化工原理课后答案(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λ
1
＝
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/m2)；若外加一层25mm，λ
2
＝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：
q=
'q=
'=
q
解
'=
q
解得：'
2
t=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：λ
1＝0.93W/(m·K)，λ
2
＝
0.064W/(m·K)，λ
3
=0.7W/(m·K)。(1)试求每m2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
.0064.002.093.014.050
900m W b b b t t q =++-=+
+-=
λλλ
（2）233
3439.9847.050
m W t 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δ，与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。所传递的热量(一维导热)0.96A ，电压为t 2＝30℃；由于安)，试求： (1)差。 2.67 W /(m·K)。
(2) 解：Q A =
0113
.0?λλA
解得：))/((236.34K m W ?=δλ 不忽略空气缝隙的影响：
08.580113
.067.2101.01078.3101.030
180323221141=?+?+??-=++-=
---λδλδλλA b A b t t Q
解得：))/((778.37K m W ?=δλ 相对误差：
%4.9%100778.37778.37236.34-=?-δ
δ
δ
(2)如果计入辐射传热，导热速率Q 应减小，得出的导热系数应减小，所以上题的误差将减小。
4.当管子外径与内径之比d 2/d 1＜2时，试证明：通过管壁的导热速率按下式计算的相对误差不超过4％。
5.
λ=16W/(m·K)，解：
L
Q )/(1035.71
127.01093.2244
m W A Q ?=???=π 6.汽管外直径d 1=100mm ，其表面温度t 1＝180℃，覆盖有一50mm 厚的矿渣棉绝热层，绝热层外表面温度t 2＝30℃，其导热系数由下式决定：λ= 0.064(1+2.25×10-3t )W/(m·K)，试求每米管长的热损失(W/m)。
7.管径为Ф38×2.5mm 的油管，管壁导热系数为45W/(m·K)，内壁温度为120℃；为减少热损失，在管外包上两层绝热层，第一层是50mm 厚的蛭石，导热系数为0.06W/(m·K)，第二层是10mm 厚的石棉泥，导热系数为0.13W/(m ·K)。
(1)试求每米管长的热损失及两绝热层交界面的温度； (2)若把内、外两绝热层位置交换一下，热损失将如何变化?
8.某汽油冷却器采用Ф25×2.5mm 管子，冷却水在管内以lm/s 的流速通过，进出口温度分别为25℃及45℃，管长3m ，试求管壁对冷却水的给热系数。 解：在
为3994m kg =ρ， C p ()K m ?W Pr )=4.0 85
α 9.0.6m/s ，平均水温为30℃，管壁温度为55℃。试求： (1)水在管内的对流给热系数：
(2)给热速率
解：(1)在定性温度℃30=m t 下水的物理性质为37.995m kg =ρ，
()K kg J k 4.174=C p ?，S 0.801mPa
=?μ，)K m ?W 0.618= λ
4
43
3101012.110
801.07.9956.01015Re >?=????==--μρ
du 湍流 41.5618
.010801.010174.4Pr 3
3=???==-λμ
p C ()()()K m W d ?=?????==-24.08
.043
4.08.07.3227 41
.51012.11015618.0023.0Pr Re 023.0λα (2)根据牛顿冷却定律：
W 51084.6)?=
10.(管解：(1)37.m kg
C p ()K m ?W 4 湍流 ())K m W d ?=??-24.03
2774 41
.51032023 (2)根据牛顿冷却定律
Ф38×3mm 管子根数：13032.060015.0'4
4
'2
222=?==u
d nu d n π
W t t A Q W i i 51072.2)3055(133032.02774)(?=-?????=-=πα
11.若将题8中冷却器中心管内流速提高至1m/s ，管径及水温不变，求给热系数增加的倍数。
12.重油以0.2m/s 的速度，在内径为50mm 的管内流过，进口温度为20℃，出口温度为85℃，管壁的平均温度t W ＝100℃，试求管壁对重油的给热系数。已知重油的物理参数如下：
13. 试计算套管换热器中原油的给热系数。套管的尺寸为Ф85× 5-Ф60 × 5mm ，原油的流量为12600kg/h ，进出口温度分别为125℃及175℃；原油的物理性质可由以下参数再查阅图表集或附录求得；20
4d ＝O.9084，80ν＝
39.9×10-6m 2/s ；100ν＝18.2×10-6m 2/s,特性因数K ＝11.8。试求原油走内管或走环隙时的给热系数。
14.常压空气横过外径为50mm 管子所组成的管束，空气由15℃预热至39℃，其在最窄截面处的流速为6m/s ，计算管束为顺排与叉排时的平均给热系数。 15.试求从一外径为60mm 、壁温为120℃的蒸气横管到重油(20℃)的自然对流给热系数。蒸汽管置于油罐下方被重油所浸没，重油的物理性质同题12。 16.试求水浸式冷却器管外至水的自然对流给热系数。已知水的平均温度为30℃，管外壁温为70℃，管外径为89mm 。
17.两根横管具有相同的表面温度，都被空气的自然对流所冷却，第一根管直
径5倍于第二根管，如果两根管的(Gr ·Pr)值均在109─1012范围内；试求两管给热系数之比21/αα及每米管长的热损失之比21/q q 。
18.正己烷在压力0.4MPa(表)及温度13l℃下，在某再沸器管外作饱和沸腾，已知加热管外壁平均温度147℃，己烷的临界压力Pc=0.295MPa ，试求沸腾给热系数。
19.丙烷饱和蒸汽在水平管束外冷凝，已知管子总数86根，管外径25mm ，正三角形错列。丙烷冷凝温度59℃，冷凝潜热330kJ/kg ；管壁温度为50℃；丙烷凝液在55℃下的物性：μ＝O.08MPa·s，λ＝0.085W/(m·K)，ρ＝440kg/m 3，
20.20t/h ，20m 2，试估解：()K kg J k 884.1?=
)(kW
3.5287
.2920103143=??=?=m t A Q K （W/(m 2
·K)）
21.某芳烃车间需将环丁砜水溶液由l00℃加热至115℃，拟用0.362MPa(绝)的饱和水蒸气作为加热剂，已知环丁砜溶液的流量为216t/h ，比热为2.93kJ /(kg·)，若加热器的总传热系数为680W/(m 2·K)，试求水蒸气的消耗量及所需要的传热面积。
解：)(2637)100115(93.23600
10216)(3
12222kW t t C m Q p =-???=-=
查得0.362MPa(绝) 的饱和水蒸气的温度和冷凝潜热分别为139.9℃和2149 kJ/kg 。
水蒸气的消耗量)/(23.12149
2637
s kg Q
m ==
=
γ
8.311159.139100
9.139ln )
1159.139()1009.139(ln
2
121=-----=???-?=
?t t t t t m ℃
3
22.Ф25×2.5mm 钢管，溶净无垢时测得：
.01
K O
=垢时又测得：.01
K O
= (1) (2)(3)操作半年后的污垢系数si R
解：(1)根据总传热系数的计算公式
o
m o i o i o d d b d d K αλα1
11+
+=与8.0/0027.0000187.01
u K O
+=相比较，可得：
00155.02/0027.0/0027.020
25
118.08.0====u d d i i o i αα 解得：))/((8062K m W i ?=α
(2) 根据总传热系数的计算公式
o
m o i o i o d d b d d K αλα1
11+
+=与8.0/0027.0000187.01
u K O
+=相比较，可得
o
m o i o d d b d d αλ1
+
+与1
K O
=因
所以000277.0000187.0000464.020
25
=-==si i o si
R d d R si R =0.0002216（W K m /2?）
23.某煤油冷却器由60根Ф25×2.5mm 的管子组成，水走管内，煤油在管间与水呈逆流流动。若煤油的流量为4500kg/h ，进、出口温度分别为78℃及30℃，
水的进口温度为20℃，出口温度不得超过48℃。水侧及油侧的给热系数分别为1.7及0.85kW/(m 2·℃)，试求在不计污垢热阻时，该冷却器所需的管子长度(煤油在平均温度下的比热容可取 1.9kJ/(kg ·℃)，钢管的导热系数为45W/(m·K)。
解：)(114)3078(9.13600
4500
)(21111kW T T C m Q p =-??=
-= o
m o i o i o d d b d d K αλα1
11+
+=代入数据
24.提高20加至多少，方可完成任务(假定管壁及污垢热阻均可忽略)? 解：查得0.17MPa(绝)的饱和水蒸气的饱和温度为114.8℃
1.60808.11420
8.114ln )
808.114()208.114(ln
2
121=-----=???-?=
?t t t t t m ℃ 因饱和水蒸气在管外冷凝的对流传热系数（相变过程）远大于管内空气的
对流传热系数，因此总传热系数近似等于管内空气的对流传热系数，即i K α≈
将空气流量提高20％时，K K i i 157.12.1''8.0==≈αα
若空气的进出口温度不变，总传热量Q t t C m Q p 2.1)(2.1'1222=-= 即 m m t KA t A K ?=?2.1''
1.60
2.12.1'157.1?=?=?KA t KA t KA m m
'm t ?=62.33℃
25.15℃及 解：406015
100ln ln
2
121--???t t m 并=
NTU 89.09
.4460
1001121=-==?-p m C m KA t T T 并
对逆流传热：
5139.0)]
625.01(89.0exp[625.0)]
625.01(89.0exp[1)]1(exp[)]1(exp[1=----=----=
R NTU R R NTU ε
即：5139.015
100'
100'21121=--=--=
T t T T T ε
解得：'2T =56.3℃
26.90℃的正丁醇在逆流换热器中被冷却至50℃，换热器的传热面积为6m 2，总传热系数为230W/(m 2.℃)，若正丁醇的流量为1930kg/h ，比热容为2.95kJ /(kg.℃)(70℃时的数据)，冷却介质为18℃水，试求： (1)冷却水的出口温度；
(2)冷却水的消耗量，m 3/h 。 解：(1))(
W /(kg.℃) 63261 227.在逆流换热器中，冷油与热油进行热交换，油的比热均为1.68kJ /(kg.℃)，热油的流量为3000kg/h,并从l00冷却至25℃；冷油则从20℃加热至40℃。已知总传热系数K 0随热油的温度T 变化如下:
热油温度， T(℃) 100 80 60 40 30 25 传热系数，K o [W/(m 2
·℃) 355 350 340 310 230 160
试求换热器的传热面积。
解：画图积分,参见例题P279例题（略）
28.外径为15mm 的管子需要保温，如果采用某石棉绝热物是否合适？已知该石棉物料的导热系数为0.12W/(m·K )，从绝热层的外表面至周围介质的对流、辐射综合给热系数约为12W/(m 2·℃)。 解：mm m d T
c 20)(02.012
12
.0222
==?=
=
αλ>15mm 采用某石棉绝热物不合适。
29.的钢管中流动，平均温度为150℃，其对管内20mm ，导热系数为解：
L
Q 33.16)103.143(052.04.9)(052.04.92=-+=-+=t t W T α W/(m 2·℃)
由(1),得
)/(739108
.033.161
1.03501)
10150(1
1)(m W d d t T L
Q o
T i i =?+
?-=
+
-=πππαπα
由由(2),得
)/(739)103.143(108.033.16)(m W t t d L
Q
W o T =-?=-=ππα 所以假设正确：)/(739m W L
Q
=
(2)
'
1
1)(o T m i i d d b d t T L
Q παλππα+
+-=
(1) 综合传热
)(t t d L
Q
W o T -=πα (2) 且有 )(052.04.9t t W T -+=α (3)
)
/(130m W L
Q ==
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a * 4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程： 圆管传热牛顿冷却定律： 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]
化工原理精馏习题课图文稿
化工原理精馏习题课文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算； 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小 回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即 x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1：书上P71页课后习题第5题； 分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示： ① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成
化工原理传热练习习题及标准答案.docx
化工原理习题及答案 第五章传热 姓名 ____________ 班级 ____________ 学号 _____________ 成绩 ______________ 一、填空题： 1.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为240mm,λ =此时单位面积的热损失为_______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 ***1140w 2.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为120mm, λ =此时单位面积的热损失为 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 1000w 3.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为150℃ ,而 环境温度为20℃ , 要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料, 其导热系数λ =则其 厚度不低于 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 91mm 4.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形直管内湍流的传热系数表达式为 ___________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 0.8m.s时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .K) 5.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为 _____________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 1.2m.s时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr
(完整版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ１=1.3W/(m·K ）、绝热层λ2＝0.18W/(m·K ）及普通砖λ３=０.93W/(m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o Ｃ,普通砖层厚12cm ，其外表面温度为5０ o C 。通过炉壁的热损失为１20０W ／ｍ2,绝热材料的耐热温度为9０0 o Ｃ。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3Ｗ/m·K ，λ2=０.18W/m·Ｋ，λ3＝0.93W/m·K,T 1＝110０ o C ，T 2=900 o Ｃ，Ｔ 4=50o C,3δ=1２c ｍ,ｑ＝1２0０Ｗ／m 2,Rc ＝０ 求：1δ=?2δ＝? 解:∵δλT q ?= ∴1δ ＝m q T T 22.01200 90011003.1211=-?=-λ 又∵332242343323 22λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得:∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图习题2附图 2． 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=３00 o Ｃ,t ３=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:Ｔ2=300o C,T ３=50o C
求: Ｔ1=？ 解：∵δλδλ3 1323T T T T q -=-= ∴T 1-Ｔ3＝3(T ２-T ３） T 1=2(Ｔ２－T ３)+T 3＝３×(3０0-50)+50＝800 ｏＣ 3. 直径为?60×３m ｍ的钢管用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–110ｏ C,绝热层外表面温度10o C 。已知软木 和保温灰的导热系数分别为0.043和０.07 Ｗ/(m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。 解：圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3 212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 ｒ１=30m ｍ，r 2=60mm,r 3=16０ｍｍ 所以()2560 160ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q Ｗ／m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 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，假定其它条件不变,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合适? 解：设外层平均直径为ｄm,2，内层平均直径为d m,1，则 d ｍ,2= 2d ｍ,1且 λ２＝2λ１ 由导热速率方程知 1 1111122114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???=+?=+?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??=+?=' 所以25.14 5=='='q q Q Q
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4 ＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δ λ T q ?= ∴1δ＝m q T T 22.01200 900 11003.1211 =-?=-λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴ W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C
求： T 1=？ 解： ∵δ λ δ λ 3 13 23 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 直径为?60×3mm 的钢管用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–110o C ，绝热层外表面温度10o C 。已知软木和保 温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。 解：圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以 ()2560 160 ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q W/m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 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，假定其它条件不变，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合适？ 解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1 111112 2114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???= + ?= + ?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??= + ?= ' 所以 25.14 5 =='='q q Q Q
05化工原理第五章习题答案
5-1、在葡萄糖水溶液浓缩过程中，每小时的加料量为kg 3000，浓度由15%（质量）浓缩到70%（质量）。试求每小时蒸发水量和完成液量。（答：1h kg 2357-?，1h 43kg 6-?） 解：⑴蒸发水量10h kg 2357)70 .015.01(3000)1(-?=-=- =x x F W ； ⑵完成液量1h kg 64323573000-?=-=-W F 。 5-2、固体NaOH 的比热容为11K kg kJ 31.1--??，试分别估算NaOH 水溶液浓度为10%和25%时的比热。 （答：11K kg kJ 77.3--??，11K kg .47kJ 3--??） 解：⑴%10浓度的NaOH 溶液： 11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ； ⑵%25浓度的NaOH 溶液： 11K kg kJ 47.325.031.1)25.01(183.4)1(--??=?+-=+-='x c x c c w 质。 5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理kg 2000 NaOH 水溶液， 溶液浓度由15%（质量）浓缩到25%（质量）。加热蒸汽压力为92kPa 3（绝压），冷凝温度下排出。分别按20℃加料和沸点加料（溶液的沸点为113℃）。求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。假设蒸发器的热损失可以忽略不计。（答：1h kg 1160-?、45.1，1h 50.9kg 8-?、06.1） 解：蒸发水量110h kg 800)25 .015.01(2000)1(-?=-=-=x x F W ， 92k P a 3时蒸气的潜热1kg kJ 2132-?=r ， N a O H 溶液的比热11K kg kJ 56.3)15.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ， ⑴原料于C 20?加入 二次蒸气的焓1kg kJ 2670-? 1h kg 11602132 2056.32000267080011356.3)8002000(-?=??-?+??-= D 45.18001160==W D ； ⑵沸点加料 1h kg 9.850213211356.32000267080011356.3)8002000(-?=??-?+??-=D 06.18009.850==W D 。 5-4、传热面积为52m 2的蒸发器，在常压下每小时蒸发2500kg 浓度为7%（质量）的某种水溶液。原料液的温度为95℃，常压下的沸点为103℃。完成液的浓度为45%（质量）。加热蒸汽表压力为96kPa 1。热损失为110000W 。试估算蒸发器的总传热系数。（答：12K m W 936--??） 解：查得96kPa 1时水蒸气饱和温度为C 9.132?， atm 1时水蒸气的潜热为1kg kJ 2258-?， 110h kg 2111)45 .007.01(2500)1(-?=-=-=x x F W ， 11K kg kJ 894.3)07.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ， 由传热方程及热量衡算式得： 损Q W t t Fc t t KA r ++-=-)()(0112
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ， λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3 δ＝12cm ，q ＝ 1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1 δ＝？2 δ＝？ 解： ∵δλT q ?= ∴1 δ＝m q T T 22.01200 900 11003.12 1 1 =-? =- λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012 .0120050900233422 2?=--=--= λδλ δ 得：∴m 10.018.0579.0579.022 =?==λδ
习 题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C 求： T 1=？ 解： ∵δ λ δλ3 13 2 3 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C
化工原理传热练习题(DOC)
传热 概念： 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 （1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8） （2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K (例4－9) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10） 二实验题（10） 1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？ 2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？ 3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的 和S？为什么？ 换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？ 4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分） 当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分） 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。 （3分）5．灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 三计算题（60分） 3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为 1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温
化工原理答案 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(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℃ (1757530025005016016) t --= ..145 025********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= 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 【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 =?=?= .().() 12392002 002280100Qb A t t λ?= = -- 【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=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。 耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。 (1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。 (2) 若普通砖层厚度为240mm ，试计算普通砖层外表面温度。 解 (1)确定绝热层的厚度2b 习题4-1附图 习题4-3附图
2019化工原理第三版传热习题
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____ 侧的对流传热系数，而壁温接近于______ 侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是_。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻— (大、小)一侧的： 值。间壁换热器管壁温度t w接近于值_ (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、小)，其两侧的温差愈______________ 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 ______ ，其两侧的温差愈______ 。 (4) 在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 __________ ，减少热阻的最有效措施是_______ 。 (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b i>b2>b a，导热系数：1<：2<：3,在稳定传热过程中，各层的热阻________ ，各层导热速率________ 0 (7) 物体辐射能力的大小与—成正比，还与 ________ 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 ________ 、_______ 和_______________ 三个阶段。实际操作应控制在________ 0在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而_0 (10) 传热的基本方式有—、—和—三种。热传导的基本定律是爲：其表达式为m 0 (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倍； 管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的__________ 倍。(设条件改变后仍在湍流范围) (12) 导热系数的单位为 __________ ，对流传热系数的单位为______________ ，总传热系数的单位为___________ 0 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—耐火砖的黑度。 A大于B 等于C 不能确定 D 小于 2某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动) ，使空气温度由
传热习题课
传热 习题课 2014年12月 1、 用一单管程列管式换热器，将1.5kg/s 的有机蒸汽冷凝,蒸汽在管外的冷凝热阻可以忽略,冷凝温度60℃,汽化潜热为395kg/kJ 。管束由n 根φ25×2.5mm 的钢管组成，管内以河水为冷却剂,其入口温度为25℃。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。试问： （1）冷却水用量（选择冷却水出口温度）； （2）管数n 与管长L （水在管内的流速可取为1m/s 左右）； （3）若冷却水用量增加50%，而其它条件不变，仍用上述换热器，求有机蒸汽的冷凝量； （4）若将原换热器改为双管程，而其它条件不变，求有机蒸汽的冷凝量。 2、 两台完全相同的单管程列管式换热器，用水蒸汽在壳程冷凝以加热管程内的空气。若加热蒸汽压力相同，空气进、出口温度t 1和t 2也分别相同。试问： （1）将两台换热器串联操作及并联操作（见本题附图），哪种方案生产能力大，相差多少倍？（并联时空气均匀分配于两换热器中）； （2）由以上求出的生产能力之比，计算两方案由于流动阻力引起的总压降比为多大。 （注：蒸汽冷凝传热系数远大于空气的对流传热系数；不计换热器进、出口及联接管线所引起的压降；空气在换热管内流动均按湍流考虑；直管摩擦阻力系数用柏拉修斯方程计算） 2 水蒸汽 （a) 串联方案 （b) 并联方案 3、 有一单管程列管式换热器，该换热器管径为φ 25×2.5mm ，管 子数37根，管长2米。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS 2 饱和蒸汽，自饱和温度46℃冷却到10℃。CS 2在壳程冷凝， 其流量为300kg/h ，冷凝潜热为351.6kJ/kg 。冷却水在管程流 动，进口温度为5℃，出口温度为32℃，逆流流动。已知CS 2 在冷凝和冷却时的传热系数分别为K)291W/(m =21?K 及K)174W/(m =22?K 。问此换热器是否适用？（传热面积A 及传热系数均以外表面）
化工原理—传热复习题及答案
化工原理—传热复习题及答案 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； C 2、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； A、C、D； B、E、F 3、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； A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。 A、②>④>③>①； B、③>④>②>①； C、③>②>①>④； D、②>③>④>①； 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>②>①； D、③>②>④>①； ①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a；
③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a； C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。 A、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过； B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围； C、热射线和可见光一样，都服从折射定律； D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； A 8、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷水进口温度为15?C，出口温度为53?C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（）。 A、5%； B、6%； C、7%； D、8%；
化工原理第五章-传热(测试题).
小测验 第五章 第一章 第二章 第三章 第四章 第六章 第五章传热 1.翅片管换热器的翅片应安装在(A)。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 2.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（C）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观; C. 增加流体的湍动，提高传热效果。 3. 对流传热是由（C）因素产生的。 A. 流体分子的热振动（传导）; B.流体体内电子的移动; C. 流体质点的位移、扰动。 4.热量传递的基本方式是（D）。 A. 恒温传热和稳态变温传热; 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 5.传热基本方程Q＝KAΔtm，式中的Δtm是指（B）的平均温度差。 A.器壁内外壁面; B.器壁两侧流体; C.流体进出口; D.器壁与流体之间。 6.流体主体与器壁间的对流传热,其热阻主要存在于（ C ）。 A. 流体主体内; B. 器壁内; C. 滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 7.对一台正在工作的列管式换热器，已知αi＝116w/m2.K,α0＝11600 w/m2.K，要提高传热系数K，最简单有效的途径是（A ）。 A. 设法增大αi; B. 设法增大α0; C. 同时增大αi和α0。 8.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ B ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度 9.（C）是指当间壁两侧泠、热流体之间的温度为1K时，在单位时间内通过单位传热面积， 由热流体传给冷流体的热能。 A. 导热系数λ； B. 对流传热系数ａ； C. 总传热系数K 10. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高对流传热系数ａ （B ）之值。 A. 大者； B. 小者； C. 两者； 11. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（ C ）。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值
化工原理传热试题
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接近于侧的对流传热系数，而壁温接近于侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻（大、小）一侧的α值。间壁换热器管壁温度t W接近于α值（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、小），其两侧的温差愈（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，其两侧的温差愈。 (4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在，减少热阻的最有效措施是。 (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、或；翅片管换热器安装翅片的目的是。 (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，各层导热速率。 (7) 物体辐射能力的大小与成正比，还与成正比。 (8) 写出三种循环型蒸发器的名称、、。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、和三个阶段。实际操作应控制在。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而。 (10) 传热的基本方式有、和三种。热传导的基本定律是其表达式为??????。 (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____倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的倍。（设条件改变后仍在湍流范围） (12) 导热系数的单位为，对流传热系数的单位为，总传热系数的单位为。 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＿＿耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3 一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数αi=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α将变为。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响 5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的______在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积
化工原理精选例题
1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。 2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。 3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算) 4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。 5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。 6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。 7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。 8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。 9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为
化工原理传热习题解答.doc
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0.03m 2，厚度为0.01m 。测量数据如下： 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λ0和a 值为多少？ 001825 .0)/(4786.0] 2/)50200(1[5878.0]2/)100300(1[6533.0)/(6206.02/)() /(5878.01153.201.0/03.0)50200() /(6533.0140 8.201.0/03.0)200300(/)(1][00000 2102201121=?=++=++=∴?=+=?=?=?-?=?=?-∴=-=a C m w a a C m w C m w C m w VI L S t t Q m λλλλλλλλλλλ得）解 2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t 1、t 2、t 3和t 4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。
1 2112)100200()200400(21200400400500(/)(/)(/)(][3213221343232121：：：：：：：：））：（：解==--==--=-=-=-=R R R R R R R R T T R T T R T T Q 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。92 W/(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。 2 21/81.247)]92.0/25.0()16.0/5.0()112/5.0/[)551000() //(/][m w b t t S Q i i =++-=-=∑（（）解λ 4）在外径100mm 的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为0.08 W/(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。 mm r r mm r r Ln r r Ln t t L Q 9.19509.699.69150 )50/()50150(16.0) /(/)(2/][12221221=-=-=∴=-=-=壁厚为：解ππλ 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：①r 0 = 16.5mm = 0.0165m ，r 1 =19mm = 0.019 m r 2 = r 1＋δ1 = 0.019＋0.05 = 0.069 m r 3 = r 2＋δ2 = 0.069＋0.01 = 0.079 m λ0 = 45 W/(m ·℃) Q L t t r r r r r r =-?+?+?=??-++=211123141803514519165100769191015796947103010121232 πλλλ()ln ln ln .() ln ..ln .ln .W/ m ② Q L t t r r =-2123232πλ() ln 即 47123510157969 2.().ln =-πt ∴ t 2 = 41.8 ℃