化工原理传热练习题.doc

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1、传热概念：1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K4、如何强化传热计算公式（1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K(例4－9)（4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10）二实验题（10）1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温

2、接近于哪一侧流体的温度？3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的a和S？为什么？换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分）当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过

3、某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分）2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分）一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。（3分）5．灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？三计算题（60分）3（20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为1.5kg/s

4、，由80oC被冷却至30oC。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温度为20oC，出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为900W/(m2K)、1700W/(m2K)；苯的平均比热为1.9kJ/(kg.K)。若列管为φ25×2.5mm的钢管，长3米，其导热系数为45W/(m2K)，并忽略污垢热阻及换热器的热损失，试求：（1）所需换热器的列管数为多少？（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，换热器的列管数又为多少？2.解：(3分)其中，=1.51.9103（80-30）=142.5（kW）(2

5、分)==490.5[W/(m2K)](3分)==18.2()(3分)故（根）(2分)（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，则W/(m2K)(2分)同理可得，=559.1[W/(m2.K)](3分)则（根）(2分)2、（20分）用一传热面积为3m2（以外表面积为准），由F25´2.5mm管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h，其比热容分别为4.18kJ/(kg×K)和2.0kJ/(kg×K)，水侧和油

6、侧的对流表面传热系数分别为2000W/(m2×K)和250W/(m2×K)，两侧可视为呈逆流流动，如不计算管壁及污垢热阻：（1）试计算说明该换热器是否合用？（2）夏天，水的初温达到30℃时，该换热器是否合用？（假设K不改变），如不合用，如何解决？四。计算题：.（20分）解：（1）[W]∴℃（3分）200→10067.4←10℃132.690（3分）∴A=2.77m2＜题给3m2,合用.（3分）(2)水初温30℃℃200→10087.4←30℃（4）112.670（3分）A=3.37m2＞3m2不合用.可增加换热面积,两台串联使用.

7、（4分）2.（15分）某车间有一台运转中的单程列管换热器，热空气走管程，由120°C降至80°C，其对流传热系数a1=50W/m2×°C。壳程的水被加热，水进口温度为15°C，出口升至90°C，其对流传热系数a2=2000W/m2×°C。管壁热阻、壁厚及污垢热阻可不计，换热器系逆流操作，水的流量为2700kg/h，平均比热为4.18kJ/kg×K，试计算换热器的传热面积。解：（1）（10分）六．（20分）逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25Kg/s的液体（比热为1.9KJ/(Kg·℃),密度为850Kg/m3），由80℃冷却

8、到30℃，换热器列管直径为φ25×2.5mm，水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85和1.70kw/(m2·℃)，污垢热阻可忽略。①若水的出口温度不能高于50℃，求换热器的传热面积；②换热器使用一段时间后，管壁两侧均有污垢生成，水侧污垢