化工原理上册习题

•有一套管换热器，管内为Φ54×2mm，套管为Φ116×4mm的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为4000kg/h。环隙为133.3℃的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为2168.1kJ/kg，冷凝传热膜系数为11630W/m2.K。苯在50℃~80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=880kg/m3，比热:Cp=1.86kJ/kg.℃，粘度μ=0.39×10-3Pa.s，导热系数λ=0.134W/m.k，管内壁垢阻为0.000265cm2/W，管壁及管外侧热阻不计。试求：•（1）加热蒸汽消耗量；•（2）所需的传热面积（以内管外表面计）。解：（1）加热蒸汽消耗量：)(1222ttcwDrphkgDD/103)5080(86.140001.2168（2）内管中苯的流速：smdwu/643.005.0785.08803600/4000785.0/222243210245.71039.0880643.005.0udRe湍流CmWPRdcPrepr024.08.044.08.02233/937)41.5()10254.7(05.0134.0023.0023.041.5134.01039.01086.1则以内管外表面计的传热系数为：000265.050545093754116301112212211sRddddk2/656mWK.℃2.67803.133503.133ln5080ln2112tTtTtttm℃21131122241.12.67656)5080(1086.1)36004000()(mSStKSttcwmp•一列管式换热器由φ25*2㎜钢管制成。ＣＯ在管内流动，注量为10㎏/s，由320K冷却到310K，ＣＯ的平均比热为0.86ｋJ/㎏*K。冷却水在管外与ＣＯ呈逆流流动，流量为3.58㎏/s，进口温度为300K。已知ＣＯ侧的α1为50W/㎡K，水侧α2为500W/㎡K，垢阻不计，水的比热为4.16ｋJ/㎏*K。•试计算：（1）冷却水的出口温度。•（2）传热系数。•（3）传热面积。KWccTTcWttpcphh8.30516.458.3)310320(86.010300)(2112)/(7.38]5001234510252215025[]1[2131000KmWdbdddKmii21221216.1832/)3003108.305320(7.38)310320(86.010)(21)(mtTtTKTTcWSphh•例1-1如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计（ρHg=13600kg.m)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？•（2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17,λ=0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？解:（1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得：ρ水g(Z+h)=ρHggR∴Z=ρHg.R/ρ水-h=13600×0.35/1000-1.5=3.26m（2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：•又∵∑H1-2=(λ.L/d+∑ζ).u22/(2g)•=(0.02×35/0.1+0.5+0.17)×u22/(2g)=7.67u22/(2g)•则3.26+0+0=0+u22/(2g)+0+7.67u22/(2g)•解得u2=2.72m/s•V=π.d2.u2/4•=π.(0.1)2×2.72×3600/4=76.87m3/h212222121122HgpgUZgpgUZ•例1-2用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。20m对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He=△Z+λ[(l+Σle)/d](u2/2g)△Z=20ml+Σle=430md=108-（2×4）=100mm=0.1mu=Vs/0.785d=38400/3600×0.785×0.1960=1.415m.sRe=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10=39.62000λ=64/Re=64/39.6=1.616He=20+1.616×(430/0.1)×(1.415/2×9.81)=729.2mN=Q·He·ρg/η=38400×729.2×9.81/(3600×0.5×1000)=152.6kw传热练习题-填空选择•4、用0.1Mpa的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则管内壁的温度约为。•答案：100℃•5、处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为。•答案：400kg/h传热练习题-填空选择•6、苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（·℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数将变为Ｗ／（·℃）。•答案：612•7、关于传热系数K下述说法中错误的是（）•A.传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B.总传热系数K随着所取的传热面不同而异；•C.总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；•要提高K值，应从降低最大热阻着手；•答案：C传热练习题-填空选择•8、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。Ａ.高压流体；Ｂ.蒸汽；Ｃ.易结垢的流体；Ｄ.腐蚀性流体；Ｅ.粘度大的流体；•Ｆ.被冷却的流体；答案：Ａ、Ｃ、Ｄ；B、Ｅ、Ｆ•9、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。•A.除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C热射线和可见光一样，都服从则折射定律；D物体的温度不变，其发射的辐射能也不变•答案：A传热练习题-计算题•1、某列管热换器用109.2℃的饱和水蒸气加热管内空气，使它由20℃升到80℃，现空气流量增加一倍，问在传热面积和空气进、出口温度不变的情况下，加热蒸汽温度应改变为多少？•2、温度为20℃比热为℃的溶剂以的流率流过套管换热器内管，被加热至64℃，环隙内为170℃饱和水蒸气冷凝。换热器内管直径，总长，材料为钢，计算传热系数。如果将内管改为的钢管，其他条件不变，求所需管长。