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·℃)。