化工原理第六章传热2.doc

第章 一、填空题 1. 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90 ℃，出口温度为50 ℃，冷水进口温度为15 ℃，出口温度为53 ℃，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性相同，则热损失占传热量的 ________。 2. 100℃的热水在一钢管内流过，钢管暴露在大气中，大气温度为20℃，则钢管壁的温度大约是 ℃，产生上述答案的理由说明如下： 。 3. 圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1，α2以及间壁导热系数λ的关系为_________。当间壁管规格为φ108×4，导热系数为45W·m-1·K-1时，管内外两侧的对流传热系数分别为8 000 W·m-2·K-1和1200 W·m-2·K-1时，总传热系数K1=_____ W·m-2·K-1，总传热系数K2=_______ W·m-2·K-1。 4．用常压蒸馏塔的塔底重油加热原油。重油的初始温度为300℃，最终温度为220℃；原油的初始温度为25℃，最终温度为180℃；若采用并流操作，其平均温差为____，若采用逆流操作，其平均温差为_____。由上述结果可知：当热交换双方流体无相变，且进出口温度不变时，采用___操作的传热平均温差比___操作的传热平均温差大，对热交换有利。 二、选择题 1. 有一套管换热器，在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有120℃的水蒸气冷凝，则内管壁的温度接近 ℃。 (A) 35 (B) 77.5 (C) 120 (D) 100 2. 冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K ， 。 A. 变大　 B. 变小　 C. 不变　 D. 不确定　 3. 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的_____工程上可行。 A. 提高蒸气流速 B. 提高空气流速 C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D. 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积 三、计算题 1. 某列管式冷凝器的列管规格为Φ25 mm×2.5 mm。有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，冷却水的流量为2.5 kg/s。在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时间后，由于生成垢层，在冷却水进口温度和流量不变的情况下，冷却水的出口温度降为26℃。已知基于外表面的传热面积为16.5 m2，有机蒸汽的冷凝温度为80℃，求水垢层的热阻。 2．某车间需要安装一台换热器，将流量为30 m3/h，浓度为10℅的某溶液由20℃预热至60℃。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为：管径Φ25mm×2mm，管长3 m，总管数72根。问库存的换热器能否满足传热任务？已知定性温度下，溶液的物性数据为：ρ=1100 kg/m3；λ=0.58 W/(m·℃)；CP=3.77 kJ/(kg·℃)；μ=1.5×10-3 Pa·S。钢的导热系数为46.5 W/(m·℃)；设污垢热阻总和为∑R垢=0.0003(m2·℃)/W；蒸汽走管外，其冷凝对流传热系数为α0=1×104 W/(m2·℃)。 3. 拟用150℃的饱和水蒸汽将流量为90 000kg/h的某溶液产品由25℃升温到35℃。现有一台单管程列管式换热器，换热管规格为φ25mm×2.5mm，传热面积为15m2。已知蒸汽在其壳程冷凝，传热系数为12 000W/(m2.K)；溶液走管程，其对流传热系数估计为330 W/(m2.K)，比热容为1.9 kJ/(kg.K)。壳程污垢热阻和管壁热阻忽略不计，管程污垢热阻估计为 0.0001 m2.K/W。试问这台换热器是否能够满足上述换热要求？如不能满足换热要求，采用加隔板的方式将该换热器变为双管程换热器，问能否满足换热要求？（由于粘度较大，溶液在管程流动为层流，故其对流传热系数与流速的1/3次方成正比) 4. 某厂采用一套管式换热器冷凝2 000 kg/h甲苯蒸气，冷凝温度为110℃，甲苯的气化潜热为363kJ/kg，其冷凝传热系数为5 600 W/m2.℃。冷却水于20℃及5 000 kg/h的流量进入套管内管(内管尺寸为φ57 mm×3.5 mm)。水的物性可取为：密度为995 kg/m3；比热容为4.174 kJ/(kg.K)；导热系数为0.62 W/(m.K)；粘度为8×10-4 Pa.s。忽略壁及垢层的热阻，且不计热损失。求：