化工原理习题及答案
化工原理第二章习题及答案解析
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于 ( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵 ( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C6、离心泵的调节阀 ( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要 ( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是 ( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则 ( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力 ( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为 ( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生 ( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因 ( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
《化工原理》练习题及解答
《化工原理》练习题一、简答题1、汽蚀现象2、真空度3、层流二、选择题1. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )A. 同一种流体内部B. 连通着的两种流体C. 同一种连续流体D. 同一水平面上，同一种连续的流体2. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。
A. Q增大，η增大B. Q增大，η先增大后减小C. Q增大，η减小D. Q增大，η先减小后增加3. 双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1＞△t2，则λ1和λ2的关系为（）。
A. λ1＜λ2,B. λ1＞λ2C. λ1=λ2D. 无法确定4. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）。
A. 为常数，与ε/d、Re均无关B.随Re值加大而减小C. 与Re值无关，是ε/d的函数D. 是Re值与ε/ d的函数三、计算题1.有一石油裂解装置，所得热裂物的温度300℃。
今欲设计一换热器，欲将石油从25℃预热到180℃，热裂物经换热后终温不低于200℃，试计算热裂物与石油在换热器中采用并流与逆流时的对数平均温差ΔΤm。
2.如图所示，水由常压高位槽流入精馏塔中。
进料处塔中的压力为0.1大气压（表压），送液管道为φ 45×2.5 mm、长8 m的钢管。
管路中装有180°回弯头一个(le/d =75)，90°标准弯头一个(le/d =35)。
塔的进料量要维持在3.6m3/h，试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米？参考数据：水的粘度为1cP Array《化工原理》练习题答案一、简答题1、汽蚀现象泵的入口处的压力低于被输送流体的饱和蒸汽压，形成大量气泡，气泡进入到离心泵的高压区破裂，液滴填充真空区击打器壁，形成汽蚀现象。
2、真空度真空度= 大气压力－绝对压力3、层流流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合二、选择题1.D2.B3.A4.C三、简答题1. 解：求得 ∆Tm1=97.2℃∆Tm2=145.7℃2.解： 由流量可求得流速为u=0.8 m/s(5分)。
【化工原理期末考试习题】题库及习题答案1
化工原理课后习题及解答第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。
解：由绝对压强= 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强P表= -真空度= - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤ σ螺解：P螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 Nσ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤ σ螺得n ≥ 6.23取n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。
测得R1 = 400mm ，R2 = 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。
解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处P A+ ρg gh1= ρ水gR3+ ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
化工原理(杨祖荣)1-7章习题答案
p p 0 gz p1 gh
2
z
p1 gh p 0 p1 p 0 (58 42) 10 3 h 0.55 2.36m g g 900 9.81
5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分 别为 700mm 和 600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度 分别为 800 kg/m3 和 1000 kg/m3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断 A 与 B、C 与 D 点的压力是否相等。 解： （1）容器底部压力
整理得
题7
附图
由此可见， U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数 R 有关，而与 U 形压差计放置的位置无关。 代入数据
p A p B (13600 1000 ) 9.81 0.18 22249 Pa
8．用 U 形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为 1000kg/m3， 读数 R 为 12mm。为了提高测量精度，改为双液体 U 管压差计，指示液 A 为含 40％乙醇的水溶液， 密度为 920 kg/m3， 指示液 C 为煤油， 密度为 850 kg/m3。 问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？ 解：用 U 形压差计测量时，因被测流体为气体，则有
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第一章 流体流动与输送机械· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （2） 第二章 非均相物系分离· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （32） 第三章 传热· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （42） 第四章 蒸发· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （69） 第五章 气体吸收· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （73） 第六章 蒸馏· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （95） 第七章 固体干燥· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （119）
化工原理第五章习题及答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理习题答案第五章
8. 利用一连续操作的精馏塔，分离含甲醇 0.3 摩尔分数的水溶液。要求得到含甲醇 0.95 摩 尔分数的馏出液及含甲醇 0.03 摩尔分数的釜液。回流比 R=1.0，操作压力为 101.33kPa。在 饱和液体及冷液体 （q=1.07） 的两种条件下， 试用图解法求理论板数及加料板位置。 101.33kPa 下的甲醇水溶液相平衡数据见下表. （答案：饱和液体条件下，理论板数为 11（包括蒸馏 釜） ，加料板为第 8 板；冷液体 q=1.07 条件下，理论板数为 10（包括蒸馏釜） ，加料板为第
习题 7 的附图 解： （1）因为是理论板，y2 与 x2 为平衡关系。用相平衡方程式从 x2=0.75 计算 y2 y2=x2/[1+(1)x2] =2.92×0.75/[1+(2.921) ×0.75]= 0.898 (2) 已知 x1=0.88，x2=0.75，y2=0.898，L/V=2/3,求 y3 V(y2y3) = L（x1x2） y3= y2L/V（x1x2）= 0.811 (3) 计算回流比 R R/(R+1) =L/V=2/3, R=2 (4) 精馏段操作线方程 yn=[R/(R+1)] xn-1 + xD/(R+1) xD= 0.934 将 x1=0.88，y2=0.898 及 R=2 代入，求得
第 5 章 蒸馏 习题解答
1. 甲醇（A）丙醇（B）物系的气液平衡服从拉乌尔定律。试求： （1）温度 t=80℃，液相 组成 x=0.5(摩尔分数)时的气液平衡组成与总压； （2）总压为 101.33kPa、液相组成 x=0.4(摩 尔分数)时的气液平衡温度与组成； （3）液相组成 x=0.4、气相组成 y=0.84 时的平衡温度与 总压。 组成均为摩尔分数。 用 Antoine 方程计算饱和蒸气压 （kPa） （答案： (1) 0.781,116kPa; (2) 79.5℃,0.702;(3) 82.4℃,140.9 kPa） 甲醇 丙醇 lgPAo=7.197 361 574.99/(t+238.86) lgPBo=6.744 141 375.14/(t+193)
04化工原理第四章习题答案
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成:耐火砖的热导率为,K m W 05.111−−⋅⋅=λ厚度mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K mW 151.0−−⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0−−⋅⋅=λ。
若耐火砖内侧温度为C 10000,耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300(假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等)。
试求：（1）绝热砖的厚度。
绝热砖的尺寸为：mm 230mm 113mm 65××;(2)普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5××。
(答：⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344°=t )解：⑴第一层：1121λb t t AQ −=第二层：2232λb t t AQ −=⇒()()32222111t t b t t b −=−λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12−=−b ⇒m446.02=b 因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，校核：()()3940460.0151.0940100023.005.1t −=−⇒C 3.1053°=t ；⑵()()43332111t t b t t b −=−λλ⇒C 6.344°=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170×φ的无缝钢管输送水蒸气。
为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W −−⋅⋅;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W −−⋅⋅。
管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。
管道长m 50。
试求该管道的散热量。
（答：kW 2.14=Q ）解：已知：11 K m 0.065W −−⋅⋅=λ，11 K m 0.21W −−⋅⋅=λ查表得：11K m W 54−−⋅⋅=钢λ()34323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t lQλλλπ++−=其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ，231.023.029.0ln ln 34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002−⋅=++−=πlQ ，kW 2.14W 1042.1502844=×=×=Q 。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理第五章吸收课后习题及答案
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n k m ol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../(3058107980728H c p k m o l m kP a ===⋅液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)y m x ===⨯ 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =⨯，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
化工原理习题及答案复习材料
1 . 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m³/h时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kw，转速为2900r/min，假设真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
解：取20 ℃时水的密度ρ=998.2 Kg/m 3在泵出口和入口处列伯努利方程u12/2g + P1/ρg + Η = u12/2g + P2/ρg + Ηf + Z ∵泵进出口管径相同, u1= u2不计两测压口见管路流动阻力Ηf = 0∴ P1/ρg + Η = P2/ρg + ZΗ = (P2- P1)/ρg + Z = 0.4 + (152+24.7)×103/998.2×9.8=18.46 m该泵的效率η= QHρg/N = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×103×3600)= 53.2.﹪2. 用离心泵以40m³/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以到达冷却的目的，已知水进入喷头之前需要维持49kPa的表压强，喷头入口较贮水池水面高6m，吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m，管路中的动压头可以忽略不计。
试选用适宜的离心泵并确定泵的安装高度。
当地大气压按101.33kPa计。
解：∵输送的是清水∴选用B型泵查65℃时水的密度ρ= 980.5 Kg/m 3在水池面和喷头处列伯努利方程u12/2g + P1/ρg + Η = u12/2g + P2/ρg + Ηf + Z 取u1= u2 = 0 则Η = (P2- P1)/ρg + Ηf + Z= 49×103/980.5×9.8 + 6 + (1+4)= 15.1 m∵ Q = 40 m 3/h由图2-27得可以选用3B19A 2900 465℃时清水的饱和蒸汽压P V = 2.544×104Pa当地大气压Ηa = P/ρg = 101.33×103 /998.2×9.81 = 10.35 m 查附表二十三 3B19A的泵的流量: 29.5 — 48.6 m 3/h为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的ΗS' 即ΗS' = 4.5m输送65℃水的真空度ΗS= ΗS'+(Ηa-10)-( P V/9.81×103–0.24)]1000/ρ=2.5m∴同意吸上高度H g = ΗS - u12/2g -Ηf,0-1= 2.5 – 1 = 1.5m即安装高度应低于1.5m3．常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m³，粘度小于20cSt，在贮槽条件下饱和蒸汽压为80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m³流量送往表压强为177kPa的设备内。
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第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导导热;2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递;热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象;3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度0K, 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递;这种传热方式称为热辐射;4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量W/m25、等温面温度场中将温度相同的点连起来,形成等温面;等温面不相交;二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的; BA 在一定的温度下,辐射能力越大的物体,其黑度越大；B 在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度;2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为_______ ; CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数_________; CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时,已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力,耐火砖的黑度是下列三数值之一,其黑度为_______; AA B 0.03 C 15、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; DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时,各层的温度降与各相应层的热阻_____; AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否正确： A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数;A 甲乙均对B 甲乙均不对C 甲对,乙不对D 乙对,甲不对8、列管换热器管程常用流速范围为：一般液体_______,气体__________; A CA - 3 m/sB 3 - 15 m/sC 5 - 30 m/s9、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来的出口温度t,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______; AA 管内加扰流内件B 提高壳程数10、碳钢的导热率为_______；不锈钢的导热率为_______；铜的导热率为_______,常压常温空气的导热率为_______；常温水的导热率为_______; C, D, B, F, EA 151W/m℃B 370W/m℃C 45W/m℃D 16W/m℃E m℃F m℃11、套管冷凝器的内管走空气,管间走饱和水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时 A B B①传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变②空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变③壁温 A 增大 B 略有减小 C 基本不变12、一定流量的液体在一25×2.5mm的直管内作湍流流动,其对流给热系数＝1000W/m2·℃;如流量与物性都不变,改用一19×2mm的直管,则其值将变为__________ W/m2·℃; DA 1059B 1496C 1585D 167813、穿过三层平壁的稳定导热过程,如图所示;试比较第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小____________; C A CA R1> R2+R3B R1< R2+R3C R1= R2+R3D 无法比较14、①在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好____________放置；冷却水应走____________; A CA 水平B 垂直C 管内D 管外②已知某平壁外两层不等厚b1<b2保温材料的温度分布曲线如图示, 则A层导热率__________B层的导热率; CA 小于B 不能确定是否大于C 大于D 等于15、稳定传热是指______; BA 传热系统中各点的温度不随位置和时间而变;B 传热系统中各点的温度仅随位置变,而不随时间变;C 传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变;D 传热系统中各点的温度随位置和时间而变;16、棉花保温性能好,主要是因为______; CA 棉纤维素导热率小；B 棉花中含有相当数量的油脂；C 棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到阻碍；D 棉花白色,因而黑度小;17、无相变强制对流α来自_______; CA 纯经验方法B 纯理论方法C 因次分析与实验结合半理论、半经验方法D 数学模型法E 因次分析法18、在蒸汽冷凝中,不凝气体的存在对α的影响是______; BA 使α值升高B 使α值大大降低C 使α值有一定影响D 对α值无影响19、红砖的黑度为,若温度为300℃,则红砖的发射能力为________W/m 2; BA W/m 2B 5684 W/m 2C W/m 2D 1000 W/m 220、换热器中冷热流体进出口温度一定时,下面说法中正确的是 ; DA t m 并<t m 逆<t m 折B t m 逆＝t m 并＝t m 折C t m 并<t m 逆＝t m 折D t m 并< t m 逆 >t m 折21、对在蒸汽与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; AA 提高空气流速B 提高蒸汽流速C 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D 在蒸汽一侧管壁上加装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液;22、在间壁换热器中,当两流体均变温时,采用折流的目的是 ; AA 提高KB 提高t mC 增加传热面积AD 使K 和A 均增加;23、100℃时铜的导热率为_____,18℃时钢的导热率近似为_______,20℃时空气的导热率近似为______,20℃水的导热率近似为______; C A B DA 45W/mKB mKC 377W/mKD mK24、在相同温度下,实际物体的吸收率A 与黑体的吸收率A 0的关系是 ; CA A A 0B A A 0C A A 0D 不一定25、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的_______; CA 通过一定传热面的传热速率不随时间变化,为一定值；B 系统中任一点的温度维持恒定；C 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和；D 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变;26、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来的出口温度t ,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______; AA 管内加扰流内件B 提高壳程数27、有一列管换热器,由38根252.5mm 无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水流速0.5m/s,相应的R e=104及对流给热膜系数为;当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为,则 ; AA αα8.0)21(='B αα8.0)21(〉' C αα8.0)21(〈' D 不一定 28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃,冷流体温度由20℃升至50℃;若逆流操作,t m ＝ ; DA 70℃B 30℃C 10℃D 40℃29、热传递的基本方式是： 、对流、辐射; AA 传导 ；B 传递；C 放射；D 流动;30、物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为 ; AA 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热流动;31、流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为 ; AA 对流；B 流动；C 传递；D 透热;32、物质导热系数的顺序是：; AA 金属＞一般固体＞液体＞气体；B 金属＞液体＞一般固体＞气体；C 金属＞气体＞液体＞一般固体；D 金属＞液体＞气体＞一般固体;33、吸收率1的物体称为黑体; CA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于;34、等于1的物体称为白体; BA 吸收率；B 反射率；C 透过率；D 折射率;35、单原子气体和对称双原子气体均可视为; DA 白体；B 灰体；C 黑体；D 透热体;36、液体是; DA 白体；B 灰体；C 透热体；D 不透热体;37、在管壳式换热器中,不洁净和易结垢的流体宜走管内,因为管内; AA 清洗比较方便；B 流速较快；C 流通面积小；D 易于传热;38、在管壳式换热器中,腐蚀性的流体宜走管内,以免,而且管子也便于清洗和检修;AA 壳体和管子同时受腐蚀；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多;39、在管壳式换热器中,压强高的流体宜走管内,以免,可节省壳程金属消耗量;A 壳体受压；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多; A40、在管壳式换热器中,饱和蒸气宜走管间,以便于,且蒸气较洁净,它对清洗无要求;AA 及时排除冷凝液；B 流速不太快；C 流通面积不太小；D 传热不过多;41、在管壳式换热器中,有毒流体宜走管内,使; AA 泄漏机会较少；B 流速很快；C 流通面积变小；D 传热增多;42、在管壳式换热器中,被冷却的流体宜走管间,可利用外壳向外的散热作用, ;A 以增强冷却效果；B 以免流速过快；C 以免流通面积过小；D 以免传热过多; A43、在管壳式换热器中,黏度大的液体或流量较小的流体宜走,因流体在有折流挡板的壳程流动时,由于流速和流向的不断改变,在低Re值Re＞100下即可达到湍流,以提高对流传热系数;BA 管内；B 管间；C 管径；D 管轴;44、对于刚性结构的换热器,若两流体的温差较大,对流传热系数较大者宜走,因壁面温度与大的流体温度相近,可以减少热应力; BA 管内；B 管间；C 管径；D 管轴;45、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的,是为了加大壳程流体的,使湍动程度加剧,以提高壳程对流传热系数; CA 黏度；B 密度；C 速度；D 高度;46、有一套管换热器,环隙中有119.6℃的蒸气冷凝,管内的空气从20℃被加热到50℃,管壁温度应接近; DA 20℃；B 50℃；C 77.3℃；D 119.6℃;47、已知在温度T时耐火砖的发射能力辐射能力大于铜的发射能力,则铜的黑度为,耐火砖的黑度为; A BA ；B ；C ；D ;48、两灰体间进行辐射换热,两者间的温度差为100℃;若将两灰体的温度各升高100℃,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比,将; AA 增大；B 减小；C 不变；D 不一定;49、判断下面的说法哪一种是错误的 ; BA 在一定的温度下,辐射能力越大的物体,其黑度越大；B 在同一温度下,物体吸收率A 与黑度ε在数值上相等,因此A 与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度;50、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时,判断下面的说法哪一个是错误的 ;BA 逆流时,Δt m 一定大于并流、错流或折流时的Δt m ；B 采用逆流操作时可以节约热流体或冷流体的用量；C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数φΔ t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度;三、 填空题1、对流给热的热阻主要在____________,此处的__________最大;滞流内层 温差2、热损失是_______损失和________损失之和;热辐射传热引起的 对流给热引起的3、列管式换热器中,壳程设有折流挡板,当两流体均无相变时,挡板能起强化传热的作用,其原因是①______________________________________________________________；②______________________________________________________________；③_____________________________________________________________ ;① 流速增大,使壳程α增大；② 流体大部分横穿流过管束,流道短,边界层薄,比顺着管子纵向流动α高；③ 流体在折流挡板间穿行时,流向及流速都在不断变化,增加了扰动,强化了传热;4、水蒸气冷凝时的α比气体无相变时的α大得多,其原因是气体的______________________________________________,而蒸汽冷凝,其凝液的_____________________________；且只有_______________才有热阻;导热率小、密度小,整个气体都呈现热阻 导热率和密度都比气体大 很薄的液膜5、在管式间壁换热器中,以外表面为基准的传热系数K 的计算式为_________________,与之对应的传热量Q ＝_______________;6、① 已知传热系数K =1250kcaL/m 2h ℃,在SI 制中,K =_____W/m 2K ；汽化潜热r =2200kJ/kg,在工程单位制中r =________________kcaL/kg;② 普兰德准数的定义式是__________________________;① 1453 525 ② λμp C =Pr 7、在压强恒定的条件下,空气黏度随温度升高而________________;增大8、厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b 1b 2b 3,导热率1 2 3;在稳定传热过程中,各层的热阻R 1 R 2 R 3,各层导热速率Q 1 Q 2 Q 3;>, > ； =, =9、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道,当石棉泥受潮后,其保温效果应_____________,主要原因是_______________________________________________________________;降低 因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间,使保温层材料导热率增大,保温效果降低;8、 蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放_________________,这是因为 ___________________________________________________________________________;不凝气和冷凝水 不凝气构成附加的气膜传热阻力,而冷凝水的积累减小换热面积;11、①设置隔热挡板是____________辐射散热的有效方法;挡板材料的黑度愈低,辐射散热量____________;②有一单层平壁如图所示;已知材料的导热率λ为常数,从左等温面1t 至右等温面2t 的稳定导热热流量为Q ,则平壁内的温度分布表达式为__________________________;① 减少 愈低 ② λλQx t t x t t Q -=→-=11)(12、某物体可近似为灰体在20℃时,其黑度为ε=,其吸收率为______________;0．813、浮头式或带膨胀节的换热器适用于____________ 与____________流体的温差很大的场合; 管程 壳程14、① 根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式热器的一般结构型式有__________________、__________________、__________________;② 换热器中,热流体由200℃ 冷却到140℃,冷流体由20℃升高到35℃,热流体的热容量流率较小, 则传热效率为__________________;① 膨胀节；浮头式；U 型管 ② %15、消除列管换热器温差应力常用的方法有三种,即在壳体上加______________,采用______________结构或采用______________式结构;膨胀节 浮头式 U 型管16、如图所示,为尽量减少Ａ、Ｂ两个温度不同的固体表面间的辐射传热,可以采取的措施是________________________________________________;在两固体壁面间,平行放置多块黑度较小的遮热板;17、① 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较;方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃,方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃,则用水量W 1___W 2,所需传热面积A 1___A 2;② 如图所示,蒸汽在管束外冷凝,a 、b 两种排列方式的其它条件均一样,比较它们的冷凝给热系数的大小a α___b α,因为______________________________________;① 大于, 小于② 大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚;18、两流体的间壁换热过程中t WC Q p ∆=计算式中,t 表示 ;T 1-T 2 或t 2-t 119、设备保温层外包一层表面_________、颜色_________的金属,可使设备的热损失减少;光滑 较浅20、举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________;套管式换热器,列管式换热器,夹套式换热器,板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器,板翅式换热器等任选五种;21、导热率的物理意义是____________________________________,其SI 制的单位为_____________,工程制的单位为_______________;单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量 W/m ℃ 千卡/小时米℃22、① 定性温度是指____________________;② 沸腾传热可分为三个区域,它们是____________、____________和____________,生产中的沸腾传热过程应维持在____________区操作;① 确定准数中各物性参数的温度② 自然对流区 核状沸腾区 膜状沸腾区 核状沸腾23、对多层圆筒壁的热传导,通过各层的传热速率________,热通量________,沿圆筒壁的径向温度分布为____________线;相等 不相等 曲线24、① 已知导热率λ=×10-3Cal/cms ℃, 此值在SI 制中为__________W/mK;② 写出比热C p 的单位,工程制为____________,SI 制为____________;③ 物体的辐射传热速率与其绝对温度的_________次方成正比;① 1 ② kCaL/kg ℃, J/kg ℃ ③ 四25、在传热实验中,用饱和水蒸气加热空气,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;蒸汽冷凝时的对流给热系数α较大;原因是__________________________;空气 饱和水蒸气 蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热26、① 估计列管式换热器中金属管壁的温度t w ,壳程为的饱和水蒸气冷凝;A 管程是平均温度为40℃的空气,t w 约为________；B 管程是平均温度为40℃的水,水的对流给热系数为2000W/m 2℃,基于内面积的总传热系数K i =1600W/m 2℃ ,t w 约为_______;② 在设计时,欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积,从有利于传热角度看,宜采取的措施为_____________,因为_____________________________;① 1 100℃ 2 88℃② 增加管长; 如果采用增加管数的办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低;27、管内湍流传热,流体内温度梯度最大的部分是在______________,原因是_________________________________________________;滞流底层 滞流底层的传热机理是导热, 流体的导热率一般比较低;28、在稳态传热中,凡热阻大处其温差也____________;滴状冷凝的给热系数_________膜状冷凝给热系数;大 大于29、沸腾传热时,在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大,则α__________;越大30、对于间壁式换热器：m h h p c t KA T T C W t t C W ∆=-=-)()2112（等式成立的条件是 、 、 ;31、下列各种情况下的对流给热系数空气流速为6m/s 时的1α； 空气流速为25m/s 时的2α；水的流速为1.2m/s 时的3α； 水的流速为2.5m/s 时的4α； 蒸汽膜状冷凝时的5α之间的数值按自大而小的顺序为 ________ > ________ >________ > ________ > ________;32、不需要任何介质的传热称为 传热;辐射33、在列管式换热器中,流体在管内流动称为流经 ;管程34、列管式换热器中,流体在 流动称为流经壳程;管间35、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体称为 ;灰体36、在辐射传热中,气体的反射率为 ;37、在辐射传热中,黑体的透过率为 ;38、在辐射传热中,灰体的透过率为 ;39、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比,称为物体的 ;黑度40、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则传热管的壁温接近 的温度;饱和蒸气41、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则总传热系数Ｋ接近 的对流传热系数;空气42、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则空气应走 ;管内43、在列管换热器中,若用饱和蒸气加热空气,则饱和蒸气应走 ;管间44、判断下列物性数值大小金属 ____ 液 ___气;＞ ＞四、判断题 每题1分1、在辐射传热中,黑体的反射率为1; ×2、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热; ×3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好; √4、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等 ×5、一般固体、液体和气体相比较,导热系数值的大小顺序为固体＞气体＞液体; ×6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热; ×7、对流传热仅发生在流体中; ×8、流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在流动边界层; ×9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样; ×10、虽然大气层包围着地球,但阳光仍能照射到地球表面,因为空气是透热体; √五、问答题1、在列管换热器中,拟用饱和蒸气加热空气,传热管的壁温接近哪一种流体的温度 为什么 3分答： 壁温接近饱和蒸气的温度; 因为oo wi i W A t t A T T αα11-=- , 饱和蒸气的o α＞＞空气的i α,则i α1＜＜o α1所以,W T T -＜＜t t w -,传热管的壁温接近饱和蒸气α大的温度;2、为什么内部孔隙多的材料保温效果好 3分因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体,对导热不利,从而起到了保温的作用;3、在强化传热的过程中,为什么要想办法提高流体的湍动程度 3分由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内,提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度,可以提高传热效果;4、在传热实验中,试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数α如何确定的并指出相应测试的基本参量有哪些 4分答：)()(120t t C W t T A Q p c w s -=-=α∴ 012)()(A t T t t C W w s p c --=α即需测参数：空气流量c W ； 空气进、出口温度ｔ1、ｔ2； 饱和蒸汽压力,然后查出饱和蒸汽温度T s ；管壁温ｔw5、在蒸汽冷凝时,其冷凝液为层流流动,若要提高蒸汽冷凝的给热系数,可考虑采取哪些措施 4分答： 措施一：让液膜和蒸汽同向流动,则磨擦力使液膜流动加速,厚度减薄,从而使增大；措施二：若为单根管,将垂直放置改为水平放置;若为管束,则需减小垂直列上的管数,或把管子排列旋转一定的角度；措施三：及时排除不凝气体;6、 ① 作图定性示出沸腾传热系数α随相应的传热温差Δｔ壁面和沸腾液体之间的变化关系;② 列管换热器封头装置隔板的作用是什么 4分答：① 如图② 隔板将管子分成若干组,构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程α;7、现场有一列管式加热器,管程有φd ×δmm 钢管n 根,每根长L 米,内通水;壳程为压力等于P Pa 绝的饱和水蒸气冷凝;今欲实测此换热器传热系数K ,试问① 需要测取哪些数据说出所用仪表;② 根据测得的数据列出计算K 值的有关公式及计算方法; 4分答： ① 需要测水的进、出口温度1t 和2t ,可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水的流量, 可使用转子流量计测量;② )(12t t C W Q p -=水水 换热器面积 L d n A 00π=平均推动力 2121ln(t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ 12t T t -=∆ 21t T t -=∆ 基于外表面的总传热系数 mp m t L d n t t C V t A Q K ∆⨯-=∆=01200)πρ（水水 五、计算题1、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层的厚度均为100 mm,其导热系数分别为 W/ｍ·℃及 W/ｍ·℃;待操作稳定后,测得炉壁的内表面温度为700℃, 外表面温度为130℃;为减少燃烧炉的热损失,在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为 W/ｍ·℃的保温材料;操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃, 外表面温度为90℃;设两层材料的导热系数不变;计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几 10分解：设单位面积炉壁的热损失为q S Q q =,加保温层前,是双层平壁的热传导22211311/22407.01.09.01.0130700m w b b t t q =+-=+-=λλ 4分 加保温层后,是三层平壁的热传导 2332211412/70706.004.07.01.09.01.090740m w b b b t t q =++-=++-=λλλ 4分 热损失减少的百分数%4.6822407072240121=-=-q q q 2分 2、外径为426 mm 的蒸气管道, 其外包扎一层厚度为426 mm 的保温层, 保温材料的导热系数可取为 W ／ｍ·℃;若蒸汽管道的外表面温度为177℃, 保温层的外表面温度为38℃, 求每米管长的热损失; 10分解：由已知 r 2 = 2 = 0.213 m, r 3 = + = 0.639 m 5分每米管长的热损失 m w r r t t L Q /489213.0639.0ln )38177(2ln )(22332=-=-=πλπλ 5分3、在一套管换热器中,用水蒸气加热空气,已知空气侧的对流给热系数为 40W/m 2℃,蒸汽冷凝侧的对流给热系数为5000W ／m 2℃,现欲提高此传热过程的总传热系数,应从何着手解决试用具体数据说明理由;注：管壁热阻及污垢热阻可忽略,空气湍流 15分解： 当忽略管壁及污垢热阻时 40150********+=+=ααK 39.7=K W/m 2℃ 4分由于1α>>2α,故应设法增大2α之值在管程允许的压力降范围内增大空气的流量,设将空气流量提高倍,则80402.44.20.828.02=⨯=='αα W/m 2·℃ 78.780150001111121=+=+='ααK W/m 2·℃ 5分 98.17.397.78=='K K 若将1α增大一倍100001='α W/m ℃ 3分 8.39='K W/m ℃ 98.17.398.39=='K K 3分 4、某厂精馏塔顶,采用列管式冷凝器,共有φ25×2.5mm 的管子60根, 管长为2m,蒸汽走管间,冷却水走管内,水的流速为1m/s ;进、出口温度分别为20℃和60℃,在定性温度下水的物性数据为:ρ=992.2kg/m 3 λ=m·℃ μ=× Pr =① 求管内水的对流给热系数② 如使总管数减为50根,水量和水的物性视为不变,此时管内水的对流给热系数又为多大 15分解: 100010025.31056.62.992102.0Re 44〉⨯=⨯⨯⨯==-μρdu 160Pr 6.0〈〈 5010002.02〉==d L 3分∴可采用下式计算对流给热系数 n Nu Pr Re 023.08.0=流体被加热 n = ∴5.158=Nu 2分50245.15802.06338.0=⨯=⨯=Nu d λα W/m 2·℃ 2分 2 当管子根数减少时,流速变大s m u n n u /2.11)5060()(=⨯='=' 4分 8.0)(uu '='αα 2分 ⋅=⨯='='28.08.0/(58132.15024)(m W u u αα℃ 2分5、一套管换热器,由φ48×3mm 和φ25×2.5mm 的钢管组成,两种流体在内管和环隙流过,分别测得对流给热系数为1α和2α,若两流体的流量保持不变,并忽略出口温度变化对物性所产生的影响;求将内管改φ32×2.5mm 后,管内对流给热系数有何变化假设流动状态皆为湍流 10分解: 原内管外径 25m m 1=d 内径 20m m 22.5-25 2=⨯=d新内管外径 32m m 1='d 内径27m m 22.5-322=⨯='d 设 改用φ32×钢管后,内管对流给热系数1α' 8.18.01)4(d d d μV ρα∝∝π 5分 583.0)2720('8.1==∴αα 5分 6、一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热到 73℃,氯苯流量为 5500Kg/h;现因某种原因,氯苯流量减少到 3300Kg/h,但其进出口温度维持不变,试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几设两种工况下的蒸汽冷凝热阻,管壁热阻,垢层热阻及热损失均可略,且氯苯在管内作湍流流动,忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化 15分解：()())2()1(1212m PC Cm PC C t S K t t C W t KS t t C W '∆'=-'∆=- 3分 ()()2121ln ln33005500:21t T t T t T t T K K ---'-''=得 5分 76.121=-'-'t T t T 3分 6.0/='∆∆='mm h h t K t K W W 4分 7、重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃;若维持两种油的流量和初温不变,而将两流体改为逆流,试求此时流体的平均温度差及它们的终温;假设在两种流动情况下,流体的物性和总传热系数均不变化,换热器的热损失可以忽略;解： 以下标“′”表示并流的情况;由传热速率和热量衡算式知：)()(12210t t C W T T C W t K Q pc c ph h m -=-=∆= 3分两式相除,得： 1212212100t t t t T T T T t K t K Q Q m m --'=-'-=∆'∆=' a 将和比定律应用于下式,得：1212122112211221122147)128157()167243()()()()()()()()(t t t t t T t T t t T T t t T T t t T T t t m m ∆-∆=∆-∆---=----'-'-=----'-'-=∆'∆4310115ln )157167()128243(=---='∆m t ℃ 4分 所以 43147ln121212=∆-∆=∆-∆∆∆t t t t t t 093.14347ln 12==∆∆t t 98.2093.112==∆∆e t t 3分 或()222.98128243t T =--+ b由式a 得： 22243167157128243128T t --=-- 即： ()220.38243128t T =-+ c联立式b 和c 解得：2161.3t =℃ 2155.4T =℃7.49093.1)1284.155()3.161243(ln 1212=---=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃ 5分 8、一套管式换热器管内流体的对流传热系数i α = 20 W/m 2·℃,管间流体的对流传热系数o α= 350W/m 2·℃;若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍,总传热系数K 分别相应增加多少管壁热阻及污垢热阻可忽略不计,管壁厚度按薄壁管处理10分解：原流动情况 m 2·℃/WK= W/ m 2·℃ 2分1管内对流传热系数增加一倍= 2 = 2×20= 40 W/ m 2·℃ m 2·℃/W K= W/ m 2·℃/ = % 4分2管外对流传热系数增加一倍= 2×350 = 700 W/ m 2·℃ m 2·℃/W K = W/ m 2·℃/ = % 4分9、在列管式换热器中用水冷却油,水在管内流动;已知管内水侧对流传热系数i α为349 W/m 2·℃,管外。