化工原理第四章复习题(附答案)一、选择题1. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( )A. 成正比B. 成反比C. 没关系2. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。

A. α小的一侧B. α大的一侧C. 管内D. 管外3. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层的热阻 R1与第二、三层热阻R2、R3的大小( )。

A. R1>(R2+R3) B. R1<(R2+R3)C. R1=(R2+R3) D. 无法比较4. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ1、ｔ2，蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ2应( )。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 不一定5. 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时:（1）传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( )（2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( )（3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( )6. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。

A. 增加热阻，减少热量损失；B. 节约钢材、增强美观；C. 增加传热面积，提高传热效果。

7. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。

A. 等于B. 大于C. 小于8. 导热是（）热量传递的主要方式。

A. 固体中B. 液体中C. 气体中9. 热量传递的基本方式是（）。

A. 恒温传热和稳态变温传热字B. 导热给热和热交换C. 气化、冷凝与冷却D. 传导传热、对流传热与辐射传热10. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（）。

A. 热流体的热阻B. 冷流体的热阻C. 冷热两种流体的热阻D. 金属壁的热阻11. 传热速率公式q＝KAΔtm 中，Δtm的物理意义是（）。

A.器壁内外壁面的温度差B.器壁两侧流体对数平均温度差C.流体进出口的温度差D.器壁与流体的温度差12. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（）。

A. 流体内;B. 器壁内;C. 湍流体滞流内层中;D. 流体湍流区域内。

13. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116)(2KmW⋅，α2＝11600)(2KmW⋅，要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（）。

A. 设法增大α1； B. 设法增大α2； C. 同时增大α1和α2。

14. 用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（）A. 蒸汽的温度；B. 空气的出口温度；C. 空气进、出口平均温度15. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高对流传热系数（）之值。

A. 大者；B. 小者；C. 两者；16. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（）。

A. α蒸汽B. α空气C. α蒸汽与α空气的平均值17. 对流传热仅发生在（ ）中。

A. 固体B. 静止的流体C. 流动的流体18. 稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（ ）。

A. 愈大 B. 愈小 C. 不变19. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（ ）方式进行的。

A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射20. 物质的导热系数，一般来说：金属的入（ ），非金的入 （ ）， 液体的入（ ），气体的入（ ）。

A. 最小B. 最大C. 较小D. 较大21. 在列管式换热器中，用水冷凝乙醇蒸气，乙醇蒸汽宜安排走 （ ）。

A. 管程 B. 壳程 C. 管、壳程均可22. 稳定传热是指传热系统内各点的温度（ ）。

A. 既随时间而变，又随位置而变B. 只随位置而变，但不随时间而变C. 只随时间而变，但不随位而变。

23. 对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在（ ）沸腾下操作。

A.核状 B. 稳定的膜状 C. 不稳定的膜状24. 蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值（ ）。

A. 降低 B. 升高 C. 不变25. 在稳定变温传热中，流体的流向选择（ ）时传热平均温度差最大。

A. 并流 B. 逆流 C. 错流 26. （ ）是一种以电磁波传递热能的方式。

A. 传导 B. 对流 C. 辐射选择题答案1, A ； 2，A ； 3，C ； 4，A ； 5，(1)A ，2),B ，(3),C ； 6,C ； 7, C.； 8, A ； 9, D ； 10, D ； 11, B ； 12,C ； 13, A ； 14, A ； 15, B ； 16, B ； 17, C ； 18, A ；19, A ； 20, B,C,D ，A ； 21, B ； 22,B ； 23, A ； 24, A ； 25, B ；26，C 。

二、计算题:1． 在内管为φ189×4.5mm 的套管换热器中，将流量为3500kg.h -1的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为 2.38kJ.kg -1.K -1,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平 均比热水为4.17kJ.kg -1.K -1，基于传热外面积的总传热系数Ko=2500w.m--2.K -1,设其值恒定,忽略热损失。

试求：(1)冷却水用量；(2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。

解：（1）由热量衡算得()()1221G t t C G T T C pC c ph h -=-()()hkg t t C T T C pC ph h /7990)4050(17.4)60100(38.23500G G 1221c=--⨯⨯=--（2）（a ）逆流时：W T T C G Q Ph h 92556)60100(100038.236003500)(21=-⨯⨯⨯=-=74.32)]4060/()50100ln[()4060(50100)]/()ln[()(12211221=-----=-----=∆t T t T t T t T t m ℃20013.174.32250092556m t K Q A m =⨯=∆=m d A l 91.11018914.313.1300=⨯⨯==-π(b)并流时：91.27)]5060/()40100ln[()5060(40100)]/()ln[()(22112211=-----=-----=∆t T t T t T t T t m ℃ 20033.191.27250092556m t K Q A m =⨯=∆=m d A l 24.21018914.333.1300=⨯⨯==-π2． 某列管换热器,用120℃水蒸汽将物料由20℃加热至90℃,传热系数K ＝100012--••k m W 。

经半年运转后,由于污垢的影响,在相同操作条件下物料出口温度仅为80℃, 现欲使物料出口温度仍维持90℃,问加热蒸汽温度应取何值? 解： 原：mPC C t KA t t C G ∆=-)(12 (1)28.43)]80100/()20100ln[()80100()20100(=-----=∆m t ℃半年后：//1/2)(m PC C t A K t t C G ∆=- ……（2） 98.50)]70100/()20100ln[()70100()20100(/=-----=∆m t ℃（2）/（1）得：28.4398.5020802070/⨯⨯=--K K12/75.70--••=k m W K（10分）保持原生产能力,即///m m t A K t KA ∆=∆ 17.6175.70/28.43100)/(///=⨯=∆=∆A K t KA t m m ℃17.61)]80/()20ln[(2080)]/()ln[()(//2/1/2/1///=---=-----=∆T T t T t T t T t T t m8.115/=T ℃3.有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃冷却到80℃，其对流传热系数)/(5021K m W •=α。

壳程的冷却水的进出口温度分别为15℃和90℃, 其对流传热系数)/(200022K m W •=α，管壁热阻及污垢热阻皆忽略不计。

当空气流量增大一倍时，试求：水和空气的出口温度。

（忽略流体的物性参数随温度变化，空气在管内流动为湍流。

）解：空气流量增加前)/(8.48111221K m W K •=+=αα；3.45ln)()(12211221=-----=∆t T t T t T t T t m ℃mp m p m t KA t t C q T T C q Q ∆=-=-=)()(12222111AC q C q p m p m 3.458.4875402211⨯== （A ）空气流量增加后)/(1.872218.0/1K m W •==αα)/(4.8311122/1/K m W K •=+=αα3.45ln )()(12211221=-----=∆t T t T t T t T t m ℃//1/222/2111/)()(2mp m p m t A K t t C q T T C q Q ∆=-=-=15120ln )15()120(4.83)15()120(2/2/2/2/2/222/211-----⨯⨯=-=-T t T t A t C q T C q p m p m （B ）由式（A ）与式（B ）得)15(75)120(240/2/2-=-t T （C ）15120ln )15()120(3.458.484.8340)120(2/2/2/2/2/2-----⨯⨯=-T t T t T （D ）联解（C ）与式（D ）得6.94/2=T ℃；2.110/2=t ℃4. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。

冷却水在环隙从15℃升到35℃。

苯的对流传热系数)/(2302K m W h ⋅=α，比热容)/(86.1K Kg KJ C Ph ⋅=，水的对流传热系数)/(2902K m W C ⋅=α，比热容)/(178.4K Kg KJ C Ph ⋅=。

（假设总传热系数及比热容随温度的变化忽略不计，热损失忽略不计，忽略污垢热阻）。

试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量。

解 : ①热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= 热负荷 W Q 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=冷却水消耗量 h Kg t t c Q W pc c /1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-= ②以内表面积i S 为基准的总传热系数为i K ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）WK m d d d bd K o c i m i h i /.1054.7089.0290082.00855.045082.00035.023011123-⨯=⨯+⨯⨯+=++=αλα)/(1332K m W K i ⋅=，本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。