化工原理第四章答案.doc

第四章 传热习题解答【p286-288】【1.6.7.8.9.10.13.14.18.20.22.24.25】 1．平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和热导热系数如下： 序号 材料 厚度b，mm 热导热系数λ， W?m-1?℃ 1（内层） 耐火砖 200 1.07 2 绝缘砖 100 0.14 3 钢 6 45 若耐火砖内层表面的温度t1为1150℃，钢板外表面温度t2为30℃，又测得通过炉壁的热损失为300W?m-2 解： w/m2 计算比测量大，存在附加热阻（由于层与层之间接触不好有空气），设附加热阻为Ri 则： Ri=2.83m.k/w 6.在并流的换热器中，用水冷却油。水的进，出口温度分别为15℃和40℃，油的进，出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80 解： 在原冷却器中 对油 （1） 对水 （2） 并流时 ℃ ℃ ℃ = 在新的冷却塔中 对油 （3） 对水 （4） 解上述方程得： =50℃ = ℃ ℃ ℃ =1.85=1.85m 7. 重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃，终温分别为167℃和 解：并流时 重油 （1） 原油 （2） ℃ 逆流时 重油 （3） 原油 （4） 联立方程用试差法求得: ℃ ℃ ℃ 8.在下列的各种列管换热器中，每小时将29400kg的某种溶液从20℃加热到50℃。溶液在列管内流动。加热介质的进口温度为100℃，出口温度为 (1)壳方和管方流体均为单程的换热器，假设两流体呈逆流流动。 (2)壳方和管方流体分别为单程和四程的换热器。 (3)壳方和管方流体分别为二程和四程的换热器。 解： (1) kg/h ℃℃ ℃℃ ℃ ℃ ℃ () 或者 ＝44.8℃ （2）由＝44.8℃ 由图4-17【p225-226】 ℃ （3）同理由图4-17【p225-226】 9. 在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg?s-1的液体（比定压热容为1.69kJ?kg-1?℃-1，密度为850kg?m-3）由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为Φ25×2.5mm，水走管内。水侧和液体侧的对流表面传热系数分别为0.85和1.70kW?m-2?℃ 解： 水的出口温度取50 ℃ Ko=w/m2.k w2=1.25kg/s =1.69kJ/kg.k 故：A0=m2 10. 在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为Φ19×2mm 的列管内流动。已知管内水侧对流表面传热系数hi为3490 W?m-2?℃-1,管外油侧的对流表面传热系数ho为258 W?m-2?℃-1.换热器在使用一段时间后，管壁两侧都有污垢形成，水侧污垢热阻Rsi为0.00026 ㎡?℃?W-1,油侧污垢热阻Rso为0.000176㎡?℃?W-1。管壁热传导系数?为45 W?m-1?℃-1.试求：(1)基于管外表面积的总传热系数KO；( 解：(1) 未结垢前 Ko=w/m2.k 结垢后 K1=w/m2.k （2） =10% 13. 90℃的正丁醇在逆流换热器中被冷却到50℃。换热器的传热面积为6m2，总传热系数为230 W?m-2?℃-1。若正丁醇的流量为1930kg?h-1 (1)冷却水的出口温度； (2)冷却水的消耗量，以m3?h-1表示。 解： (1) kg/h ℃ 由70oC查表得正丁醇的kJ/kg.k 由题可知：K0=230w/m2.k A0=6m2 ℃℃ ℃℃ ?2.8?103? (90-50)=230?6? T1=37℃ (2)