=0到x 处的平均热导率h m 定义为1xm h hdx x =⎰故11112212120121m m x m C k C k h x dx x x m υυ--=⋅=⋅⋅+⎰, 则21m h h m =+,由此可看出, 在m=1时,努赛尔特数的近似解可以很好的表示为10.4220.57Re Pr x Nu =⋅ 同样的,我们也可以得到三维滞止流的近似解10.4220.76Re Pr x Nu =⋅9-1,试证明:圆管内充分发展流动的体积流量可表示为: ()0408p p Lr V i -=μπ9-2,常物性不可压缩流体在两平行平板间作层流流动,下板静止,上板以匀速U 运动,板间距为2b ,试证明充分发展流动的速度分布为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=b y b y dx dp b b y U u 2222μ 证:二维流体质量、动量方程0=∂∂+∂∂yvx u ① ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂2222)(y u xu x py u v x u u μρ ②⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂2222)(y v xv y py v v x v u μρ ③ 在充分发展区,截面上只有沿流动方向的速度u 在断面上变化,法向速度v 可以忽略,因此可由方程①得:0=v ,0=∂∂xu④ 将式④代入③得到,0=∂∂yp,表明压力P 只是流动方向x 的函数,即流道断面上压力是均匀一致的进一步由式②得,t cons y udx dp tan 22=∂∂=μ ⑤相应的边界条件:Uu b y u y ====,20,0对⑤积分得:11C y dx dpyu +=∂∂μμ21221C y C y dxdp U ++=μ ddp b b u C μ-=21,02=C ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⇒b y b y dx dp b b y U u 2222μ1. 强迫流动换热如何受热物性影响?答:强迫对流换热与Re 和Pr 有关;加热与对流的粘性系数发生变化。
传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】
总复习题基本概念 :•薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----.•传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------.•导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 .•对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 .•对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------.•强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 .•自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 .•流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----.•温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----.•热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------.•辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 .•单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ范围内的辐射能量 .•立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 .•定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----.•传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.•分子扩散传质 : 静止的流体中或在垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中的传质 , 有微观分子运动所引起 , 称为 ----.•对流流动传质 : 在流体中由于对流掺混引起的质量传输 .•有效辐射 : 单位时间内 , 离开所研究物体单位表面积的总辐射能 .•灰体 : 单色吸收率 , 单色黑度与波长无关的物体 .•角系数 : 有表面 1 投射到表面 2 的辐射能量 Q 1 → 2 占离开表面 1 的总能量 Q 1 的份数 , 称为表面 1 对表面 2 的角系数 .•辐射换热 : 物体之间通过相互辐射和吸收辐射能而产生的热量交换过程 .填空题 :•当辐射投射到固液表面是表面辐射,投射到气体表面是 ---------- 辐射。
传热学习题(含参考答案)
传热学习题(含参考答案)一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、某厂已用一换热器使得烟道气能加热水产生饱和蒸汽。
为强化传热过程,可采取的措施中( )是最有效,最实用的A、提高水的流速B、在水侧加翅片C、换一台传热面积更大的设备D、提高烟道气流速正确答案:D2、分子筛对不同分子的吸附能力,下列说法正确的是( )A、分子越大越容易吸附B、分子极性越弱越容易吸附C、分子越小越容易吸附D、分子不饱和度越高越容易吸附正确答案:D3、生物化工的优点有( )。
A、选择性强,三废少B、前三项都是C、能耗低,效率高D、反应条件温和正确答案:B4、有一种30℃流体需加热到80℃,下列三种热流体的热量都能满足要求,应选( )有利于节能A、150℃的热流体B、200℃的蒸汽C、300℃的蒸汽D、400℃的蒸汽正确答案:A5、下列物质不是三大合成材料的是( )。
A、塑料B、尼龙C、橡胶D、纤维正确答案:B6、若固体壁为金属材料,当壁厚很薄时,器壁两侧流体的对流传热膜系数相差悬殊,则要求提高传热系数以加快传热速率时,必须设法提高( )的膜系数才能见效A、无法判断B、两侧C、最大D、最小正确答案:D7、下列阀门中,( )不是自动作用阀。
A、闸阀B、止回阀C、疏水阀D、安全阀正确答案:A8、对于反应级数n大于零的反应,为了降低反应器体积,选用( )A、全混流反应器接平推流反应器B、全混流反应器C、循环操作的平推流反应器D、平推流反应器正确答案:D9、当提高反应温度时,聚合釜压力会( )。
A、不变B、增加至10kg/cm2C、降低D、提高正确答案:D10、安全阀应铅直地安装在( )A、容器与管道之间B、气相界面位置上C、管道接头前D、容器的高压进口管道上正确答案:B11、环氧乙烷水合生产乙二醇常用下列哪种形式的反应器 ( )A、管式C、固定床D、鼓泡塔正确答案:A12、为了减少室外设备的热损失,保温层外所包的一层金属皮应该是( )A、表面光滑,颜色较浅B、上述三种情况效果都一样C、表面粗糙,颜色较浅D、表面粗糙,颜色较深正确答案:A13、离心泵设置的进水阀应该是( )。
传热与传质传动试题二答案
传热与传质传动试题二答案1. 简答题:(1)导热系数是指物质在单位时间内传热的能力,单位是W/(m·K)。
(2)对流传热是指通过流体介质进行热量传递的过程,导热和对流传热相比,对流传热通常更快、更强。
(3)热辐射是指物体发出的热能以电磁波的形式传播。
(4)传质传动是指物质在不同相或不同物体之间进行质量传递的过程。
(5)浓度梯度是指单位体积内的物质质量的变化与位置变化之间的比值。
(6)扩散是指物质在浓度梯度的驱动下由高浓度区向低浓度区传递的过程。
2. 计算题:温度传导的热流量计算公式为:$\dot{Q} = \frac{{kA \Delta T}}{{L}}$其中,$\dot{Q}$表示热流量,$k$表示导热系数,$A$表示传热面积,$\Delta T$表示温度差,$L$表示传热距离。
给定条件:$k = 2 W/(m \cdot K)$,$A = 0.5 m^2$,$\Delta T = 100 K$,$L = 0.1 m$代入公式得:$\dot{Q} = \frac{{2 \cdot 0.5 \cdot 100}}{{0.1}} = 1000 W$因此,热流量为1000W。
3. 分析题:在对流传热过程中,流体动力学性质对传热的影响是显著的。
流体的流速、流态和流道形状等因素都会影响传热效果。
例如,在自然对流传热中,流速较慢,因此传热效果相对较差;而在强制对流中,流速很大,传热效果会更好。
此外,流体的传热性质也会影响传热效果。
不同流体的导热系数不同,因此在相同温度差下,不同流体的传热能力也不同。
总之,流体动力学性质和传热性质是影响对流传热的重要因素,需要在传热过程中进行综合考虑。
4. 应用题:根据浓度梯度的扩散速率公式:$J = -D \frac{{dC}}{{dx}}$其中,$J$表示扩散速率,$D$表示扩散系数,$C$表示浓度,$x$表示位置。
给定条件:$D = 0.1 m^2/s$,$C = 2 mol/m^3$,$x = 0.5 m$,$\frac{{dC}}{{dx}} = -5 mol/(m^4)$代入公式得:$J = -0.1 \cdot (-5) = 0.5 mol/(m^2 \cdot s)$因此,扩散速率为0.5 mol/(m^2 · s)。
传热传质学模拟试题之二
传热学复习题之三一、简答下列各题(每小题5分,共80分)1.某仪表厂生产的测温元件说明书中给出了其时间常数的具体数值,你对此有何看法?2.何谓重辐射面?它有何显著的特性?在辐射换热中起什么作用?并举出一个工程实例。
3.夏天当午烈日下,地面一块铁板的温度与空气中的温度是否一样?并从能量平衡的角度说明你的观点。
4.用多层蒸笼蒸馒头,蒸笼内各层之间仅用钢丝相隔,试问蒸笼里的馒头哪一层最先熟?为什么?如果顶部不盖盖子,结果又是怎样?5.太阳能集热器的集热板经常覆盖一层选择性涂层,使吸收阳光的能力比本身辐射能力高10倍左右,试问这一现象是否基尔霍夫定律(善于吸收者必善于辐射)矛盾?为什么?6.何为有效辐射?为何提出此概念?7.同一流体流两根不同的管道,a 管的直径为b 管的1/2,a 管的流量为b 管的两倍,试问:①两管内流态是否相似?为什么?②如不相似,在流量上采取什么措施使其相似?8.外掠平板流动,边界层厚度随着运动粘度的增大应作怎样的变化?随着雷诺数的增大应作怎样的变化?9.复合换热与传热过程的概念有何差异,他们之间有无联系?10.有一台油水换热器,水与油分别在管内外作强迫对流换热,在改变水速(u 水)和改变油速(u 油)时11和分12商,即:13.试述顺流和逆流换热器的区别和优缺点?14.管内强制对流换热可分哪几个区域,大致如何划分?15.从传热学的观点看,为什么暖气片一般都放在窗户的下面?16.何谓灰体?灰体的概念对计算辐射换热有何意义? ?)(?,)(,2,22=∆=∆∆j i j i y x t二、综合计算题(70分)1.一侧面绝热的棒,一端x=0处温度为t 0,另一端x=L 处温度为t 1,该棒的横截面积按线性规律变化)/1(0L x f f x +=,f 0为x=0处的截面积,材料的导热系数 λ=λ0exp (t/t 0), 试推导通过该棒的热流量。
(此题12分)2.一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行:,在热流体从t 1′=360℃冷却到t 1″=300℃,冷流体从进口t 2′=30℃到出口t 2″=200℃,热流体的质量流量和比热的乘积2500w/℃,传热系数K=800 w/(m 2℃)。
传热学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
传热学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.Nu(努塞尔)准则反映了:()答案:对流传热强度2.对流传热以( )作为基本计算式。
答案:牛顿冷却公式3.传质过程Schmidt数Sc的表达式为动力粘度比上扩散系数。
答案:错误4.热扩散率、动力粘度、质扩散率都具有相同的量纲。
答案:错误5.求解有化学反应的流体传质的对流传质系数时,求解路线与无化学反应时不相同。
答案:正确6.求解湍流的对流传质系数可以通过量纲分析或类比法。
答案:正确7.求解对流传质速率 Na 的关键是确定对流传质系数。
答案:正确8.当流体流过固体壁面时,若流体与壁面处的浓度不同,则浓度梯度自壁面向流体主体逐渐增大。
答案:错误9.下列哪个不是影响对流传热的主要因素?( )答案:壁面发射率10.对于Pr数,下列说法哪个是错误的?()答案:它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度11.温度不同部分相互混合的宏观对流运动引起的热能传递现象称为()。
答案:对流传热_对流_热对流12.由A、B两种气体所构成的混合物中,A与B的扩散系数相等。
答案:正确13.混合物中某组分i的质量占混合物总质量的分数称为该组分的质量分数。
答案:正确14.湍流边界层由()三层组成。
答案:过渡层_湍流核心_层流底层15.传质现象出现的原因可能有()。
答案:浓度梯度_温度梯度_速度梯度_压力梯度16.冬天穿蓬松轻质的羽绒服通常要比厚重的棉衣更_____(请填“冷”或者“暖”)。
答案:暖17.因为对流换热的强度只取决于贴壁面处的温度梯度,那么流体温度场不会影响换热的强度。
答案:错误18.传热过程就是热量传递过程。
答案:错误19.热对流就是对流换热。
答案:错误20.热量传递必须有温差存在。
答案:正确21.把衣服放在室外晾晒,有风比无风天气下衣服干的更快,是因为风把衣服中的水蒸气带走了。
答案:错误22.发动机燃烧室壁面的热流密度的单位是()答案:__23.以下为物体发射率的影响因素的是()。
传热与传质学-第三章-稳态热传导-new
T T 1 dT 1 2 ; dr ln(r2 r1 ) r
T1 T2 1 d 2T dr 2 ln(r2 r1 ) r 2
若 T1 T2 :
若 T1 T2 :
d 2T 0 2 dr
d 2T 0 2 dr
向下凹
向上凸
单层圆筒壁,第三类边界条件,稳态导热
T
h1
Tf 1
T1 T2
第二层:q
第 i 层:q
Aki l (Ti Ti 1 ) Ti 1 Ti q '' i li ki
多层、第三类边条
T
Tf1 T1 h1
Tf 1 Tf 2 q n li 1 1 h1 A i 1 ki A h2 A
对流热阻
T2
T3
k1 L1 k2 k3 L 2 L3 T4 Tf2 h2 q
W W m
T1 T2 k1 T3 k2 T4 k3
T1 Tn 1 q' n ri 1 1 ln ri i 1 2 ki
T1
通过单位长度圆筒壁的热流量
Rt1
T2
Rt2 q
T3
Rt3
T4
多层圆筒壁
Tf 1 Tf 2 q' n ri 1 1 1 1 ln 2 h1 r1 i 1 2 k i ri 2 h2 rn 1
一维、稳态、无内热源、常物性:
d dT (r )0 dr dr
(a)
第一类边界条件:
r r1时 T T1 r r2时 T T2
对上述方程(a)积分两次:
第一次积分 第二次积分
dT r c1 dr
T c1 ln r c2
传热传质基本原理答案
传热传质基本原理答案
传热传质是指物质中热量和物质的传递过程。
它是由于不同温度或浓度的物质之间存在的热量和物质的梯度而发生的。
传热传质的基本原理包括三种传递方式:传导、对流和辐射。
传导是指热量或物质通过物体内部分子之间的碰撞传递。
当两个接触的物体温度不同时,高温物体的分子会传递热量到低温物体的分子,直到两个物体温度达到平衡。
传导的速率与物体的导热性质有关,导热性能越好,传导速率越快。
对流是指热量或物质通过流体运动传递。
当流体受到外界热源或冷源的加热或冷却时,流体会发生热胀冷缩,形成对流流动。
这种流动可分为自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是由密度差引起的,强制对流是通过外界力推动的。
辐射是指热量通过电磁波辐射传递。
所有物体都会以一定的方式发射热辐射,辐射的强度与物体的温度有关。
较高温度的物体会有较高的辐射能力,而辐射能量在空间中以光线的形式传播,可以通过真空传递。
传热传质的基本原理可以应用于各种工程领域,如热传导导热器、对流传热换热器和辐射加热设备等。
掌握这些基本原理,可以帮助人们更好地理解和设计传热传质系统,提高能量利用效率。
传热学答案 第七版 章熙民(完整版)
传热学答案第七版章熙民(完整版)1. 引言在工程领域中,传热学是一个重要的学科领域。
它研究传热现象和传热的基本规律,可以帮助我们优化工程设计和提高能源利用效率。
本文档提供了《传热学答案第七版章熙民》的完整版答案,以供学习和参考。
2. 传热基本概念传热学的基本概念包括热传导、对流传热和辐射传热。
热传导是指热量通过物质的分子间传递,其速率取决于物质的导热性质和温度梯度。
对流传热是指热量通过流体的对流传递,其速率取决于流体的速度、温度差和流体的性质。
辐射传热是指热量通过电磁波辐射传递,与热源和接收器之间的距离、温度差和表面特性相关。
3. 热传导热传导是物质内部热量传递的一种方式。
在不同材料中,热传导的速率不同。
常用的热传导方程是傅里叶定律,它描述了热传导速率和温度梯度之间的关系。
热传导系数是一个材料的物理特性,它反映了该材料导热性能的优劣。
4. 对流传热对流传热是通过流体的运动实现热量传递的一种方式。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种情况。
自然对流是指由于密度差异引起的流体的运动。
强制对流是指通过外部力来驱动流体的运动,例如风扇、泵等。
在对流传热中,对流传热系数是一个重要的参数,它描述了流体传热的能力。
5. 辐射传热辐射传热是热量通过电磁波辐射传递的一种方式。
所有物体都会发出辐射,且辐射强度与物体的温度有关。
辐射传热可以通过斯特藩-玻尔兹曼定律来描述,它表明辐射热流密度与物体的表面温度的四次方成正比。
6. 热传导方程热传导方程是描述热传导现象的数学方程。
对于稳态热传导,热传导方程可以简化为拉普拉斯方程。
在热传导方程中,温度分布是一个解析求解问题,常用的求解方法有分离变量法、变换法和有限差分法等。
7. 传热器件与传热设备传热器件是用于实现热量传递的装置,例如换热器、散热器等。
传热设备是指利用传热器件来完成特定传热任务的装置,例如锅炉、冷却塔等。
传热器件和传热设备的设计和选择需要考虑传热效率、压降、材料选择等多个因素。
(完整版)反应工程总复习题(答案)
(完整版)反应⼯程总复习题(答案)化学反应⼯程试题答案⼀、单选题:(共60⼩题,每题0.5分)1、化学反应⼯程是研究如下问题的学科:(A)A、化学反应器⼯程问题B、化⼯单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应⼯程研究的对象是:(A)A、化学反应器B、单元操作C、化⼯流程D、化学⼯艺3、连续操作的反应器的独⽴变量为(C)A、浓度B、反应时间C、反应器体积⼤⼩4、理想混合的间歇反应器的独⽴变量为(B)A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独⽴变量是:(C)A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括:(A)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(D)A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(D)A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件:(A)A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某⼀操作点是稳定的定常态操作点,则该操作状态具有的特点是:(C)A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进⾏⼀级不可逆反应,最多可以有⼏个定常态操作点?(D)A、0B、1C、2D、3E、412、对于反应级数⼤于零的反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(C)A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于⾃催化反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成⽴的:(B )A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率⼤于放热速率C 、移热速率⼩于放热速率15、对于级数⼤于零的⾃催化反应,其动⼒学线(()A A x ~r 1-)⼀般存在⼀个极值,下述情况哪种容积效果最⾼?(D )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数⼩于零的反应,下述情况哪种容积效果最⾼?(A )A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应,下述哪种操作⽅式的容积效果最⾼?(A )A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进⾏恒温、恒压等分⼦⽓相反应时,空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(A )A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器⼤⼩之间下述说法哪些正确?(B )A 、与反应器⼤⼩有关B 、与反应器⼤⼩⽆关C 、不确定22、在对间歇反应器进⾏设计时,反应器体积⼤⼩与下述哪个因素有关?(B )A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差98.02=θσ,则反应器可近视为:(B )A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差02.02=θσ,则该反应器可近视为:A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,⼀般情况下当Bε过⼤时,会导致流体如下现象产⽣:(B)A、床层压降变⼤B、沟流现象C、床层热点26、采⽤平推流和全混流反应器进⾏任意级数的反应,若反应空时相等,则平推流反应器出⼝转化率与全混流反应器的出⼝转化率之间的⼤⼩关系:(C)A、总是⼤于B、总是⼩于C、不能确定27、若脉冲法测得⼀反应器存在流体质点停留时间分布,则:(C)A、⼀定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、若⽓固多相催化反应为内扩散过程所控制,可以通过下述哪种⽅法措施减⼩内扩散对反应速度的影响:(B)A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径29、若⽓固多相催化反应为外扩散过程所控制,可以通过下述哪种⽅法措施减⼩外扩散对反应速度的影响:(C)A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径30、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、提⾼流体线速度B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径31、若⽓固多相催化反应器内存在壁效应现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(C)A、增⼤催化剂粒径B、减⼩反应器直径C、增⼤反应器直径32、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、增⼤催化床层直径B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径33、当分⼦扩散的平均⾃由程⼤于催化剂微孔直径时,分⼦在微孔中的扩散为:(A)A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散34、当分⼦扩散的平均⾃由程⼩于催化剂微孔直径时,分⼦在微孔中的扩散为:(B)A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与催化剂的颗粒直径有关,当颗粒直径增⼤时,内表⾯利⽤率:(B)A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与反应温度有关,反应温度提⾼,内表⾯利⽤率:(A)A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,⾼温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,中温区交点具有如下特征:(B)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点,低温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0,则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲⽰踪法测得的实验数据计算得⽅差2θ为:(A)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流;a、b、c、d代表四个操作点;L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线,则曲线L1代表的含义为:(B)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线42、如上图,曲线L2代表的含义为:(A)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线43、如上图,曲线L3代表的含义为:(C)A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线44、如上图,a点的转化率与d点的转化率之间的关系为:(B)A、x a>x dB、x aC、x a=x d45、如上图,b点与c点之间存在如下关系:(C)A 、x b >x cB 、x bC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度:(C )A 、越⼤B 、越⼩D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度:(B )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变D 、不确定48、移热速率⼤于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的:(B )A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?:(B )A 、提⾼线速度B 、提⾼床层空隙率C 、提⾼催化剂的⽐表⾯积50、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越⼤,则梯尔模型值越⼤,内扩散影响程度越则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变51、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越⼤,催化剂颗粒的有效系数则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变52、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若反应物在粒内有效扩散系数越⼤,催化剂颗粒的有效系数则:(A )A 、越⼤B 、越⼩C 、不变53、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应,可以⽤梯尔模数值(ev s D k R =φ)的⼤⼩来判断内扩散的影响程度,若所进⾏的化学反应速率越快,催化剂颗粒的有效利⽤系数则:(B )A 、越⼤B 、越⼩54、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种说法是合理的:(B )A 、返混程度⼤的优于返混程度⼩的B 、返混程度⼤的劣于返混程度⼩的C 、相同55、在⼀定温度下达到定常态的⽓固多相催化反应,粒外扩散速率总是粒内化学反应速率:(C)A、⼤于B、⼩于C、等于56、对于多段绝热固定床反应器,采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了(A)A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、若⽓固多相催化反应速率被内扩散所控制,则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为:(C)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS58、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制,则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为:(A)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所⽰,在图中A-H各点中:反应速率为零的点为:(A)(A)A和B和C (B)D和E和F (C)G和H60、如上图,在D、E、F三点中,反应速率由⼤到⼩的顺序为:(A)(A)D>E>F (B)D⼆、多选题(共20⼩题,每题1分)1、⼀个反应器的特性⼀般从如下哪⼏个⽅⾯进⾏描述?(BCE)A、体积⼤⼩B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括:(BC )A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时,下列哪些说法是正确的:(BC )A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零4、在对间歇反应器进⾏物料衡算时,下⾯哪些量为零:(AB )A 、流⼊量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括:(AC )A 、瞬间理想混合B 、返混程度最⼩C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括:(BD )A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为空间7、其⼀级不可逆反应在CSTR 中进⾏时可能有1⾄3个定常态操作点,则稳定的操作点可能有⼏个?(ABC )A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种⽅式来有效消除固定床反应器的壁效应现象:(BC )A 、增⼤催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增⼤反应器直径D 、提⾼反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数,⼀般情况下当B ε过⼤或床层填充不匀时,会导致流体产⽣:(ABC )A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(AB )A 、减⼩催化剂粒径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤反应器直径11、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(AB )A 、增⼤催化床层直径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤催化剂粒径12、⽓固多相催化反应本征动⼒学的推导⼀般涉及到下列哪些项?(ACD )A 、表⾯吸附B 、内扩散C 、表⾯反应D 、表⾯脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?:(BC )A、提⾼流体线速度B、减少流体线速率C、提⾼床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出⼝转化率时可采⽤NANNkx+-=τ111公式进⾏计算,该公式必须满⾜三个条件,它们是:(ABD)A、各釜温度⼀致B、各釜体积相同C、⼀级可逆反应D、⼀级不可逆反应15、如图所⽰ABC为某可逆放热⽓-固相催化反应的平衡曲线,DEF为最佳温度曲线,则反应速度为零的点包括:(be)a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反应器,采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了:(AB)A、消除轴向温度梯度B、提⾼反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种做法是合理的:(BC)A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提⾼⽓固多相催化反应催化剂的有效利⽤系数的⽅法包括如下哪⼏项?(ACD)A、提⾼反应温度B、增⼤催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制,且所进⾏的催化反应为快反应,C AG代表主体浓度,C AS代表催化剂颗粒外表⾯浓度,下⾯的哪⼏项是合理存在的?(AC)A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选⽤的反应器包括:(ABD)A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题(共20⼩题,每题0.5分)1、装置结构、尺⼨、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等,从⽽改变反应的动⼒学特性。
传热和传质基本原理习题详解
传热和传质基本原理习题详解传热和传质是热力学的重要内容,其中传热是指热量的传递,而传质是指物质的传递。
在具体应用中,这两个过程经常同时发生。
下面是一些关于传热和传质基本原理的习题及其详解:传热习题:1. 一个铁锅的底部在火上加热,温度逐渐升高。
画出热量从火源传递到铁锅中的示意图,并简要解释热量传递的方式。
解答:示意图应该包括火源、热量传递的路径以及铁锅。
热量传递的方式主要有三种:传导、对流和辐射。
- 传导:铁锅底部与火源直接接触,热量通过铁的传导逐渐向上传递。
- 对流:热的气体或液体从火源周围层流动到铁锅,将热量传递到锅中其他部分。
- 辐射:火源释放出的热辐射能够直接穿过空气传递到锅底。
2. 太阳能作为一种可再生能源,是地球上最重要的能量来源之一。
简要解释太阳光的热量是如何通过辐射传递到地球上的。
解答:太阳光通过辐射传递热量到地球上。
太阳发出的光包含多种频率的电磁波,其中包括可见光和红外线。
云层、大气和地表会吸收部分太阳光,然后释放出热辐射。
这些热辐射会向地球表面传递,使地表温度升高。
传质习题:1. 在冬天,房间里的空气冷而干燥,而在夏天,室外空气炎热多湿。
解释冬夏两季空气湿度变化的原因。
解答:冬季室内空气的湿度相对较低是因为冷空气无法含有大量水汽,且室内加热会降低空气的相对湿度。
而夏季室外空气湿度较高是因为高温使空气可以吸收更多的水汽。
2. 在植物叶片的气孔上,液态水可以通过蒸腾作用转化为气态水蒸气,并释放到大气中。
简要解释为什么液态水可以“跳过”气态而直接转化为气体。
解答:液态水直接转化为气体并释放到大气中是因为在植物叶片的气孔内部,存在着气相和液相之间的蒸汽压差。
当液态水的蒸汽压超过空气中的水蒸气压时,液态水会蒸发成气态水蒸气。
这种蒸发过程称为蒸腾作用。
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第八章 热量传递的基本概念2.当铸件在砂型中冷却凝固时,由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙,气隙中的空气是停滞的,试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式?答:热传导、辐射。
注:无对流换热3.在你所了解的导热现象中,试列举一维、多维温度场实例。
答:工程上许多的导热现象,可以归结为温度仅沿一个方向变化,而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例,大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体,如铸造时砂型的受热升温(砂型外侧未被升温波及)多维温度场:有限长度的圆柱体、平行六面体等,如钢锭加热,焊接厚平板时热源传热过程。
4.假设在两小时内,通过152mm ×152mm ×13mm (厚度)实验板传导的热量为 837J ,实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃,求实验板热导率。
解:由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ 第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说,其凝固成固体部分的两侧分别为砂型(无气隙)及固液分界面,试列出两侧的边界条件。
解:有砂型的一侧热流密度为常数,故为第二类边界条件,即τ>0时),,,(nt z y x q T =∂∂λ 固液界面处的边界温度为常数, 故为第一类边界条件,即τ>0时Τw =f(τ)注:实际铸件凝固时有气隙形成,边界条件复杂,常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水,锅底已有厚度为3mm 的水垢,其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2,试求金属锅底的最高温度。
解:热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热,由公式(9-11)知 =∆T -=-121t t t 111℃, 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙,其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
为使墙的每平方米热损失不超过1500W ,在外侧表面覆盖了一层λ为0.1 W/(m·℃)的隔热材料,已知复合壁两侧表面温 度分布750 ℃和55 ℃,试确定隔热层的厚度。
解:由多层壁平板导热热流密度计算公式(9-14)知每平方米墙的热损失为得mm 8.442≥δ6. 冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm 和170mm ,管外覆盖厚度为80mm 的石棉隔热层,管壁和石棉的热导率分别为λ1=58.2W/(m ℃),λ2=0.116W/(m ℃)。
已知管道内表面温度为240 ℃ ,石棉层表面温度为40 ℃ ,求每米长管道的热损失。
解:由多层壁圆管道导热热流量公式(9-22)知C T o2401=,2.58,33.0,17.0,16.0,40132103=====λm d m d m d C T 116.02=λ 所以每米长管道的热损失为m w l l d d l d d l T T l n n n n /6.219718.5001.020014.32116.017.033.02.5816.017.0)40240(14.32)(222311231=+⨯⨯=+-⨯⨯=+-=λλπφ7.解:查表,00019.01.2-+=t λ已知C C C t m mm 000975)3001650(21,37.0370=+===-δ 8. 外径为100mm 的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为20Kg/m 3的超细玻璃棉毡,已知蒸汽管外壁温度为400℃,要求隔热层外壁温度不超过50℃,而每米长管道散热量小于163W ,试确定隔热层的厚度。
解:已知.163,50,1.0,400211w L C t m d C t o o <≤==θ查附录C 知超细玻璃棉毡热导率由圆筒壁热流量计算公式(9-20)知:得 314.02=d而=2d δ21+d 得出 m d d 107.0)1.0314.0(21)(2112=-=-=δ 9.解:UI m mm w 0375.05.37275150,845.1123.015==-==⨯==δφ 10. 在如图9-5所示的三层平壁的稳态导热中,已测的t 1,t 2,t 3及t 4分别为600℃,500℃,200℃及100℃,试求各层热阻的比例解:根据热阻定义可知,qT R t ∆==λδ而稳态导热时各层热流量相同,由此可得各层热阻之比为 =100:300:100=1:3:111.题略解:(参考例9-6)4579.03600*120*10*69.025.026≈==-at xN查表46622.0)(=N erf ,代入式得)()(0N erf T T T T w w -+=[]46622.0*)1037293(1037-+=k 3.709≈k12.液态纯铝和纯铜分别在熔点(铝660℃,铜1083℃)浇铸入同样材料构成的两个砂型中,砂型的密实度也相同。
试问两个砂型的蓄热系数哪个大?为什么?答:此题为讨论题,砂型的蓄热系数反映的是材料的蓄热能力,综合反映材料蓄热和导热能力的物理量,取决于材料的热物性ρλc b =。
两个砂型材料相同,它们的热导率λ和比热容c 及紧实度都相同,故两个砂型的蓄热系数一样大。
注:铸型的蓄热系数与所选造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度及冷铁等因素有关!考虑温度影响时,浇注纯铜时由于温度较纯铝的高,砂型的热导率会增大,比热和密度基本不变,从而使得砂型蓄热系数会有所增大13.试求高0.3m ,宽0.6m 且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。
已知:铜柱体的初始温度为20℃,炉温1020℃,表面传热系数a=232.6W/(m 2·℃),λ=34.9W/(m·℃),c=0.198KJ/(Kg·℃),ρ=780Kg/m 3。
解:此题为二维非稳态导热问题,参考例9.8 ,可看成两块无限大平板导热求解,铜柱中心温度最低,以其为原点,以两块平板法线方向为坐标轴,分别为x ,y 轴。
则有:热扩散率5310*26.27800*10*198.09.34-≈==ρλc a ㎡/s查9-14得,45.0)(0=x m θθ,08.0)(0=y m θθ 钢镜中心的过余温度准则为036.008.0*45.0)()()(000===y m x m m θθθθθθ 中心温度为f m T T +=0036.0θ=0.036*(293-1293)+1293=1257k=984℃15.一含碳量W c ≈0.5%的曲轴,加热到600℃后置于20℃的空气中回火。
曲轴的质量为7.84Kg ,表面积为870cm 2,比热容为418.7J/(Kg·℃),密度为7840Kg/m 3,热导率为42W/(m·℃),冷却过程的平均表面传热系数取为29.1W/(m 2·℃),问曲轴中心冷却到30℃所经历的时间。
(原题有误)解:当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻时,固体内部的温度趋于一致,近似认为固体内部的温度t 仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关,这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。
通常,当毕奥数Bi<0.1M 时,采用集总参数法求解温度响应误差不大。
对于无限大平板M=1,无限长圆柱M=1/2,球体M=1/3。
特性尺度为δ=V/F 。
经上述验算本题可以采用此方法计算温度随时间的依变关系。
参阅杨世铭编《传热学》第二版,P105-106,公式(3-29)其中F 为表面积, α为传热系数, τ 为时间,t f 为流体温度, V 为体积。
代入数据得:ρλc b =τ7.418*84.710*870*1.294206002030--=--e ⇒τ410*712.7581--=e ⇒τ410*712.7581ln --=⇒5265=τs 第十章 对流换热1. 某窖炉侧墙高3m ,总长12m ,炉墙外壁温t w =170℃。
已知周围空气温度t f =30℃,试求此侧墙的自然对流散热量(热流量)(注:原答案计算结果有误,已改正。
) 解:定性温度1002301702t t t f w =+=+=)()(℃ 定性温度下空气的物理参数:.w.m 1021.3-12-⨯=λ℃1- ,1261013.23--⨯=s m v ,688.0=r P特征尺寸为墙高 h=3m .则:故 为 湍 流。
查表10-2,得 10.0c = , 31n = 2. 一根L/d=10的金属柱体,从加热炉中取出置于静止的空气中冷却。
试问:从加速冷却的目的出发,柱体应水平还是竖直放置(辐射散热相同)?试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比(均为层流)解:在开始冷却的瞬间,可以设初始温度为壁温,因而两种情形下壁面温度相同。
水平放置时,特征尺寸为柱体外径;竖直放置时,特征尺寸为圆柱长度,L>d 。
近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数,则有:(1) 水平放置. 23231r r g Tv Td g Tl P G ∇=∇=)(, n r r P G c Nu 111)(= , 4153.01==n c (2) 竖直放置. 23232)(Tv TL g Tv Tl g P G r r ∇=∇=,n r r P G c Nu 222)(=, 4159.02==n c 由此可知:对给定情形,水平放置时冷却比较快。
所以为了加速冷却,圆柱体应水平放置。
3. 一热工件的热面朝上向空气散热。
工件长500mm ,宽200mm ,工件表面温度220℃,室温20℃,试求工件热面自然对流的表面传热系数(对原答案计算结果做了修改) 解:定性温度 1202202202=+=+=fw t t t ℃ 定性温度下空气的物理参数:112.1034.3---︒⨯=C m w λ ,,.1045.25126--⨯=s m v 686.0=r P特征尺寸, m mm L 35.03502200500==+= 热面朝上:,1010267.2686.0)120273()1045.25(35.0)20220(81.96826223>⨯=⨯+⨯⨯⨯-⨯=∇=-r r r P T v TL g P G 故为湍流。
查表得 15.0=c , 31=λ4. 上题中若工件热面朝下散热,试求工件热面自然对流表面传热系数解:热面朝下: 1151010<<r r P G , 层流,查表得 1,58.0==n c5. 有一热风炉外径D=7m ,高H=42m ,当其外表面温度为200℃,与环境温度之差为40℃,求自然对流散热量(原答案缺少最后一步,已添加)解:定性温度 C t ︒=-+=1802)40200(200 定性温度下空气的物性参数为:112.1078.3---︒⨯=C m w λ, ,.1049.32126--⨯=s m v 0681=r P依题应为垂直安装,则特征尺寸为H = 42 m.13263231014.4681.0)273180()1049.32(424081.9⨯=⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯∇=-r r r P T v TH g P G , 为湍流. 查表得 1.0=c 31=n 自然对流散热量为 W T T A Q f w 510145.1404271.3)(⨯=⨯⨯⨯⨯=-=πα7.在外掠平板换热问题中,试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长,取流速v=1m/s 计算,平板表面温度100℃(原答案计算有误,已修改) 解:定性温度为C t t fw m ︒=+=+=5.622251002t (1).对于空气查附录计算得(2). 对于水则有 :8.在稳态工作条件下,20℃的空气以10m/s 的速度横掠外径为50mm ,管长为3m 的圆管后,温度增至40℃。