5化工原理全题库(超完美).doc

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5化工原理全题库(超完美)

目 录 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) 蒸发 第五章 气体吸收·······························································(73) 第六章 蒸馏 第七章 固体干燥 第三章1、某加热器外面包了一层厚为300mm的绝缘材料,该材料的导热系数为0.16W/m(℃),已测得该绝缘层外缘温度为30℃,距加热器外壁250mm处为75℃,试求加热器外壁面温度为多少? 解: 2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成; 耐火砖 b1=230mm, (1=1.05 W/(m·℃) 绝热砖 b2=230mm, (2=0.151W/(m·℃) 建筑砖 b3=240mm, (3=0.93W/(m·℃) 已知耐火砖内侧温度为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: 绝热层需几块绝热砖; 普通砖外侧温度为多少? 解:(1)b2=? 230mmb2=442mm230×2mm 则:绝热层需两块绝热砖。 校核t2=? (2)t4=? 3、50×5㎜的不锈钢管,导热系数λ1=16W/m·K,外面包裹厚度为30mm导热系数λ2=0.2W/(m·K)的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623K,保温层外表面温度为373K,试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。 解:已知钢管的内半径     钢管的外半径     保温层的外半径 根据式(3-12a),每米管长的热损失 由于是定态热传导,故各层传导的热量应该相等,可得到钢管外表面的温度t2。 4、60×3㎜的铝合金管(导热系数近似按钢管选取),外面依次包有一层30mm的石棉和30mm的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16W/m·K和0.04W/m·K(管外涂防水胶,以免水汽渗入后发生冷凝及冻结)。 (1)已知管内壁温度为-110℃,软木外侧温度为10℃,求每米管长上损失的冷量; 2)计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数; 3)若将两层保温材料互换(各层厚度仍为30mm),钢管内壁面温度仍为110℃,作为近似计算,假设最外层的石棉层表面温度仍为10℃。求此时每米管长损失的冷量。 提示:保温层互换后,保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。 解:(1) 每米管长损失的冷量: (2) 各层热阻在总热阻中所占的分数: 由以上计算可知钢管热阻很小,且。 (3) 若将互换,厚度不变,且认为不变。 以上计算可以看出,将保温性能好的材料放在里层,保温或保冷效果好。但此计算不严格,因为保冷好,则t4应增大,即。 5、欲测某绝缘材料的导热系数,将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知管长l=1.0m. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管内用热电偶加热,当电热功率为1.0kW时,测得内管的内壁温度为900℃,外管的外壁温度为100℃,金属管壁的导热系数为50W/(m·K),试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻,会引起多大的误差? 解:按题意求得: 内管壁的热阻为: 外管壁的热阻为: 通过多层管壁的热流量为: 则:(2=0.114 W/(m·K)。 若忽略两侧金属壁的热阻,则 则:((2=0.114 W/(m·K)。 由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻,在实验精度范围内,金属壁的热阻可以忽略。 6、冷却水在25×2.5㎜,长为2m的钢管中以1m/s的流速通过。冷却水的进、出口温度为20℃和50℃,求管壁对水的对流传热系数? 解:定性温度 查得水在35℃时的物性参数: 管内径为:d=25-2(2.5=20mm=0.02m 湍流 水被加热,k=0.4,得: 7、一列管式换热器,由38根25×2.5㎜的无缝钢管组成,苯在管内以8.32kg/s的流速通过,从80℃冷却至20℃。求苯对管壁的对流传热系数;若流速增加一倍,其他条件不变,对流传热系数又有何变化? 解:定性温度 查得苯在50℃时的物性参数: 管内径为:d=25-2(2.5=20mm=0.2m 湍流 苯被冷却,k=0.3,则: (2)流速增加一倍,u(=2u,其他条件不变 由于 所以 8、质量分

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