化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 易 章节 第四章第一节  页码 上册P157、158 知识点 一般 分值 3   试题： 传热的基本方式有 、 和 三种。  答案与评分标准 热传导 热对流 热辐射 （每个空1分，共3分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P161 知识点 次重点 分值 3   试题： 导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。  答案与评分标准 单位温度梯度下的热传导通量（2分），W/(m﹒℃)(1分)（共3分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 易 章节 第四章第二节  页码 上册P161 知识点 次重点 分值 2   试题： 各种物体的导热系数大小顺序为 。  答案与评分标准 金属λ﹥非金属固体λ﹥液体λ﹥气体λ。（2分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第三节  页码 上册P167 知识点 次重点 分值 2   试题： 在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。  答案与评分标准 滞流内层 对流传热（每个空1分，共2分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第三节  页码 上册P168 知识点 次重点 分值 3   试题： 对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 。  答案与评分标准  (1分)， 流体与壁面（或反之）间温度差的平均值（2分） （共3分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P175 知识点 重点 分值 4   试题： 在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有 、 、 和 四种。  答案与评分标准 并流 逆流 错流 折流（每个空1分，共4分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P183 知识点 次重点 分值 5   试题：对流传热系数的主要影响因素有（1） （2） （3） （4） （5） 。  答案与评分标准： 1、流体的种类和相变化的情况 2、流体的性质 3、流体流动的状态 4、流体流动的原因 5、穿热面的形状、分布和大小 （每个空1分，共5分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P185 知识点 重点 分值 3   试题： 无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe0.8Prn 公式中，n是为校正 的影响。当流体被加热时，n取 ，被冷却时n取 。  答案与评分标准 热流方向 0.4 0.3 （每个空1分，共3分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 较难 章节 第四章第四节  页码 上册P173 知识点 重点 分值 2   试题： 某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是 。  答案与评分标准 传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使K值下降。（2分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P174 知识点 重点 分值 1   试题： 当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K公式可简化为： 此时若，则有 。  答案与评分标准 （1分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P184 知识点 重点 分值 4   试题： 努塞尔特准数Nu表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr表示 的准数，其表达式为 。  答案与评分标准 对流传热系数  物性影响  （每个空1分，共4分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 易 章节 第四章第五节  页码 上册P192 知识点 一般 分值 2   试题： 蒸汽冷凝有 和 两种方式。  答案与评分标准 膜状冷凝 滴状冷凝（每个空1分，共2分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P173 知识点 重点 分值 4   试题： 总传热系数的倒数代表 ，提高值的关键是 。  答案与评分标准 间壁两侧流体间传热的总热阻 设法减小起决定作用的分热阻 （每个空2分，共4分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 较难 章节 第四章第4、7节  页码 上册P174\212 知识点 重点 分值 2   试题： 在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走 程，而总传热系数K接近于 的对流传热系数。  答案与评分标准 管 原油（每个空1分，共2分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 易 章节 第四章第七节  页码 上册P205 知识点 一般 分值 4   试题： 在管壳式换热器中，当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。其基本形式有 、 和 。  答案与评分标准 50℃ 带补偿圈的固定管极式 U型管式 浮头式 （每个空1分，共4分）   化工原理习题集卡片 题型 填空 难度 易 章节 第四章第七节  页码 上册P204\207\208 知识点 一般 分值 4   试题： 写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。  答案与评分标准 套管式、管壳式、平板式、翅片管式（每个空1分，共4分）   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 中 章节 第四章第七节  页码 上册P204\205\208 知识点 一般 分值 1   试题： 两流体可作严格逆流的换热器是( ) A 板翅式换热器 B U型管式列管换热器 C 浮头式列管换热器 D 套管式换热器  答案与评分标准 D(1分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P174 知识点 重点 分值 1   试题： 管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如),为有效提高K值，关键在于（ ） A 提高 B 提高 C 减小垢层热阻 D 提高管内流体流量  答案与评分标准 B(1分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 中 章节 第四章第2节  页码 上册P163 知识点 次重点 分值 2   试题： 双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为和，其对应的温度差为和，若>，则和的关系为（ ） A < B > C = D 无法确定  答案与评分标准 A(2分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P161 知识点 次重点 分值 1   试题： 空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1  答案与评分标准 B(1分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 较难 章节 第四章第三节  页码 上册P168 知识点 重点 分值 2   试题： 对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ） A 两流体的温度差 B 流体与壁面（或反之）间的温度差 C 同一流体的温度差 D 流体的速度差  答案与评分标准 B(1分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P184 知识点 重点 分值 1   试题： 计算液体无相变时在圆直管内对流传热系数，若可采用公式,式中指数为（ ） A 0.4 B 0.3 C 被加热时为0.4，被冷却时为0.3 D 被加热时为0.3，被冷却时0.4  答案与评分标准 C(1分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 较难 章节 第四章第五节  页码 上册P184 知识点 重点 分值 2   试题： 水在无相变时在原址观众强制湍流，对流传热系数为1000W/（m2.℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则为（ ） A 2000 B 1741 C 不变 D 500  答案与评分标准 B (2分)   化工原理习题集卡片 题型 选择 难度 难 章节 第四章第四节  页码 上册P175/176 知识点 重点 分值 2   试题： 对间壁两侧流体一侧恒温,另一侧变温的传热过程,逆流和并流时大小为( ) A > B< C= D 无法确定  答案与评分标准 C(2分)   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P161 知识点 次重点 分值 1   试题： 保温材料应采用导热系数小的材料制作( )  答案与评分标准 (对) (1分)   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 较难 章节 第四章第一节  页码 上册P158 知识点 重点 分值 1   试题： 管壳式换热器的传热面积既是管子截面积,可按照来计算( )  答案与评分标准 (错)(1分)   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第三节  页码 上册P167 知识点 次重点 分值 1   试题： 在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（ ）  答案与评分标准 （错）（1分）   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P184 知识点 重点 分值 2   试题： 努塞尔特准数的表达式为（ ）， 普兰特准数的表达式为  （ ）  答案与评分标准 （错）（对） （每个1分，共2分）   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第二、三、四节  页码 上册P161／169／171 知识点 重点 分值 1   试题： 导热系数λ，对流传热系数及总传热系数K都是表征物质性能的参数（）  答案与评分标准 （错）（1分）   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P174 知识点 重点 分值 1   试题： 对于符合情况来说,若时,要提高K值时则主要用提高的值（ ）  答案与评分标准 （对）（1分）   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P161 知识点 次重点 分值 1   试题： 换热器应采用导热系数大的材料来制造（ ）  答案与评分标准 （对）（1分）   化工原理习题集卡片 题型 判断 难度 中 章节 第四章第七节  页码 上册P212 知识点 一般 分值 2   试题： 管壳式换热器设计时，腐蚀性的流体宜走管程（ ），而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程（ ）  答案与评分标准 （对）（对） （每个1分，共2分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第一三节  页码 上册P157/167 知识点 重点 分值 6   试题： 何谓热对流？它又可分为哪两类？何谓对流传热？  答案与评分标准 答：热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。（2分），它又可分为强制对流和自然对流两类（1分）。通常，对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程，它是热对流和热传导的结合（3分）（共6分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第一节  页码 上册P158 知识点 次重点 分值 4   试题： 管壳式换热器主要由那些部件所构成？它的传热面积如何计算？  答案与评分标准 答：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、挡板和封头等部件构成。（3分） 传热面积 m2 (1分)（共4分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 易 章节 第四章第一节  页码 上册P159 知识点 一般 分值 4   试题： 何谓定态传热？有什么特点？  答案与评分标准 答：在传热系统（如换热器）中温度分布不随时间而变的传热过程称为定态传热，（2分）它的特点是通过传热表面的传热速率为常量（2分）（共4分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P160 知识点 重点 分值 6   试题： 傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。  答案与评分标准 答：傅立叶定律的表达式为（2分） 式中：-----热传导速率，W ------温度梯度，℃/m S------等温表面的面积，m2 λ-----比例系数，称为导热系数  负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反（4分）（共6分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第二节  页码 上册P165 知识点 次重点 分值 4   试题： 圆筒壁的定态热传导与平壁的定态热传导有何区别？  答案与评分标准 答：圆筒壁热传导与平壁热传导的区别是圆筒壁的传热面积不是常量，是随半径而变的，且温度也是沿半径方向变化的。   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第三节  页码 上册P168 知识点 次重点 分值 5   试题： 写出当采用平均对流传热系数时的对流传热速率方程，并说明各量的含义及单位。  答案与评分标准 答：当采用平均对流传热系数时，对流传热速率方程可表示为（1分） ：通过传热面积S的对流传热速率，W（1分） ：平均对流传热系数（1分） S：对流传热面积m2(1分) :流体与壁面（或反之）间温度差的平均值℃(1分)(共5分)   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第三节  页码 上册P169 知识点 重点 分值 6   试题： 对流传热系数的物理意义是什么？它的单位是什么？它与导热系数有何不同？  答案与评分标准 答：由可知，对流传热系数表示在单位温度差下单位传热面积的对流传热速率，其单位为越大，表示地流传热越快。（4分） 它与导热系数λ不同，它不是物性，而是受多种因素影响的一个参数。（2分） （共6分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P171/178 知识点 重点 分值 6   试题： 总传热系数K的物理意义是什么？影响K值的主要因素有哪些？在设计换热器时，K值有哪些来源？  答案与评分标准 答：K的物理意义是：K在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。（2分） 影响K值的主要因素有流体的物性、操作条件和换热器的类型（2分）。 在设计换热器时，K值的来源主要有：（1） 选用生产实际的经验值 （2）实验查定 （3）计算K值（2分） （共6分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P172 知识点 重点 分值 6   试题： 若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？  答案与评分标准 答：包括以下三个过程： 1 热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2分） 2 热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（2分） 3 热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体（2分） （共4分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第五节  页码 上册P184 知识点 次重点 分值 6   试题： 在使用实验得到的关联式时，应注意哪几点？  答案与评分标准 答：应注意三点。 1 应用范围 关联式中Re 、Pr等的数值范围 2 特征尺寸 Nu 、Re等准数中应如何取定 3 定性温度 各准数中流体的物性应按什么温度来确定 （每点2分，共6分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P173 知识点 重点 分值 5   试题： 换热器为何应定期清洗？  答案与评分标准 答：换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，对传热产生附加热阻，使K值下降。通常污垢热阻较壁面热阻要大，因此在设计中必须考虑其影响，运行中的换热器应定期清洗。（5分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第四节  页码 上册P169/178 知识点 重点 分值 4   试题： 简述总传热速率方程的重要性。  答案与评分标准 答：总传热速率方程是传热基本方程，可以此方程为基础，将传热的主要内容联系起来，该式和热量横算式结合可解决工程上大部分的传热计算问题。（4分）   化工原理习题集卡片 题型 简答 难度 中 章节 第四章第七节  页码 上册P210 知识点 重点 分值 5   试题： 简述何谓强化传热？有哪三个主要途径？  答案与评分标准 答：强化传热是指提高冷热流体间的传热速率。（2分） 强化传热的主要途径有三方面： 1 增大总传热系数K，这是强化传热的重点。（1分） 2 增大传热面积S（1分） 3增大平均温度差（1分） （共5分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节  页码 上册P162 知识点 重点 分值 5   试题： 一红砖平面墙厚度为500，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为0.57（℃）。求：（1）通过平壁的热传导通量。（2）平壁内距离高温侧350处的温度，℃。  答案与评分标准 解：（1）求 已知℃，℃，，（℃） 单层平壁热传导通量（2分） （2）设平壁内距离350处的温度为，则有： （2分） 解得：（1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节  页码 上册P162 知识点 重点 分值 5   试题： 用平板法测定固的导热系数。在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.01，厚度为20。实验测得电流表读数为0.58，伏特计读数为100，两侧表面的温度分别为180℃和30℃。求：该材料的导热系数。  答案与评分标准 （1）由实验测得的电流和电压可求出导热量 （2分） （2）由单层平壁热传导方程可求出 由可得： （2分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节  页码 上册P163 知识点 重点 分值 9分   试题： 某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，，；中间是保温砖，，；最外层是建筑砖，，。今测得其内壁温度，外壁温度。求（1）通过炉墙单位面积的热损失。（2）各层的温差。（3）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）  答案与评分标准 解：设为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。 为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。 由多层平壁定态热传导公式可以导出：  （3分） （2）、、分别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。因是多层平壁的定态热传导，故（1分） 由可得，（1分）  （1分）  （1分） （3） （1分）  （1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第2节  页码 上册P162、163 知识点 重点 分值 9   试题： 平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，，；中间是绝缘砖，，；最外层是钢板，，。若耐火砖层内表面温度，钢板外表面温度。求（1）导热的热通量。（2）若计算结果与实验的热损失不符，分析原因并计算附加热阻。  答案与评分标准 （1）由三层平壁的定态热传导公式求  （3分） 计算结果：，分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻。（2分） 即（2分）带入数据得：  解出（2分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第2节  页码 上册P162、163 知识点 重点 分值 9分   试题： 某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为100，其导热系数分别为及。待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为40，导热系数为的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。今设原来的两层材料导热系数不变。求：加上保温层后单位面1积炉壁的热损失比原来减少的百分数。  答案与评分标准 解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失。此时，为两层平壁的热传导： （3分） 加保温后，单位面积炉壁的热损失为，此时为三层平壁的热传导： （3分） （4）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为：    化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 易 章节 第4章第2节  页码 上册P165 知识点 次重点 分值 5分   试题： 有一直径为的钢管，其长度为3，已知管内壁温度为100℃，外壁温度为90℃。求该管的热损失为多少。（已知钢管的导热系数为45）  答案与评分标准 解：本题为单层圆筒壁的热传导，求热损失可用下式： （2分） 式中各量为：，，，， （1分）代入上式可得 （2分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章2节  页码 上册P165、166 知识点 次重点 分值 10分   试题： 有一蒸汽管外径为25，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25，外层与内层保温材料的导热系数之比为，此时的热损失为。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为。求，并说明何种材料放在里层为好。  答案与评分标准 （1）蒸汽管外半径  内层保温层外半径 外层保温层外半径 已知，故（2分） （2）当导热系数小的材料包在里层时，热损失为：   （3分） （3）当导热系数大的材料包在里层时，热损失为：   （3分） （4）可求出：，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保温时，为减少热损失，应将小的材料包在里层为好。（2分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节  页码 上册P166 知识点 次重点 分值 10   试题： 在一个的钢管外包有两层绝热材料,里面为的氧化镁粉,平均导热系数为0.07；外层为20的石棉层，其平均导热系数为0.15，钢的导热系数为45，现测出管内壁温度为500℃，最外层温度为80℃。求（1）每米管长的热损失。（2）两层保温层界面的温度。（假设层间接触良好）  答案与评分标准 求每米管长的热损失，此为三层圆筒壁的热传导。 已知： ，，（2分） 代入下式：  （4分） 保温层界面温度,可按两层圆筒壁导热来计算：  可解出 （4分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第4节  页码 上册P169，170 知识点 重点 分值 8   试题： 求绝压为140，流量为1000的饱和水蒸汽冷凝后并降温到60℃时所放出的热量。用两种方法计算并比较结果。已知140水蒸汽的饱和温度为109.2℃，冷凝热为2234.4，焓为2692.1；60℃的水的焓为251.21。  答案与评分标准 解：（1）第一种方法  （2分） （2）第二种方法 ①冷凝水的平均温度为 （1分） 查出84.6℃下的水的比热容为：（1分） ②水蒸气冷凝并降温放出的热量为：  （3分） 计算表明两种方法结果一样，但是第一种方法较简单。（1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第4节  页码 上册P170 知识点 重点 分值 7分   试题： 将0.417、80℃的有机苯，通过一换热器冷却到40℃；冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃。假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为1.6。求：（1）冷却水用量？ （2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到6，问此时冷却水的终温将是多少？  答案与评分标准 解：（1）当热损失可略时，求 由  （2）此时，。当热损失可略时，有（取1000）    化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 （2）较难（1）中 章节 第4章第4节  页码 上册P177 知识点 重点 分值 12分   试题： 在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。热水流量为2000，进口温度为80℃，冷水流量为3000,进口温度为10℃，热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为4.187。求（1）若要求将冷水加热到30℃，此时并流和逆流的平均温度差。（2）若要将冷水加入到40℃，采用并流能否完成任务？（计算后说明）  答案与评分标准 解（1）求并流和逆流时的 先求   求 并流：  （2分） 逆流： （2）采用并流冷却水可能达到的最高温度受到限制，在极限情况下，（1分） 由热量衡算式可得：， 即有： （3分） 说明：要将冷水加热到38℃以上，采用并流是无法完成的。（要加热到40℃，根本无法完成）（1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 易 章节 第4章第4节  页码 上册P177、178、179 知识点 重点 分值 6   试题： 在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却苯。苯在管内流动，进口温度为80℃，出口温度为35℃；冷却水进口温度23℃，出口温度为30℃。求两流体间的传热平均温度差。  答案与评分标准 解：题给情况为简单折流 先按逆流计算：   （2分） 求 参数  由查上册教材图4-13可得 （1分） 故 （1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第1、4节  页码 上册P158、170、177、181 知识点 重点 分值 8  试题： 有一列管换热器由Φ25×2.5mm，长为3m的60根钢管组成。热水走管内，其进、出口温度分别为70℃和30℃；冷水走管间，其进、出口温度分别为20℃和40℃，冷水流量为1.2 Kg/s。两流体作逆流流动，假设热水和冷水的平均比热容均为4.2 KJ/（Kg·℃），换热器的热损失可略。求：总传热系数K0。  答案与评分标准 解:由总传热速率方程可知: = ⑴求Q,当Q损=0时， ⑵求S0。 ⑶求。 ℃ ⑷w/(m2?℃)  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第4节  页码 上册P170、177、181 知识点 重点 分值 9  试题： 有一传热面积S0为15m2的管壳式换热器中，壳程通入饱和水蒸汽以加热管内空气。150℃的饱和水蒸汽冷凝为同温度下的水排出。空气流量为2.8 Kg/s，其进口温度为30 ℃，比热容可取1.0 KJ/（Kg·℃），空气对流传热系数87 W/（m2·℃），换热器热损失可略。求空气的出口温度t2。  答案与评分标准 解:本题为一侧恒温、另一侧变温传热,且,所以有。所求t2可联立热量衡算与总传热速率方程由中解出。（2分） ⑴ ①式 其中：， S0=15m2，WC=2.8Kg/s ⑵=,t1=30℃ (2分) ⑶ （2分） 以上各量代入①式可得：  即 解出： t2=74.7℃(3分)  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第4节  页码 上册P170、177 知识点 重点 分值 10  试题： 流量为1930 Kg/h，温度为90℃的正丁醇在换热器中被冷却到50℃，冷却介质为18℃的水。在平均温度下（70℃）正丁醇的比热容为2.98 KJ/（Kg·℃），取水的比热容为4.187 KJ/（Kg·℃）。若换热器的传热面积为6m2，总传热系数为230 W/（m2·℃）。求：⑴冷却水出口温度t2⑵冷却水消耗量m3/h（假设两流体作逆流）  答案与评分标准 解：⑴求t2.由传热速率方程知：(1分) 而（2分） 故℃（1分） 由求t2,可以先假设可用算术平均温度差计算,求出t2，然后再校验。即℃，解出℃。（2分） 校验：，所以求tm用算术平均温度差是允许的，求出的t2有效。（1分） ⑵求WC。若忽略热损失，则： 可求出 即。（1分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 ⑴中⑵较难 章节 第1/4章第2/5节  页码 上册P17、184、185 知识点 次重点 分值 12   试题： 某列管式换热器，由38根长2m，内直径为20mm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热到80℃，流量为8.32 Kg/s，外壳中通入水蒸汽进行加热。⑴求管壁对苯的对流传热系数αi⑵若苯的流量提高一倍，其它量不变，此时对流传热系数又为多少？  答案与评分标准 解：⑴求①苯的定性温度，在定性温度下苯的物性可由附录查出：（2分） ②加热管内流速：（2分） ③：特征尺寸 湍流(1分)  符合(1分) ,且,苯被加热取n=0.4(1分) ④求  ⑵当苯的流量提高一倍，求.此时,即,其它量不变,引起Re增大及增大，（2分）  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第4节  页码 上册P173、174 知识点 重点 分值 9   试题： 某列管换热器由Φ25×2.5mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管外与空气逆流流动。已知管内空气一侧的αi为50 W/（m2·℃），污垢热阻Rsi为0.5×10-3（m2·℃）/ W；水侧的α0为1000 W/（m2·℃），污垢热阻Rso为0.2×10-3（m2·℃）/ W。⑴求基于管外表面积的总传热系数K0⑵若管壁和污垢热阻可略①将αi提高一倍②将α0提高一倍，分别计算K0值。  答案与评分标准 解：⑴求K0.  ⑵当管壁和污垢热阻可略， 且则（2分） ②将提高一倍，即 此时  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 ⑴中⑵较难 章节 第4章第5节  页码 上册P173、174 知识点 次重点 分值 13  试题： 某蒸汽在套管换热器中冷凝，内管为Φ25×2.5mm钢管，管长2m。蒸汽走管外，冷却水走管内，流速为1 m/s，进口温度为20℃，出口温度为50℃。求⑴管壁对水的对流传热系数。⑵若将管内径缩小1/2，且设流速及其它条件都不变，此时对流传热系数有何变化？  答案与评分标准 解：⑴求 定性温度，查出水在35℃下的物性。 ，，（2分） ②，特征尺寸   ，且水被加热，取n=0.4(1分) 求  ⑵管内径减少1/2，其它条件不变，则，引起Re变化及值变化。  湍流。（1分） Pr不变，，求公式仍适用，此时用（1分） 此时，，即，得。（2分）  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第5节  页码 上册P184、185 知识点 次重点 分值 7   试题： 某气体在内径为20mm的圆形直管内作湍流流动，管外用饱和蒸汽加热，已测得管内一侧的对流传热系数为α。若气体流量与加热条件不变，并假定气体进出口平均温度不变（物性数据不变）。求此气体在横截面积与圆管相等的正方形通道内流动的对流传热系数α′。  答案与评分标准 解：⑴设正方形通道的边长为l.据题意，，故（2分） ⑵正方形通道的当量长径de.  ⑶求。由以上计算知，本题中de与d相当接近，且其它条件不变，故气体在正方形通道内仍作湍流。只有直径改变而当其它条件到不变时， （1分） 即 。 即（2分） (共7分)   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第5节  页码 上册P184、185 知识点 次重点 分值 8   试题： 在套管换热器中，一定流量的水在内管流过，温度从20℃升到80℃，并测得管内水侧的对流传热系数为1000W/（m2·℃）。求同样体积流量的甲苯通过该换热器内管而被加热时的对流传热系数。假设两种情况下流体均为湍流流动。已知两流体在定性温度下的物性如下： ρ，Kg/m3 μ，Pa·S CP，KJ/（Kg·℃） λ，W/（m·℃）  水 988 0.549×10-3 4.17 0.648  甲苯 836 0.425×10-3 1.82 0.147    答案与评分标准 65解：（1）按题意，两种情况下的对流传热系数都可用下式计算：  (3分) （2）因d、u不变，则两种情况下的α之比为：   （4分） （3）甲苯通过该换热器内管的对流传热系数为：  （1分） （共8分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第4章第4节  页码 上册 P170、173、177、181 知识点 重点 分值 13   试题： 某列管式冷凝器的列管直径为Φ25×2.5mm。管内通冷却水，流量为2.5Kg/s。在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时间后，由于生成垢层，在冷却水进口温度和流量不变得情况下，冷水出口温度降为26℃。已知换热器的传热面积S0为16.5m2，有机蒸汽的冷凝温度为80℃（有机蒸汽在管外冷凝），求水垢层的热阻。  答案与评分标准 解：（1）换热器新使用时： ① （2分） ②℃ （2分） ③ （2分） ④总热阻为 （1分） （2）换热器使用一段时间后： ① （1分） ②℃ （1分） ③ （1分） ④此时总热阻为 （1分） （3）水垢层热阻：   （1分） 故  （1分）   化工原理习题集卡片 题型 综合计算 难度 中 章节 第1、4章第1、2、4、5节  页码 上册 P17、170、173、158、177、181、184、185 知识点 重点 分值 18   试题： 某车间需要安装一台换热器，将流量为30 m3/h，浓度为10℅的NaOH水溶液由20℃预热至60℃。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为：管径Φ25×2mm，管长3m，总管数72根。问库存的换热器能否满足传热任务？已知定性温度下，NaOH水溶液的物性数据为：ρ=1100 Kg/m3；λ=0.58W/（m·℃）；CP=3.77KJ/（Kg·℃）；μ=1.5×10-3Pa·S。钢的导热系数为46.5W/（m·℃）；设污垢热阻总和为∑R垢=0.0003（m2·℃）/W；蒸汽走管外，其冷凝对流传热系数为α0=1×104 W/（m2·℃）。  答案与评分标准 本题要求对库存换热器进行传热能力核算，必须算出传热面积后才能确定。 1、完成该传热任务所需的传热面积，必须先求、、 （1）求： ℃ （2分） （2）求K0 ①先求管内NaOH水溶液一侧的  (2分) ，湍流。 （1分） ，符合0.7<<120 （1分） ，且NaOH水溶液被加热，n取0.4。（1分）  （2分） ②求K0  （3分） （3）求Q。  （2分） （4）所需传热面积。  （2分） 2、库存换热器所能提供的传热面积S0。  （1分） 由于，故库存的换热器能够满足传热任务。 （1分） （共18分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 中 章节 第1、4章第1、2、4节  页码 上册P17、158、170、177、181 知识点 重点 分值 8   试题： 某列管式换热器由多根Φ25×2.5mm的钢管所组成。某液体走管内，由20℃加热到55℃，其流量为15吨/时，流速为0.5m/s，比热容为1.76KJ/（Kg·℃），密度为858 Kg/m3。加热剂为130℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。已知基于外表面积的总传热系数K0为774K/（m2·℃）。求⑴此换热器所需管数n。⑵单管长度L  答案与评分标准 解：（1）由流量方程式求所需管数n。   （2分） （2）求单管长度L。 ①先求Q。  （2分） ②求。  （2分） ③求S0  （1分） ④求L。  （1分）  化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章 第4、5节  页码 上册P173、184 知识点 重点 分值 11   试题： 实验测定列管式换热器的总传热系数时水在换热器的列管内作湍流流动，管外为饱和水蒸汽冷凝。列管由Φ25×2.5mm的钢管组成。当水的流速为1m/s时，测得基于管外表面积的总传热系数K0为2115 W/（m2·℃）；当其它条件不变，而水的流速度为1.5m/s时，又测得K0为2660W/（m2·℃）,假设污垢热阻可略。求水蒸汽冷凝的对流传热系数α0=（钢的导热系数取W/（m2·℃））  答案与评分标准 解：设水流速为1m/s时，用表示，K用K1.0表示； 流速为1.5m/s时，用表示，K用K1,5表示。 （1）由K0计算式可得：（假设污垢热阻可略）  （A） （1.5分）  （B） （1.5分） （2）由（A）－（B）可得： 代入已知量，得：，可得：  （C） （2分） 流体在圆直管内作湍流，又当u改变，而其他条件不变时，，可得：  （D） （2分） （3）联立（C）和（D）式可解出： ； （2分） （4）把及代入式（A）得： ；可求出水蒸气冷凝的对流传热系数为 （2分） （共11分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 较难 章节 第4章第4节  页码 上册P170、176、177 知识点 重点 分值 12   试题： 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℃,设油和水的流量进口温度及物性均不变，换热器的热损失可略。若原换热器的管长为1m,求将此换热器的管长增至若干米后才能满足要求。  答案与评分标准 解：(1)原换热器的 150→100 15→40  （2分） ￣￣￣￣￣￣￣  60＝ (2)由热量衡算可得:= 即： ＝＝＝0.5 （2分） (3)当油出口温度降至80时，求. =0.5,解出 （2分） (4)新换热器的 150→80 15→50  （2分） ￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣  30＝ (5)求 由总传热速率方程分别得： 原换热器： ① （1.5分） 新换热器： ② （1.5分） 由②式/①式可得：，，故 （1分） （共12分）   化工原理习题集卡片 题型 计算 难度 易 章节 第4章第4节  页码 上册P177、178 知识点 重点 分值 8   试题： 在单程列管式换热器中，用水将80℃的某种有机溶剂冷却到35℃。由于气候条件和水源限制，冷却水进口温度为30℃，出口温度不得低于35℃。 求：⑴确定两种流体应作并流还是逆流流动，并计算其平均温度差。 ⑵若两种流体在壳方单程、管方2程的列管换热器中换热，再求平均温度差。  答案与评分标准 解：（1）①由于题给冷水出口温度不得低于35，而热流体出口温度也为35，为了保持一定的传热推动力，两流体必须采用逆流流动进行换热。 （2分） ②求 80→35 35←30  （2分） ￣￣￣￣￣￣￣￣  5＝ （2）求  （0.5分） ①，（1）中②已求出 ②求  （1分）  （1分） 查教材上册P179（a）图可得 （1分） ③ ℃ （0.5分） （共8分）