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化工原理课后习题(第四章)

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  • 卖家[上传人]:jiups****uk12
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  • 上传时间:2019-05-13
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    • 1、第4章 传热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 厚度 ;绝热砖的热导率为;普通砖的热导率为。若耐火砖内侧温度为 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度为 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过 (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:; (2) 普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为:。(答: ; )解:第一层: 第二层: 因为绝热砖尺寸厚度为,故绝热砖层厚度取, 校核: ; 。4-2、某工厂用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:第一层为厚的矿渣棉,其热导率为 ;第二层为厚的石棉灰,其热导率为。管内壁温度为,保温层外表面温度为。管道长。试求该管道的散热量。无缝钢管热导率为 (答:)解:已知:, 查表得: 其中:, , , 。4-3、冷却水在,长为的钢管中以的流速通过。水温由升至。求管壁对水的对流传热系数。 (答:)解:设为湍流 水的定性温度, 查表得:, , , , , , 与假设相符, , 。4-4、空气以的流速通过一的钢管,管长。空气入口温度为,出口为。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流

      2、速增加一倍。其它条件不变,对流传热系数又为多少?(答: ,)解:设为湍流 空气的定性温度, 查表得:, , , , , , 与假设相符, , ,当时。 。4-5、有一套管式换热器,外管尺寸为,内管为的钢管,冷水在管内以的流速流动。水进口温度为,出口为。试求管壁对水的对流传热系数。(答:)解:设为湍流 水的定性温度, 查表得:, , , , 与假设不符,为过度流, , ,。4-6、现测定套管式换热器的总传热系数,数据如下:甲苯在内管中流动,质量流量为,进口温度为,出口温度为;水在环隙中流动,进口温度为,出口为。逆流流动。冷却面积为。问所测得得总传热系数为若干? (答: )解:甲苯的定性温度, 查表得:, , , , , 。4-7、在一套管式换热器中,内管为的钢管,内管中热水被冷却,热水流量为,进口温度为,出口为。环隙中冷却水进口温度为,出口温度为,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的管子长度;(3)逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。(答:(1) ;(2) , ;(3) , )解:, ; , , , , ; , , , , 4-8、一套管式换热器

      3、内流体的对流传热系数,管外流体的对流传热系数。已知两种流体均在湍流情况下进行换热。试回答下列问题:(1)假设管内流体流动增加一倍; (2)假设管外流体流速增加二倍。 其它条件不变,试问总传热系数是原来的多少倍?管壁热阻及污垢热阻可不计。(答:(1)倍 ;(2)倍 ) 解:, ; 管内流速增加一倍,即, 因为是湍流情况下的换热,故: , , , ; 管外流速增加一倍,即, 因为是湍流情况下的换热,故: , , , 。4-9、有一套管式换热器,内管为,外管为的钢管。内管中苯被加热,苯进口温度为,出口为。流量为。套管中为的饱和水蒸气冷凝,冷凝的对流传热系数为。已知管内壁的垢阻为,管壁及管外侧热阻均可不计。苯的密度为。试求:(1)加热水蒸气用量;(2)管壁对苯的对流传热系数;(3)完成上述处理所需套管的有效长度。(答:(1);(2) ;(3)) 解:苯的定性温度, 查表得:, , , , 下:饱和水蒸气的饱和温度,汽化热; ;设为湍流 , 与假设相符, , ; , , , , 4-10、空气在预热器内从加热至,的饱和蒸汽在管外冷凝,若保持空气进出口温度不变,而将预热器内的空气流量增加,而预热器

      4、不更换。试通过定量计算来说明采用什么措施来完成新的生产任务?假定空气在管内做湍流流动,且总传热系数约等于空气一侧的对流传热系数。(答:管径缩小为原来管径的倍;管长增加为原来管长的倍;将加热蒸气的温度升为)解: 故, 根据,且, 故可从以下三方面着手提高生产能力: 增大值,即提高值,物性不变: ,而 可减小, 而,不变 , 而, ,即管径缩小为原来管径的倍; 增大:由,故,因管径不变,也不变,且, , 而, 即管长增加为原来管长的倍;提高: 由于,不变,故只能升高加热蒸气的温度,此时不改变, , , , , , 即, , 即将加热蒸气的温度升为。4-11、在列管换热器中,用饱和蒸汽加热原料油,温度为的饱和蒸汽在壳程冷凝,原料油在管程流动并由加热到。操作温度下油的密度为,油在管中的平均流速为,换热器热负荷为。列管换热器共有根的管子,管长为。若已知蒸汽冷凝系数为,油侧污垢热阻为,管壁和蒸汽侧污垢热阻可忽略。试求管内油侧对流传热系数为多少?若油侧流速增加一倍,此时总传热系数为原来的倍,试求油的出口温度,设油的物性常数不变。(答:)解:, 基于管内表面总传热系数: , 由 即 ; 由原热负荷:, 得: , 现热负荷:, 又传热速率方程: , , 。

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