江南大学现代远程教育 第二阶段练习题
考试科目:《化工原理》第三章（总分100分）
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一 、填空题（20分，每空2分）
1、在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，总传热系数K接近______流体的对流给热系数。
2、蒸汽中不凝性气体的存在，会使___________大大降低，因此冷凝器都应有________的装置。
3、将单程列管式换热器改为双程的作用是__________，但这将使________减小，________ 增大。
4、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3；导热系数1<2<3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3；各层导热速率Q1___Q2___Q3。
二、选择题（10分，每空2分）
1、强化传热的主要途径是____。
A、增大传热面积 B、提高K值 C、提高tm
2、当冷热两流体无相变且进、出口温度分别相同时的折、错流换热器，其平均温度差tm都比纯逆流时的tm____。
A、大 B、小 C、相同
3、对流传热方程中Q=St中的t是指____温度差。
A、内壁与外壁 B 冷热流体的平均 C、壁面与流体间 4、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
5、对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在____沸腾下操作。
A、泡核 B、稳定的膜状 C、不稳定的膜状
三、判断题（10分，每空2分）
1、多层平面壁稳态热传导时，推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;总热阻是各层热阻的倒数之和。( )
2、在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作，所需传热面积要小。( )
3、间壁式换热器内冷，热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻，因此，总传热系数的数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。( )
4、在稳定多层圆筒简壁导热中，通过多层园简壁的传热速率Q相等，而且通过单位传热面积的传热速率Q/S也相同( )
5、列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K值，在管外装设折流挡板。( )
四、计算题（60分，每题15分）
1、在内管为189 mm×10 mm的套管换热器中，将流量为3500 kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃，其平均比热为 kJ/kg·℃，环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热为 kJ/kg·℃，基于传热外面积的总传热系数K0=2000 W/m2·℃，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。
2、一单壳程单管程列管换热器，由多根25mm×2.5mm的钢管组成管束， 管程走某有机溶液， 流速为0.5m/s，流量为15T/h，比热容为kg·℃，密度为858kg/m3，温度由20℃加热至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的表面传热系数分别为700W/m2·℃和10000W/m2·℃。钢热导率为45W/m·℃。垢层热阻忽略不计。 求： 1)总传热系数Ko；2)管子根数n及管长L。
3、一单程列管式换热器，由直径为25×2.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动，流量为1.25 kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20℃，出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为和 kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为 kJ/(kg·℃)， 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
4、有一台套管换热器，内管为38 mm×2.5 mm钢管，外管为57 mm×3 mm钢管，换热管总长36m，逆流操作，管内走水，将管间4200 kg/h的苯液从65℃冷却到35℃，水温从25℃升到35℃，现已知苯侧表面传热系数为2030 W/m2·℃，水侧表面传热系数为6610W/ m2·℃，苯侧垢层热阻为0.18m2 ·℃/kW， 苯液比热容cp1＝ kJ/kg·℃，钢热导率＝45 W/m·℃ 。试计算该换热器传热系数Ko
附：参考答案：
一、填空题（20分，每空1分）
1、空气
2、蒸汽冷凝传热系数；放气阀 3、提高管内； tm； 阻力 4、>；>； =；=；
二、选择题（10分，每空2分）
1、B 2、B 3、C 4、B 5、A
三、判断题（10分，每空2分）
1、× 2、 √ 3、√ 4、 × 5、×
四、计算题（60分，每题15分）
1、冷却水用量 Whcph(T1-T2)＝Wccpc(t2-t1)
3500××(100-60)＝Wc× ×(50-40) Wc ＝7990 kg/h
t逆＝(50-20)/ln(50/20)＝32.75℃ t并＝(60-10)/ln(60/10)＝27.9℃ Q＝KStm Q＝7990××(50-40)=×105 kJ/h ∴S逆＝×105/[(2000/1000)××3600]＝1.41 m2 d0 l＝ ××l＝ ∴ l逆＝2.5 m
S并＝×105/[(2000/1000)××3600]＝1.66 m2 ××l并＝ ∴ l并＝2.93 m
2、解 Q=Wccpc(t2-t1)=15×103××103(50-20)/3600=×105W
tm=[(130-20)+(130-50)]/2=95℃ 以外表面为基准的传热系数:
Ko=1/[1/10000+×/(45×+(700×]=513W/(℃·m2)
V=W/=15×103/(3600×858)=0.0049m3/s A=V/u==×10-3m2 A=d2n/4
n=4A/(d2)=4××=31根
So=Q/(Kotm)=220000/(513×95)=4.5m2 So=ndo·L
L=So/(ndo)=(31××=1.85m 取2m
3、解 由总传热速率方程式 Q = KoSoΔtm
式中 Q = WhCph（T1 - T2）= ××103×（80 - 30）= KW 11dbd10.0250.0025?0.0251??o??o?????2.1186 Ko?idi?dm?o0.85?0.020.045?0.02251.7Ko?0.472KW/m2?℃
T1?t1T2?t2Q118.8 So???13.8m2
Ko?tm0.475?18.2
4、 (1) Q=Whcph (T1-T2)=(4200/3600)××1000×(65-35)=63000 W So=dl=××36=4.295 m
tm=(t1-t2)/lｎ(t1/t3)=((65-35)-(35-25))/lｎ(30/10)=18.2℃ Ko=Q/(Sotm)=63000/× = W/m2·℃ ln?tm??T1?t1???T2?t2??(80?50)?(30?20)?18.2℃
80?50ln30?20
化工原理第2阶段练习题
