化工原理复习习题

解：内径0.8m≈外径0.822m,可以近似地作为多层平面壁定态传热考虑。

单位面积的传热速率

各层热阻占总热阻的比例：

水蒸气： 

金属管壁： 

搪瓷： 

有机物： 

若忽略水蒸气热阻和金属管壁热阻，计算每平方米壁面的传热速率：

忽略热阻较小的水蒸气和金属管壁造成的计算误差：

（5.71-5.51）/5.51=3.6%

误差不大。因此，在液-液热交换过程中，金属管壁的热阻通常是可以忽略的。

2．在列管加热器中，20℃原油（）流经管内，管外用120℃饱和水蒸气（）加热，无缝钢管，，管内油垢层后1mm，。试求通过每米管长的传热速率；若将两侧流体的传热膜系数分别提高一倍，则传热速率有什么变化。

解：可根据多层圆筒壁的总传热方程计算。

原油一侧的传热膜系数提高一倍：

饱和水蒸气一侧传热膜系数提高一倍：

可见，提高传热膜系数大的一侧流体的传热膜系数，对总传热影响不大。提高传热膜系数小的一侧流体的传热膜系数，对总传热速率提高是有意义的，后者说降低热阻大的一侧流体的热阻，对传热影响大。

若总传热计算式中全部用给热系数小的一侧的内径计算：

若全部按平均半径计算：

计算误差不大。

3．用134℃的饱和水蒸气（304kpa）通入夹套，使沸腾的甲苯汽化成甲苯蒸气送往反应器，甲苯沸点为110.6℃,(气化热363.5kJ﹒kg-1),加热面为1m2,每小时气化200kg甲苯。试求传热系数K。若保温后尚有10%热损失，试求水蒸气每小时消耗量。

解：冷热流体都发生定态恒温传热过程,温差为△t=T-t。

加热面A=1m2

甲苯气化吸热速率

水蒸气凝结放热速率×90%=甲苯气化吸热速率：（教科书思考疏漏）

4．流量为3000kg/h的热油将冷油从20℃预热至55℃。热油进换热器的温度为100℃，出口为60℃，逆流操作。热油的比热为1.67kJ·kg-1·k-1。 K=0.25kw·m-2·k-1，求传热面积？                               

解：依据总传热方程，求算传热面积

5．在一个换热面积为36.9m2的换热器中，要求30℃的原油来冷却重油，使重油从180℃冷却至120℃。重油与原油的流量分别为1×104kg/h、1.4×104kg/h。重油与原油的比热分别为2.18和1.93kJ/kg·k。  求并流时的总传热系数K。

解：依据总传热方程，求算传热系数

， 

并流温差

6．用每小时41.5m3 的30℃的水将某精馏塔上升蒸汽全部冷凝下来，如冷凝器用 ф25×2.5 的管子，管长3m，需多少根管子？已知：上升蒸汽的质量流量qm = 2815.2 kg/h,T = 75℃上升蒸汽的传热膜系数 α1 = 1200 w/m2 · k 冷却水与管壁的传热膜系数 α2 =1000w/m2·k钢管λ = 50w/m · k                                                                   上升蒸汽的潜热如下：

          苯酚     丙酮     苯乙烯   异丙苯    水   

流量[kg/h]：22.8     2706      5.1       0.9     80.4

△H[kJ/kg]：510.8   487.8      330.8     320.3   2256

问题分析：，， 

解：

因流体一侧为相变，定态恒温，所以按并流或逆流计算平均温差结果是相同的。本题采用并流计算：

， 

器壁很薄，可按照平面壁计算K：

工业上还需保险系数20%左右。