化工原理期末考试试题
及答案
标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长3 m、管径由25× mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 kJ／(kg·℃)；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2冷凝和冷却时传热系数(以外表面积为基准)分别为K1= 和K2= W/(m2·℃)，问此换热器是否适用
1. 解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝ KW
CS2冷却的热负荷：Q冷凝＝250××（46－10）＝9450kJ/h＝ KW 总热负荷Q为：Q＝＋＝ KW
冷却水用量qm2为：qm2＝ ＝s＝940kg/h ×(30-5)
设冷却水进入冷却段的温度为tk，则有：××（tk－5）＝ 解之得：tk＝℃，则：（5分）
冷凝段对数平均温差：Δtm＝ （46－30）－（46－）＝℃
46－30 ln 46－ 所需传热面积：A冷凝＝×10－3×＝，（5分）
冷却段对数平均温差：Δtm＝ （46－）－（10－5）＝℃
46－ ln （5分） 10－5 所需传热面积：A冷却＝×10－3×＝， 冷凝、冷却共需传热面积：ΣAi＝＋＝，
换热器实际传热面积为：A0＝30×××3＝>ΣAi ，所以适宜使用。（5分）
２．（20分）某列管换热器由多根Φ25×的钢管组成，将流量为15×103kg/h由20℃加热到55℃,苯在管中的流速为s，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg，苯的比热容cp为kg·K,密度ρ为858kg/m3，粘度μ为×10-3Pa·s，导热系数λ为m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h）；（4分）
（2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9分）
5． 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层热阻R1与第二、三层热阻 R2 、R3 的大小：（ B ）。
t℃120℃ A R1 >(R2+R3 ) B R1 =R2 +R3 80℃ C R1 <( R2 + R3) D无法比较 45℃1q240℃
3
6． 在直径为d的圆管外包覆厚度为δ的保温层(导热系数为λ)，保温层外壁的对流传热系数为α。若d<λ/α，则对单位管长而言（ C ）。
A 当δ=λ/α-d/2时，热损失最小； B 当λ/α=d+2δ时，热损失最大； C 当δ=λ/α-d/2时，热损失最大； D 包上保温层后热损失总比原来不包时小。 3. 在长为流速为
A C
uLm，高为
Hm的降尘室中，颗粒的沉降速度为
ut，气体通过降尘室的水平
，则颗粒能在降尘室分离的条件是（ 3. D ）。
B
Lm/ut?Hm/uLm/u?Hm/ut
Lm/ut?Hm/u D
Lm/u?Hm/ut
2. 解：1）qm1
Q?q?cp2(t?t1)m22热负荷
=15×103××（55-20） =×105 KJ/h
510Q9.24????424.2kgqh （4分） 2178 m1r 2) K
du?0.02?0.5?8.58Re???16500?10000?3?0.52?10 苯侧的?：
1.76?103?0.52?10?3pr???6.18?0.148 流体被加热，n?0.4
= w/m2℃
11K???663112511d1????0?2d21000083420 基于外表面积：w/m2℃
cpu （7分）
3）L及n
QA?K?tm 由传热基本方程：Q?KA?tm、
?tm?
(130?20)?(130?55)?91.4130?20ln130?55℃
9.24?105?1000?A?4.24663?91.4?3600 m2 qv??4n?dnu2qv?4?15?103?858
4(根)
4.24L??1.82mA??d0Ln ??0.025?31 （9分）
d2u??31?0.022?0.5?3600
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