江南大学现代远程教育 第二阶段练习题
考试科目:《化工原理》第三章(总分100分)
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一 、填空题(20分,每空2分)
1、在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,总传热系数K接近______流体的对流给热系数。 2、蒸汽中不凝性气体的存在,会使___________大大降低,因此冷凝器都应有________的装置。
3、将单程列管式换热器改为双程的作用是__________,但这将使________减小,________ 增大。
4、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___乞巧歌Q2___Q3。
二、选择题(10分,每空2分)
1、强化传热的主要途径是____。
A、增大传热面积 B、提高K值 C、提高∆tm
2、当冷热两流体无相变且进、出口温度分别相同时的折、错流换热器,其平均温度差∆tm都比纯逆流时的∆tm____。 A、大 B、小 C、相同
3、对流传热方程中Q=αS∆t中的∆t是指____温度差。
A、内壁与外壁 B 冷热流体的平均 C、壁面与流体间
4、稳定传热是指传热系统内各点的温度____。
A、既随时间而变,又随位置而变 B、只随位置而变,但不随时间而变
C、只随时间而变,但不随位而变
5、对于沸腾传热,工业生产一般应设法控制在____沸腾下操作。
A、泡核 B、稳定的膜状 C、不稳定的膜状
三、判断题(10分,每空2分)
1、多层平面壁稳态热传导时,推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;总热阻是各层热阻的倒数之和。( )
2、在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作,所需传热面积要小。( )
3、间壁式换热器内冷,热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻,因此,总传热系数 的数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。( )
4、在稳定多层圆筒简壁导热中,通过多层园简壁的传热速率Q相等,而且通过单位传热面积的传热速率Q/S也相同( )
5、列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气,为提高换热器的K值,在管外装设折流挡板。( )
四、计算题(60分,每题15分)
1、在内管为φ189 mm×10 mm的套管换热器中,将流量为3500 kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38 kJ/kg·℃,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17 kJ/kg·℃,基于传热外面积的总传热系数K0=2000 W/m2·℃,设其值恒定, 忽略热损失。试求:1)冷却水用量;2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。
2、一单壳程单管程列管换热器,由多根φ25mm×2.5mm的钢管组成管束, 管程走某有机溶液, 流速为0.5m/s,流量为15T/h,比热容为1.76kJ/kg·℃,密度为858kg/m
3,温度由20℃加热至强制循环泵
50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的表面传热系数分别为700W/m2·℃和10000W/m2·℃。钢热导率为45W/m·℃。垢层热阻忽略不计。 求: 1)总传热系数Ko;2)管子根数n及管长L。
3、一单程列管式换热器,由直径为 25×2.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动,流量为1.25 kg/s,由80℃冷却到30℃,冷却水在管间和苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW/(m2·℃),污垢热阻和换热器的热损失可忽略,求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃), 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
4、有一台套管换热器,内管为φ38 mm×2.5 mm钢管,外管为φ57 mm×3 mm钢管,换热管总长36m,逆流操作,管内走水,将管间4200 kg/h的苯液从65℃冷却到35℃,水温从25℃升到35℃,现已知苯侧表面传热系数为2030 W/m2·℃,水侧表面传热系数为6610W/ m2·℃,苯侧垢层热阻为0.18m2 ·℃/kW, 苯液比热容cp1=1.80 kJ/kg·℃,钢热导率λ=45
W/m·℃ 。试计算该换热器传热系数Ko
附:参考答案:
一、填空题(20分,每空1分)
1、空气
2、蒸汽冷凝传热系数;放气阀
3、提高管内α; ∆tm; 阻力
4、>;>; =;=;
二、选择题(10分,每空2分)
1、B 2、B 3、C 4、B 5、A
三、判断题(10分,每空2分)
1、× 2、 √ 3、√ 4、 × 5、×
四、计算题(60分,每题15分)
1、冷却水用量 Whcph(T1-T2)=Wccpc(t2-t1)
3500×2.38×(100-60)=Wc× 4.17×(50-40) Wc =7990 kg/h
∆t逆=(50-20)/ln(50/20)=32.75℃ ∆t并=(60-10)/ln(60/10)=27.9℃
Q=KS∆tm Q=7990×4.17×(50-40)=3.332×105 kJ/h
∴S逆=3.332×105/[(2000/1000)×32.75×3600]=1.41 m2
πd0 l=1.41 3.14×0.18×l=1.41 ∴ l逆=2.5 m
S并=3.332×105/[(2000/1000)×27.93×3600]=1.66 m期刊影响因子2
3.14×0.18×l并=1.66 ∴ l并=2.93 m
2、解 Q=Wccpc(t2-t1)=15×103×1.76×103(50-20)/3600=2.20×105W
2009全美音乐奖
∆tm=[(130-20)+(130-50)]/2=95℃
以外表面为基准的传热系数:
王子灿 Ko=1/[1/10000+(0.0025×0.025)/(45×0.0225)+0.025/(700×0.02)]=513W/(℃·m2)
V=W/ρ=15×103/(3600×858)=0.0049m3/s
A=V/u=0.0049/0.5=9.8×10-3m2
A=πd2n/4
n=4A/(πd2)=4×0.0098/(3.14×0.022)=31根
So=Q/(Ko∆tm)=220000/(513×95)=4.5m2
So=nπdo·L
L=So/(nπdo)=4.5/(31×3.14×0.025)=1.85m 取2m
3、解 由总传热速率方程式 Q = KoSoΔtm
式中 Q = WhCph(T1 - T2)= 1.25×1.9×103×(80 - 30)= 118.8 KW
4、 (1) Q=Whcph (T1-T2)=(4200/3600)×1.8×1000×(65-35)=63000 W
So=πdl=3.14×0.038×36=4.295 m
∆tm=(∆t1-∆t2)/ln(∆t1/∆t3)=((65-35)-(35-25))/ln(30/10)=18.2℃
Ko=软件项目管理论文Q/(So∆tm)=63000/(4.295×18.2) =805.95 W/m2·℃