化工原理下册练习题及答案

化工原理练习题（传热） 一.填空题

1. 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b?>b?>b?;导热系数λ?<λ?<λ?。在稳定传热过程中，各层的热阻R?______R?______R?;各层导热速率Q?___Q?___Q?。

2. 圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α?.α?以及间壁导热系数λ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m?.K?)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m?.K?)和1200(w.m?.K?)时,总传热系数K?__________.

3. 一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F?=____________________， 而以内表面积计的传热面积F?______________。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。 二.选择题

1. 列管换热器管程常用流速范围为：一般液体( ),气体( )。 A. 0.5～3m.s? B. 3～15m.s? C. 5～30m.s? 2. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ?、ｔ?，蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ?应( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 三、.问答题

1. 说明流体流动类型对给热系数的影响。

2. 传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?

3. 有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

四.计算题

1. φ120×5mm的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为0.07w.m?.K?。设蒸汽管的内壁温度为110℃,管壁导热系数为45w.m?.K?。要求保温层外壁温度不超过20℃,每米蒸汽管的热损失控制在60w以下,试计算保温层的最小厚度。

2. 一套管换热器,外管为φ83×3.5mm,内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为 60m。用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg?。已知油的流量为8000kg.h?,比热为 2.2kJ.kg?.K?,进口温度为30℃,出口温度为80℃。试求： (1)蒸汽用量；(不计热损) (2)传热系数；

化工原理考试题答案 （传热）

一.填空题

1. R?>R?>R? Q?=Q?=Q?

2. 1/K?=1/α?+bd/λd?+1d?/α?d?； 946(w.m?.K?) 3. F1=127×4π×0.038=60.6m? F2=127×4π×0.032=51.1m? 4.提高壳程流体的流速, 使壳程对流传热系数提高, 园缺形（弓形）,园盘和环形 二.选择题

1. A. C. 2. A

∵mc(t?-t?）=KA△t?

mc(t?-t?）=KπdL{[（T-t?）-（T-t?）]/[ln(T-t?）/（T-t?）]} 上式可简化为 mc/Kπd =L/[ln（T-t?）/（T-t?）

此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln（T-t?）/（T-t?） 也增大一倍，而T，t?均恒定，故t?必增大 四.问答题

1. 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。则此时给热系数较小。当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。

2. 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。

3. 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。 五.计算题

1. 按多层圆筒导热

ｑ?＝（t?－t?）/（ｌｎ（ｒ?/ｒ?）/（2π λ?）＋ｌｎ（ｒ?/ｒ?）/（2πλ?））

将ｒ?＝0.06m,ｒ?＝0.055m，ｒ?＝0.06＋δ

λ?＝0.07w/(m·K),λ?＝45w/(m·K)，ｑ?＝60w/m t?＝110℃,t?＝20℃代入上式

60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ?/0.06)/(2π ×0.07))

=90/(0.00031+(lnｒ?+2.813)/0.4398) 解得 ｒ?＝0.116m,

δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm 注：本题可简化不计管壁热阻。

2. （1） 蒸汽用量 Q放＝W.ｒ＝2205×W kJ.h? Q吸＝W' CP (t出－t入）

＝8000×2.2×（80－30）

=8.8×10?kJ.h? Q放＝Q吸

∴ ｗ＝8.80×10?/2205≈399.1kg.h? （2） 传热系数的计算 由Q＝KAΔtm

Δtm ＝（(120-30)-(120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(1 20-80)） ＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃ ∴ Ki＝Q/AiΔtm

＝8.80×10?/[60×π×(50/1000)×61.66] ≈1514 kJ.h?.m?.℃? ＝420.0 (ｗ.m?.K?)

化工原理练习题（过滤） 一、填空题

1.用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量 ，生产能力 。

2. 转筒真空过滤机，转速为n(r/min)，转鼓表面积为A，转鼓的沉浸度为?,则过滤周期为 (min)，在一个过滤周期中过滤时间为 (min)，过滤面积为 。

3.在恒压操作一个周期中，已知过滤时间为θ，获得的滤液量为V，现仅将过滤压差增加2倍，则过滤时间变为 (设滤饼不可压缩，且介质阻力不计)。

4.对板框式过滤机，洗涤面积AW和过滤面积A的定量关系为 ，洗水走过的距离Lw和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为 ，洗涤速率（

dVdV)W和终了时的过滤速率()E的定量关系为 。

d?d?5.对叶滤机,洗涤面积AW和过滤面积A的定量关系为_______,洗水走过的距离LW和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为________,洗涤速率(

dVdV)E的定量关系为_______。 )W与过滤终了时的过滤速率（d?d?6. 转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ，每转一周所获得的滤液量就越 ，形成的滤饼厚度越 ，过滤阻力越 。 二、计算题

1.设过滤常数为K(m2/h)，过滤介质的当量滤液体积为Ve(m3) ,过滤时间为

?，拆装等辅助时间为?D，过滤面积为A，滤饼不需洗涤，试推导恒压板框过

滤机生产能力达到最大时的过滤时间表达式。

2. 某板框过滤机在恒压下操作，过滤阶段的时间为2h，已知第1h过滤得

8m3滤液，滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略，试求：

（1）第2h可得多少过滤液；

（2）过滤2h后用2m3清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；

（3）若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？ （4）若过滤时间不变，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？ 3.在202.7kPa(2atm)操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1m3 滤液得滤饼0.05m3,操作条件下过滤常数??3.3?10?5m2/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：

（1）若要求每周期获0.6m3的滤饼，需多大过滤面积？

（2）若选用板框长?宽的规格为1m?1m，则框数及框厚分别为多少？ （3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h，则为使上述板框过滤机的生产能力达到最大时，其操作压力提高至多少？ 4.含固相3%（体）的某种悬浮液，用一小型板框压滤机进行恒压过滤，滤框内的空间尺寸为200mm×200mm×20mm，总框数为10个，滤渣充满滤框所需时间为2h。已知滤饼中固相分率（体）为60%，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。若洗水粘度、洗水的表压分别与滤液的粘度、过滤的压强差相同，洗水的体积为滤液体积的10%，每次卸渣、清理、装盒等辅助操作时间的总和为0.5h。试计算：

（1） 过滤常数K；

（2） 该过滤机的生产能力（m3滤液/h）。

化工原理练习题答案（过滤）

一、填空题

1.答案：增加；不变

分析：由恒压过滤方程 V2?2VVe?KA2? 可知滤液量随过滤时间的增大而增加。

VV而间歇过滤机的生产能力 Q??

T???W??D可知生产能力只与操作周期有关。

1?；；A nn?3.答案：

3分析：由恒压过滤方程

V2?2VVe?KA2?

K?2k?p1?s Ve?0 S?0

2.答案：

所以 V2?2k?pA2??常数

?'?p1所以 ??

??p'31dV1dV)E )W=(4.答案：Aw?A；Lw?2L; (

24d?d? 分析：由板框过滤机的结构及操作原理，可知该装置的洗涤方式属横穿洗涤法。故洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤路径为2倍滤液路径。再过滤基本方程

dVA?p? (略去介质阻力) d??rL显然洗涤速率为终了过滤速率的1/4。

dVdV5.答案：AW?A； LW?L；()W?()E

d?d? 分析：由叶滤机的结构及操作原理,可知洗涤液所走途径就是过滤终了时滤液所走的途径，属置换洗涤法。

6.答案：大；少；薄；小 二、计算题

V1.解：生产能力的表达式为 Q?m3/h

T式中 V——每周期所得滤液体积，m3 T——操作周期，h。 T????W??D

V因为 ?W?0 ，有Q (a)

???D由衡压过滤方程 V2?2VVe?KA2?

V2?2VVe可表示成 ??代入（a） 2KA所以 Q?KA2VV2?2VVe?KA2?D

dQKA2(V2?2VVe?KA2?D)?KA2V(2V?2Ve)?微分

222dV(V?2VVe?KA?D)令

dQ?0 得 V?AK?D 代入恒压过滤方程 dVV?D得 A2K?D?2AVeK?D?KA2? 故 ???D?2e

AK此式即滤饼不需洗涤时间歇操作的恒压过滤过程最佳操作循环关系式，即

生产能力达到最大时过滤时间表达式。

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