化工传热技术（10份）B卷 - 图文

试卷类型 B卷 考 场 班 级 广汇112班 姓 名 陈刚刚 学 号 注意事项： 1、考生要正确清楚的填写以上栏目。 2、如因填写错误、不清楚等造成不良后果者，由考生本人负责。 试卷编号 考试日期 印刷份数 4、在套管式换热器中，不清洁和易结垢的流体走管内，因为管内（ D ） A清洗比较方便，B流速较快，C流通面积小，D易于传热 兰州石化职业技术学院试卷 5、有三层相同厚度不同材料组成的圆筒壁，稳定传热中通过各层的（A ）相等 科 目：化工传热技术 A传热速率，B温度变化，C热流密度，D对数平均面积 6、在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走（ B ），因为流体在有折流挡板的 适用班级： 壳程中流动时，由于流速和流向不断改变，在低Re值下即可达到湍流，以提高给热系数 考试时间： 考试方式：闭卷、 A管内，B管间，C管径，D管轴 7、工业生产中常用的热源和冷源是（A） 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 A蒸汽与冷却水，B蒸汽与冷冻盐水，C电加热与冷却水，D导热油与冷冻盐水 成 绩 8、下列四种不同的对流给热过程：空气自然对流?，空气强制对流?（流速为3m/s） 12 一、填空题 1、在通过三层平壁的稳定热传导过程中，各层平壁厚度相同，接触良好。三层平水强制对流?） 3 (流速为3m/s)，水蒸汽冷凝?，值的大小关系为（C4装 壁的热导率分别为? 1,?2,?3则各层温度降的 A,?3>?4>?1>?2 B,?4>?3>?2>?1 C,?4>?2>?1>?3 D,?3>?2>?1 >?4 大小为 缺少条件 （3分） 9、在蒸发操作中，若使溶液在（A）沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。 2、厚度为300mm的砖壁，一侧温度为600℃, 另一侧温度为150℃。已知砖壁的热A、减压，B、常压，C、加压，D、变压 导率可取为1.0W/(m?℃),则通过每平方米砖壁的导热量 1500 W/m2 ，平壁内10、蒸发操作的目的是将溶液进行（A） A、浓缩，B、结晶，C、溶剂与溶质的彻底分离，D、不能确定 距离高温侧100mm处的温度为 450℃ （4分） 三、简答（每题5分） 订 3、在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近 蒸汽的温度 ，1、画简图并对对流传热的过程进行分析 总传热系数接近 冷流体对流传热系数 （2分） 为了强化对流传热，工程上普遍采用提高流体流速和改变管路流体力学特性的方法，但在强化传热的同时，增加了 能耗 4、在长为3m,内径为53mm的管内加热苯的溶液，苯的质量流速为172kg/(m2?s)，通过实验分析了流体流速对光滑直管和螺旋槽管传热效果的影响，得到了滞流区和湍流区的传热关系式和阻力与流速的函数 苯在定性温度下的物性数据：系式。通过对比相同流速下光滑直管和螺旋槽管强化比与阻力的情况，得到了两种流型下强化比以及阻力与流速的关系式， ??0.49mPa?s;??0.14W/(m?K);Cp?1.8KJ/(kg??C)，则苯对管壁的给热工程设计和生产操作提供了理论参考 系数为 330W/m2·oC （4分） 2、简述对流传热系数的影响因素 5、沸腾传热可分为三个区域，它们是 池内沸腾 、 管内沸腾 、对流传热过程是流体与壁面间的传热过程，所以凡是与流体流动及壁面有关的因素，也必然影响对流传热系数的数值，线 工业上宜维持在 核状沸腾 区内操作。（4分） 验表明传热系数 值与流体流动产生的原因。流体的流动形态、流体的物性、流体有无相变和加热面的几何形状、尺寸、相对 6、物体黑度是指在 相同 温度下，灰体的 辐射能力 与 置等因素有关。 黑体的辐射能力 之比 ，在数值上它与在同一温度下物体 一般来说对性质相近的流体，强制对流的传热系数大于自然对流的传热系数。湍流流动的对流传热系数大于层流流动的 的 发射率 相等。(3分) 流传热系数，对于同一种流动形态，流速越大，对流传热系数越大。流体的物性有流体的粘度 、导热系数 、密度 、比热容 二、选择题（每题1分） 体积膨胀系数 等。对于有相变的传热，还有相变热的影响，除粘度 外，其余的物性，随着其增加，对流传热系数相应增大 1、根据量纲分析法对于强制湍流传热，其特征关联式可简化为（A） 对于同一种流体，有相变的传热系数大于无相变的传热系数。传热的形状、大小、相对位置影响传热，如冬天房间采暖，应 A Nu=f(Re,Pr,Gr) B. Nu=f(Re,Pr) C.Nu=f(Re,Gr) 加热壁面放置空间的下部，反之，夏天的冷却装置，应放置空间的上部。 2、间壁两侧流体一侧恒温，另一侧变温的传热过程，逆流和并流的?tm大小为（C ） A.?tm逆>?tm并 B. ?tm逆 .

试卷类型 A卷 考 场 班 级 姓 名 学 号 注意事项： 1、考生要正确清楚的填写以上栏目。 2、如因填写错误、不清楚等造成不良后果者，由考生本人负责。 试卷编号 考试日期 印刷份数 3、简述热负荷与传热速率间的关系 传热速率：单位时间内通过传热面的传热量。 热负荷：当生产上需要加热（或冷 却）某物料时，便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量，这是 生产对换热器换热能力的要求，称为该换热器的热负荷。 一个满足生产的换热器 应该是：传热速率等于（略大于）热负荷。 4、蒸气中不凝气体对冷凝给热过程的影响 四、计算题（50分，每题10分） 1、某火炉通过金属平壁传热给另一侧的液体蒸发，单位面积的蒸发速率为装 0.048kg/(m2?s),与液体交界的金属壁的温度为110℃。时间久后，液体一侧的壁面上 形成一层2mm厚的污垢，污垢热导率为??0.65W/(m?k)，设垢层与液面交界处 的温度仍为110℃，且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。 液体的汽化潜热r=2000kJ/kg 解：q?0.048?2000?96kW/m2 订 q????t 96000?0.651?t2? 2?10?3?t1?110? t1?405.38℃ 2、在常压下用列管式换热器将空气由200℃冷却至120℃，空气以3kg/s的流量在 管外壳体中平行于管束流动。换热器外壳的内径为260mm,内有?25mm?2.5mm钢 管38根。求空气对管壁的给热系数。已知定性温度下空气的性质为线 ??0.815kg/m3,??24.5?Pa?s,Cp?1.017kJ/(kg?K),??36.37mW/(m?K) 解： 空气平均温度 tT1?T2200?120m?2?2?160?C 查160 oC空气：ρ＝0.815kg/m3，μ＝2.45×10-5Pa·s，Pr＝0.682，λ＝0.0364W/m·K 4?(?D2?n?d2) de?4AD2?nd20.262?38S?44?D?n?d?D?nd??0.02520.26?38?0.025?0.036m Re?deG0.036?87.1 3??2.45?10?3?1.29?10 >104 ??0.023?Re0.8Pr0.4?0.023?0.0364?(1.29?103)0.8?0.6820.4?254W/m2 d0.036?K 共 2 页

附：计算题 3.4.5 解答过程

3、热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为?25mm?2.5mm钢管，热导率为45W/(m?k).冷水在管内湍流流动，给热系数?1?2000W/(m2?k)，热气在环隙中湍流流动?1?50W/(m2?k)不计垢层热阻，试求：（1）管壁热阻占总热阻的百分数；（2）内管中冷水流速提高一倍，总传热系数有何变化；（3）环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有何变化。 4、一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110℃的饱和水蒸气将管程某溶液由20℃加热到80℃,溶液的处理量为2.5?104kg/h比热容为4kJ/(kg?k), 试求此操作条件下的总传热系数，该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降到72℃, 若要使出口温度仍为80℃，加热蒸汽温度至少要多高。 5、将2.0%（质量分数）的盐溶液，在28℃下连续进入一单效蒸发器中被浓缩至3.0%。蒸发器的传热面为69.7m2，加热蒸汽为110℃饱和水蒸汽。加料量为4500kg/h,料液的比热容C0=4100J/(kg?℃).因是稀溶液，沸点升高可忽略，操作在101.3kPa下进行。试求：（1）计算蒸发的水量及蒸发器的传热系数；（2）在上述蒸发器中，将加料量提高至6800kg/h，其它操作条件（加热蒸汽及进料温度、进料浓度、操作压强）不变时，可将溶液浓缩至多少？ 第 2 页 解：3. 已知：内管为?25×2.5mm，?＝45W/（m·K），管内冷水湍流α 1=2000 W/（m2·K），管内热气湍流α 2=50 W/（m2·K）

?1d2d2d21??K???ln???d?2?d?1112??求：（1）管内热阻分率，（2）内管中冷水流速增倍，K＇（3）管隙中冷水流速增倍，K”解：（1）

?10.0250.0250.0251????ln???1?1

?48.3W/m2?K ?20000.022?450.0250?1总热阻 K?0.021m2K/W

d2管壁热阻

2?lnd2d?0.025ln0.0250.02?6.2?10?3m2K/W12?45

6.2?10?3故管壁热阻分率为0.021?0.3%

（2）∵??u0.8

∴

??1?20.8?0.8321?2?2000?3.48?10W/mK ?1K????1?3.48?103?0.0250.02?6.2?10?3?1?250???49.0W/mK

K??K增加K?49.0?48.348.3?1.3%

（3）

??2?20.8?2?20.8?50?87.1W/m2K ?1K?????10.025?20000.02?6.2?10?5?1?287.1???82.1W/m?K

K???K82.1?48增加K?.348.3?69.9%

由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高 解：4.

K值强化传热，应在?2上着手。

解：5. 解：蒸发水分量W：

W?F???1?x??x???4500???1?2.0?3.0???1500kg/h

（2）加热蒸汽消耗量D：

D?FCP?t?t???Wr?QeFCP?t?tR?1.05???WrR =

1.054500?4.1?100?25??1500?2260 2232?2246kg/h

（3）DR?1.05?F?CP?t?t???F??1?X?X???r?

?2246?2232?1.05?6800?4.1?100?25??6800?1?2.0/x???2260?

x??2.4,即：2.4%

即 可将溶液浓缩至2.4%。