化工原理习题课

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1、1.某固体壁厚b=500mm,其导热系数℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C,其对流传热系数a=50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数m2℃).若忽略污垢热阻，试求：（1）热通量q;（2）距热壁面２５mm处的壁温t。解：（1）热通量q=℃)/Wq=(2)壁温q==230-378(=213℃2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖b1=230mm，l1=1.05W/(m·℃)绝热砖b2=230mm，l2=0.151W/(m·℃)建筑砖b3=240mm，l3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度

2、为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1）绝热层需几块绝热砖；（2）普通砖外侧温度为多少？解：（1）b2=?230mm

3、逆流流动。冷却水进出口温度为5℃和30℃。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为(℃)和(℃)。问此换热器是否合用？解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：（1）求所需的传热面积①冷凝段与冷却段的传热量水CS2冷凝段K1②两段的平均温差总传热量：冷却水用量K2冷却段冷却水离开冷却段的温度水CS2℃冷凝段的平均温差℃℃℃冷却段的平均温差℃℃③所需传热面积冷凝段冷却段A>，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。4.有一套管式换热器，内管为的钢管，内管中有质量流量为3000kg/h的热水，从

4、90℃冷却到60℃。环隙中冷却水从20℃升到50℃。总传热系数。试求：(1)冷却水用量；(2)并流流动时的平均温度差及所需传热面积；(3)逆流流动时的平均温度差及所需传热面积5.重油和原由在单程套换热器中呈并流流动，粮站油的初温分别为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他们的终温。假设在两种流动情况下，流体的无性和总传热系数均不变，换热器的热损失可以忽略。解：由题意得：并流时：热流体（重油）：T1=243℃→T2=167℃冷流体（原油

5、）：t1=128℃→t2=157℃∴Q=WhCph（T1-T2）=76WhCph=WcCpc（t2-t1）=29WcCpc=K0S0ΔtmΔtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=43改为逆流后：热流体（重油）：T1=243℃→T2，=？冷流体（原油）：t2，=？←t1=128℃同理：Q，=WhCph（T1-T2，）=（243-T2，）WhCph=WcCpc（t2，-t1）=（t2，-128）WcCpc=K0S0，Δtm，∴29/（t2，-128）=76/（243-T2，）∴T2，=578.45-2.62t2，-

6、-------（1）Δtm，=[（243-t2，）-（T2，-128）]/ln[（243-t2，）/（T2，-128）]-------（2）又Q/Q*=Δtm/Δtm，=29/（t2，-128）------（3）由（1）（2）（3）解得t2，=161.41℃T2，=155.443℃Δtm，=49.5℃6.用传热面积=的蛇管加热器加热容器中的某油品，拟将油温从升至。已知加热器的总传热系数，油品质量，比热容。容器外表面散热面积,空气温度℃,空气与器壁的对流传热系数，加热蒸汽的压强为，时蒸气的饱和温度。试求：（1）所需加热时间；

7、（2）油品能否升至。解：油品从升至所需时间查表得，时蒸气的饱和温度蛇管加热器的传热速率式中t—任一瞬间油品温度，油品的吸热速率器壁的散热速率由热平衡关系故将已知条件代入整理积分(2)油品可能升至的最高温度令加热器的传热量与器壁的散热量相等即代入数据解之t=86.9℃<90℃由计算结果知：油品从20℃升至80℃需2.17h。油温最高升至86.9℃，不能达到90℃7.在一内管为f25´2.5mm的套管式换热器中，CO2气体在管程流动，对流传热系数为40W/(m2×℃)。壳程中冷却水的对流传热系数为3000W/(m2×℃)。试求

8、：（1）总传热系数；（2）若管内CO2气体的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（3）若管外水的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（以外表面积计）解：查得碳钢的导热系数取管内CO2侧污垢热阻Rs2=0.53´10-3(m2×K/W)管外水侧热阻Rs1=0.21´10-3(m2×K/W)(1