中国矿业大学(北京)化工原理
北京化工大学《化工原理》内部教学课件
1.1 流体静力学
1.1.1 密度 1.1.2 压力 1.1.3 流体静力学平衡方程
1
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北京化工大学化工原理电子课件
第一章 流体流动
1. 研究流体流动问题的重要性 流体是气体与液体的总称。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
一、定义
单位体积流体的质量，称为流体的密度。
m
V
kg/m3
二、单组分密度
f ( p,T )
液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变
化关系可从手册中查得。
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气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：
pM
RT
注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度 下之值，若条件不同，则密度需进行换算。
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混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 a1 a2 an
m 1 2
n
a1 , a2 an ——液体混合物中各组分的质量分率。
四、比容
单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
vV 1
m
m3/kg
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1.1.2 压力
——连续性方程 1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
1
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1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速 一、流量
1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
VS——m3/s或m3/h 2.质量流量
矿大北京化工原理01绪论课件
矿大北京化工原理01绪论
15
从物料衡算的角度解释：
顾客
30元
旅馆
3元
5元
服务生
衡算体系 顾 客： 旅 馆： 服 务 生：
收入Gi = 付出Go + 积累G 3 = 30 + -27
30 = 5
+ 25
5 =3 + 2
三个顾客花费的钱数中，包括被服务生藏起来的那部分，所以要是求
总金额的话，不是加服务生藏起来的钱，而应该加顾客最后收到的3
V id t V od tdaV
dt时间内的输入量：Vi dt0
dt时间内的输出量：Vodt4d2udt
dt时间内的积累量：
dVa
4
D2
dH
u0.5 H
dt时间内的体积衡算式：0d2ud t D2dH
4 矿大北京化工原理01绪论
4
12
2.衡算体系范围的选择 以精馏塔为例：
（1）全塔物料衡算： F=D+W
矿大北京化工原理01绪论
7
Gi 1
…… Gi 2
Ga
Gi i
Go 1
…… Go 2
Go i
根据质量守恒定律，任何一个化工生产过程存在 物料衡算通式：
Gi = Go + Ga
Gi ──输入物料(input)质量的总和，kg Go ──输出物料(output)质量的总和，kg Ga ──过程中积累(accumulation)的物料质量，kg
矿大北京化工原理01绪论
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三、基本概念
1、 物料衡算（质量守恒）
三 个 人 去 投 宿 ， 服 务 生 说 要 30 元 ， 每人各出10元，凑成30元。后来老板说 今天特价，只要25元，于是叫服务生退 还他们5元。服务生偷藏2元，把剩下的3 元还给他们，那三个人每人拿回1元。101=9，表示每人只出了9元投宿。9×3+服 务生的2元=29。那么剩下的1元呢？
新版中国矿业大学(北京)材料与化工考研经验考研参考书考研真题
经过一年的努力奋斗终于如愿以偿考到自己期望的学校，在这一年的时间内，我秉持着天将降大任于斯人也必先苦其心志劳其筋骨饿其体肤空乏其身的信念终于熬过了这段难熬却充满期待和自我怀疑的岁月。
可谓是痛并快乐着。
在这期间，我不止一次地怀疑自己有没有可能成功上岸，这样的想法，充斥在我的头脑中太多次，明知不可想这么多，但在休息时，思想放空的时候就会凭空冒出来，难以抵挡。
这对自己的心绪实在是太大的干扰，所以在此想跟大家讲，调整好心态，无论成功与否，付出自己全部的努力，到最后，总不会有那种没有努力过而与成功失之交臂的遗憾。
总之就是，付出过，就不会后悔。
在此，我终于可以将我这一年来的所有欣喜，汗水，期待，惶惑，不安全部写出来，一来是对这一重要的人生转折做一个回顾和告别，再有就是，希望我的这些经验，可以给大家以借鉴的作用。
无论是心态方面，考研选择方面，还是备考复习方面。
都希望可以跟大家做一个深入交流，否则这一年来的各种辛酸苦辣真是难吐难吞。
由于心情略微激动了些，所以开篇部分可能略显鸡汤，不过，认真负责的告诉大家，下面的内容将是满满的干货。
只是由于篇幅过长还望大家可以充满耐心的把它看完。
文章结尾会附赠我的学习资料供各位下载使用。
中国矿业大学(北京)材料与化工初试科目：(101)思想政治理论(204)英语二(302)数学二(856)化工原理(856)化工原理参考书：《化工原理》（修订版），夏清编，天津大学出版社众所周知，真题是考研英语复习的treasure，正所谓真题吃透，英语不愁！那应该什么时候开始拿真题练手呢？假如你是从1月份开始准备考研，考虑到你第一个月刚入门，决心不定、偷工减料，并且觉得考研难不时地需要给自己做点心理建设，那么1月份等同于没学。
真正投入考研事业要从2月份开始算：2、3月两个月的时间怎么也可以背完一轮单词并学到一点语法皮毛了，故在4月这个春暖花开之际刚好可以开始练习真题啦~千万不要单词没背多少或者跳过语法直接做真题，这样不仅做题过程很生涩，而且囫囵吞枣只能是浪费真题，关于真题大家可参考木糖的。
中国矿业大学化工原理试卷
中国矿业大学2005～2006学年第2学期《化工原理》A（二）试卷（）卷课程编号：06074考试时间：120分钟考试方式：闭卷在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数N OG将(1)根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数近似等于(2) 相传质膜系数。
单向扩散中的漂流因数(3) 1 。
已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm，E2=0.011atm，E3=0.00652atm，则温度由高到低排序为(4) ，(5) 。
间歇精馏与普通连续精馏相比较，前者的不同点在于：(6) 和(7) 。
等板高度(HETP)的含义是：(8)某二元物系的相对挥发度 =3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n=0.4，则x n-1= (9) ，y n+1= (10) 。
给出三种板式塔的名称(11) ，(12) ，(13) 。
对于填料塔的填料充填方式有乱堆和整砌两种方式，需要使用液体再分布器的是(14) 方式，要求很好的塔顶液体分布装置的是(15) 方式。
在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比S/F愈大则所需理论级数愈(16) ，操作点Δ(设在三角形左侧变化)愈向(17) S点位移。
分配系数k A<1表示: (18) 。
选择性系数β与精馏操作中(19) 相当。
采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比，萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余分率: (20) 。
1. 干燥介质有两种降低相对湿度的办法：一是单纯升高温度，二是除去湿分后升温。
请简单地叙述初始湿度、温度相同的空气分别经过上述处理后用于干燥过程各有哪些优点？2. 如何区分用于精馏、吸收和萃取操作的塔式设备，简答之(可以简单图示)。
三、计算题 (共70分)1.(15分) 现有含A40%的A 、B 混合液，拟用纯溶剂 S 进行两级逆流萃取，已知溶剂比S/F=1。
化工原理1_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
化工原理1_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.离心泵开泵之前要先灌液，日的是防止气蚀现象发生参考答案:错误2.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（）参考答案:表面光滑，颜色较浅3.床层孔隙率ε愈小及颗粒比表面积a越大，则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。
参考答案:正确4.在旋风分离器中，内、外旋流气体的旋转方向不同。
参考答案:正确5.离心沉降速度ur不是颗粒运动的绝对速度，而是绝对速度在径向上的分量，且方向不是向下而是沿半径向外。
参考答案:正确6.在过滤中，起主要过滤作用的是过滤介质。
参考答案:正确7.若被输送的流体黏度增高，则离心泵的压头减小，流量减小，效率下降轴功率增大。
参考答案:正确8.在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的1/2次方成正比。
参考答案:错误9.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低采取流程（）参考答案:气体走管外，气体串联逆流操作。
10.水银、水、软木得导热系数分别为λ1、λ2、λ3其大小顺序为（）参考答案:λ1>λ2>λ311.圆形直管内，Vs一定，设计时若将d增加一倍，则层流时hf是原值的1/8倍(忽略管壁相对粗糙度的影响)参考答案:错误12.流体在直管内流动造成的阻力损失的根本原因是流体具有黏性。
参考答案:正确13.为减少吸入管路的阻力损失，一般应使吸入管径小于排出管径。
参考答案:错误14.当流体的温度升高时，流体的雷诺数一定增大。
参考答案:错误15.关于传热系数K下述说法中错误的是（）参考答案: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；16.对同一种流体，强制对流时的对流传热系数α大于自然对流的α，有相变时的α小于无相变时的α。
参考答案:错误17.在热传导的稳态传热中，通过各层的导热速率相等。
参考答案:正确18.沉降雷诺数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响越小。
矿大北京化工原理02
割或转速改变时，泵性能都会发生变化，应对泵 的特性参数重新换算。
12
(一)输送液体物性的影响及换算
⒈ 密度 只有 N QH (102 ) 受其影响， 其余不变。
中 国 矿 业 大 学 （ 北 京 ）
H
⒉ 粘度 Hf
N
Q
当液体的运动粘度 (= / )>2010 -6m2/s 时，
又∵Qh，∴应取Qmax下的 h 值。
24
2
2
p102 例 2-6用 3B33型泵从一敞口槽中将水送至它 处。槽内液面恒定，Q=45~55m3/h，Qmax下吸入管压 头损失Hf,0-1=1m，吸入管中动压头0。试计算：⑴送
中 国 矿 业 大 学 （ 北 京 ）
20℃水时的Hg，⑵送65℃水时的Hg , pa=1at=10mH2O 解：⑴送20℃水时的Hg
指泵的吸入口与吸口侧储槽液面间允许达到 的最大垂直距离 Hg，m。
中 国 矿 业 大 学 （ 北 京 ）
设泵在允许的安装高度操作， 在0-1间列柏式：
0 p0 p1 u1 Hg H f , 01 g 2g (2-19)
2
1
Hg 1’
pa 0’
pa
20
其中包括：安装真空表处
与压强最小处之间的压强差和流动损失等。
2
u1 Q, m3/h H,m n,rpm Hs,m H g H s ' H f , 01 2g 30 35.6 2900 7.0 =0 =1m 45 32.6 2900 5.0 Qmax下，=3m
55 28.8 2900 3.0
3B33型泵的部分性能
=3-1=2m
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2013年中国矿业大学(北京)856化工原理考试大纲
《化工原理》考试大纲考试大纲化工原理》学院（盖章）： 负责人（签字）：专业代码：081701、081702、081703专业名称：化学工程、化学工艺、生物化工考试科目代码：856 考试科目名称：化工原理考试内容（一）考试内容《化工原理》是化学工程、化学工艺及其他相关专业学生必修的一门化学工程基础技术课程，主要研究化工生产过程中各物理单元操作的共性原理、设备的性能和设计计算。
要求考生掌握物料衡算，能量衡算，过程速率和平衡关系等研究化工单元操作的方法并能灵活应用，掌握各单元操作过程原理和设备性能，能够进行定量过程计算和基本的工程设计，并具备综合运用所学知识分析和解决问题的能力。
本课程试题重点考察以下内容：一、 流体流动（1）流体运动的考察方法、流体受力和能量守恒分析方法；（2）流体静力学及压强测定；（3）流体流动的连续性方程及其应用；（4）机械能守恒及伯努利方程的应用；（5）流速分布及流动阻力分析计算；（6）管路计算；（7）流速和流量的测定、流量计。
二、 流体输送机械（1）离心泵的类型、结构、工作原理、性能参数、特性曲线、流量调节、组合操作、安装和汽蚀现象；（2）往复泵的类型、工作原理、流量调节和特性曲线。
三、沉降与过滤（1）流体与单个固体颗粒的相对运动、沉降速度；（2）降尘室、旋风分离器等主要沉降分离设备及操作原理；（3）重力沉降、离心沉降原理与设备；（4）过滤原理和分类、过滤速率及其在恒压条件下的应用；（5）过滤设备，过滤机的生产能力计算.三、传热（1） 传导、对流和辐射传热的基本理论；（2） 对流传热系数及其主要影响因素（3） 两流体间壁传热过程计算（4） 列管式换热器的选型及计算；（5） 传热过程的强化四、 吸收（1） 分子扩散的和费克定律（2） 等分子反向扩散和通过静止组分的单向扩散;（3） 双膜理论；（4） 气液相平衡和亨利定律（5） 吸收塔计算，传质单元高度和传质单元数的计算五、蒸馏（1） 双组分混合液的汽液平衡；（2） 平衡蒸馏和简单蒸馏；（3） 精馏原理；（4） 两组分连续精馏的计算，精馏塔的操作和调节。
2017中国矿业大学(北京)考研专业目录及考试科目(学术型)
05资源综合利用与深加工
2
①101思想政治理论②201英语一③302数学二④816选矿原理
矿物材料工程（0819Z3）
01非金属矿物材料
02粉体表面改性
03新型炭素材料
04超微粉体材料
05多孔矿物材料
2
①101思想政治理论②201英语一③302数学二④ 816选矿原理
工程管理（0871Z1）
01高性能水泥基材料
02功能材料
03新型炭材料
04非金属矿物材料与多孔矿物材料
05粉体表面改性与超微粉体材料
2
①101思想政治理论②201英语一③302数学二④ 809普通物理（工）或833材料科学基础
水文学及水资源（081501）
01水资源评价与管理
02地下水可视化
03地下水数值模拟
04水-岩（土）相互作用
01煤岩学、有机岩石学及其应用
02能源盆地分析
03矿产勘查技术与方法
04非常规油气研究
05矿产资源综合利用
28
①101思想政治理论②201英语一③302数学二④ 827地球科学概论或828计算机软件开发基础
地球探测与信息技术(081802)
01资源地球物理勘探
02工程与环境地球物理探测
03地学软件研发
生物化工（081703）
01生物工程技术
02环境生物技术
03生态环境材料
04生物能源
05应用生物化学
2
①101思想政治理论②201英语一或202俄语或203日语③302数学二④856化工原理
应用化学(081704)
01精细化学品化学
02界面化学及其应用
03应用电化学
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中国矿业大学（北京）化工原理试题库试题一一：填充题（20分）1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI 制中的单位是___________。
2、常用测定流量的流___________._____________._________________。
3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。
若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。
4、 等边三角形的边长为a ，其当量直径为____________________。
5、 流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的___________ ，縻擦糸数λ与e R 的关系为______________。
6、 泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为__________._____________._____________.__________________。
7、 气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。
8、 降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。
9、 过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程，过滤速率是指___________________________________________。
10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________时采用并流操作。
11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把__________ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。
12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。
13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。
14、对流传热的热阻主要集中在______________,因_________________强化对流传热的重要途径。
15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa 。
二：问答题（30分）1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？3、采用多级压缩的优点有哪些？4、列管式换热器为何要进行热补偿？5、单层圆筒壁的内、外半径分别为1r 和2r ，壁表面温度分别为'T 和't ，若't 〈'T ，试写出圆筒任意半径r 处的温度表达式？三：计算题（50分）1、 流量为5000hm 3的水通过一根20Km 长的水平管，总压降为0.5Mpa 。
现在中央接一完全相同的平行管到中点。
问总流量变为多少h m3？（设总压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。
2、 泵将C 020的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为mmm 498⨯φ的无缝钢管。
吸入管长为50m ，排出管长为160m 。
且泵到管出口的距离为10m ，其中流量hm 335。
（已知：atm p 10=，02.0=λ,0.3=s H m,Kw N 2=电,94.0=电η）.(C 020时水，31000mKg =ρ，23.1024.1m sN -⨯=μ，230104.2m N p ⨯=)求：忽略动压头，求泵的安装高度？泵的轴功率和效率？3、 一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为mm 5.225⨯φ，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却2CS 饱和蒸汽，使之从饱和温度C 046降至C 010。
2CS 走管外，其流量为s Kg G 07.01=，其冷凝潜热为Kg Kj 356，比热为C Kg Kw0.05.1。
水走管内，且与2CS 成逆流流动。
冷却水的进出口温度分别为C 05和C 030。
已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为Cm WK 021.2000=和C m W K 022.100=。
问此换热器是否造适用？ 4、 用一传热面积为210m 的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa ，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取C 08，热损失可忽略不计。
试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？（２）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa ，问此时蒸发器的传热糸数为多少？查得20Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 01.60，汽化潜热为Kg Kj 9.2354查得200Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 02.120 查得350Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 08.138试题二的答案一：填充题1、dy dw .μτ=、2.ms N 。
2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。
3 、位置、时间、时间、位置。
4、a 33。
5、抛物线、0.5、e R 64。
6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。
7、通风机、鼓风机、压缩机。
8、颗粒的停留时间大于沉降时间。
9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。
10、控制温度、降低粘度、减少阻力。
11、导热糸数小的。
12、不挥发性、提高。
13、增加、增加。
14、层流内层、减薄层流内层的厚度。
15、10.13-101.3.二：问答题1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当2000 e R ，为层流，当4000e R 为湍流。
1、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。
受管径、流速、粘度和密度。
2、 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。
3、 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。
若两流体的温度差较大（C 050以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。
因此我们要考虑热补偿。
4、 ()12''ln ...2r r t T L Q -=λπ=()1'ln ...2r r t T L -λπ ()121'''ln ln ..r r r r t T T t --=三：计算题1、 设接平行管道后，总流量为h m V 33。
二平行管流量为h m V 31和h m V 32。
板努利方程： =+ρ3232p u ∑++11212f h p u ρ =+ρ3232p u ∑++22222f h p u ρ 总压降相同得： +2..2333u d l λ 2..2111u d l λ=2..2u d l λ， λλλλ===321，l l l l 21321===。
3121u u = u u 583=h m V V 3'633058==。
2、s m d V u 53.13600.09.0..4135.41221===ππ。
s m u 53.12=。
m g u d l g u H h g u H Z s f s 555.181.9.253.1.09.050.02.081.9.253.10.32..222222'2=--=--=--=λ 考虑0.5m 的安装安全糸数。
则泵的安装高度为1m.Kw N N 88.194.0.2===电电轴η.()g u g u d l Z h Z H 22..22'出进ςςλ+++=+= . 81.9.253.1.5.0109.05016002.0112⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=H . m H 75.16=. Kw g HQ N 6.13600/81.9.1000.35.75.16===ρ . %85==电N N η. 3、换热器已有的传热面积：207.73.025.0.14.3.30..m dl n A ===π。
求所需的传热面积：冷凝段的热量：1Q =Kw r w 9.24356.07.0.==冷却段的热量：()Kw T T C w Q 65.236.05.1.07.0..2112==-=。
总热量为：Q=1Q +2Q =27.55Kw冷却水的用量：()()s Kg t t C Q G 0263530.187.455.27.12=-=-=水 冷却水离开冷却段的温度：C C G Q t t 014.7187.4.263.065.25=+=+=比水 冷凝段的温度差：()()C t 07.2530464.746ln 30464.746=-----=∆1 3 2图2-1冷却段的温度差：()()C t 04.165104.746ln5104.746=-----=∆冷凝段所需传热面积：2184.47.25.2001000.9.24.m t K Q A ==∆= 冷却段所需传热面积：2261.14.16.1001000.65.2.m t K Q A ==∆= 所需的总的传热面积：A=6.452m . 4、水分蒸发量：F x x F W 625.01.10=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=，375=-W F .F=1000Kg , W=625Kg溶液的沸点为 C t 01.6881.60=+=。
传热糸数K 为：()Cm w t A Q K 02.7851.682.120.3600.101000.9.2354.625=-=∆=改变压力后的传热糸数： ()C m w t A Q K 02'.5781.688.138.3600.101000.9.2354.625=-=∆=。
可见结垢以后的传热糸数降低。
试题二一：填充题（18分）1、空气在标准状态下密度为1.293m Kg，在0.25Mpa 下（绝压）C 080时的密度为________ 2、产生流体阻力的原因有_________________._______________3、转子流量计在安装时应_________________。
4、连续性方程2211s u s u =是__________指导出来的，它适用______流体。
5、 直管阻力的表示式为____________________，管中流出 出ζ=__________流入管中入ζ=_____________。
6、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。
7、 往复式压缩机的工作循环为_______._____ ._____._______四个阶段。
8、一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________9、固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走______________程。