化工基础--第四章习题课课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 传热过程及换热器,习 题 课,1.,重点内容,（,1,）,热传导速率方程及其应用,（单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用,）；,（,2,）,对流传热系数,的影响因素,（,3,）,传热过程,的计算,（,4,）,总传热速率方程和总传热系数的,计算；,小 结,2.,难点内容,（,1,）总,传热速率方程；,（,2,）因次分析法在建立对流传热系数关联式的应用；影响对流传热系数的因素及不同情况下的几种准数关联,式；,（,3,）传热单元数法的概念,及工程,的应用（操作型的传热,计算）,（,4,）换热器的结构型式和强化途径。,一、传热的基本方式,1,、传导传热,2,、对流传热,3,、辐射传热,二、传热计算,（一）,传导传热,1、傅立叶定律,金属,液体,气体,2,、平壁热传导,单层,多层,3,、圆筒壁热传导,单层,多层,T=T,1,T,n+1,（二,）对流传热,1,、牛顿冷却定律,2,、,表面,传热系数,h,的计算,直,管内强制对流,湍流,层流,过渡流,液体的沸腾,（三）间壁式热交换的计算,1.,传热总方程,2.,传热系数,K,单层平面壁,单层圆筒壁面,（四）,、对数平均温差,t,m,的计算,对数平均温差,（五）,、传热面积,A,的计算,一、填空,(1),用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数,K,接近于,侧的对流传热系数，而壁温接近于,侧流体的温度值。,(2),热传导的基本定律是,。间壁换热器中总传热系数,K,的数值接近于热阻,（大、小）一侧,的,h,值,。间壁换热器管壁温度,t,W,接近,于,h,值,（大、小）一侧的流体温度。,(3),由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数,愈大，则该壁面的热阻愈,，其两侧的温差愈,。,(4),在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在,，减少热阻的最有效措施是,。,习 题,一、填空,(1),用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数,K,接近于,空气,侧的对流传热系数，而壁温接近于,饱和水蒸汽,侧流体的温度值。,(2),热传导的基本定律是,傅立叶定律,。间壁换热器中总传热系数,K,的数值接近于热阻,大,（大、小）一侧的,值。间壁换热器管壁温度,tW,接近于,值,大,（大、小）一侧的流体温度。,(3),由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈,小,，其两侧的温差愈,小,。,(4),在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在,滞离层内（或热边界层内），,减少热阻的最有效措施是,提高流体湍动程度,。,，,（,6),在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括,、,和,三个阶段。实际操作应控制在,。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而,。,(7),传热的基本方式有,、,和,三种。热传导的基本定律是,其表达式为,dQ,=,。,(8),导热系数的单位为,，对流传热系数的单位为,，总传热系数的单位为,。,(6),在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括,自然对流,、,泡核沸腾,和,膜状沸腾,三个阶段。实际操作应控制在,泡核沸腾,。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而,增加,。,(7),传热的基本方式有,传导,、,对流,和,辐射,三种。热传导的基本定律是,傅立叶定律,其表达式为,dQ=-dA,dt/d,。,(8),导热系数的单位为,W/,（,m,）,，对流传热系数的单位为,W/,（,m2,）,，总传热系数的单位为,W/,（,m2,）,。,1,热传递的基本方式是：传导、（,）、辐射。,A,对流；,B,流动；,C,传递；,D,透热,2,物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（,）。,A,热传导；,B,热传递；,C,热放射；,D,热流动。,3,物质导热系数的顺序是：（,）。,A,金属一般固体液体气体；,B,金属液体一般固体气体；,C,金属气体液体一般固体；,D,金属液体气体一般固体。,A,、,A,、,A,、,二、选择,4,在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（,）。,A,清洗比较方便；,B,流速较快；,C,流通面积小；,D,易于传热。,5,在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（,）。,A,以增强冷却效果；,B,以免流速过快；,C,以免流通面积过小；,D,以免传热过多。,6,有一套管换热器，环隙中有,119.6,的蒸气冷凝，管内的空气从,20,被加热到,50,，管壁温度应接近（）。,A 20,；,B 50,；,C 77.3,；,D 119.6,。,A,、,A,、,D,三、简答,1,热传递有哪几种基本方式？,热传导、对流、辐射。,2,各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？,在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。,3,各种传热方式相比较，对流的主要特点是什么？,对流仅发生在流体中，流体各部分之间发生相对位移。,4,流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在何处？,热阻主要集中在紧挨固体壁面处的层流底层内。,5,强化对流传热的主要途径是什么？,提高流体的湍动程度，减小层流底层的厚度。,6,在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？为什么？,应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省换热面积。,7,在设计换热器时，如何安排不洁净和易结垢的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。,走管内，因为管内清洗比较方便。,四计算：,1.,在一间壁式换热器中，用裂化渣油来加热原油。裂化渣油的初温为,300,终温为,200,，原油的初温为,25,，终温为,150,分别求出并流与逆流操作时的对数平均温度差。,解：（,1,）并流,t,1,= 300-25 = 275,t,2,= 200-150 = 50,t,m,= (275-50) /,ln,(275/50) = 131.98,（,2,）,逆流,t,1,= 300-150 = 150,t,2,= 200-25 = 175,t,m,= (175-150) /,ln,(175/150) = 162.8,2,一套管式换热器管内流体的对流传热系数,i,= 20 W/,（,m2,），管间流体的对流传热系数,0,= 350 W/,（,m2,）。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数,K,分别相应增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理）,解：原流动情况,m2/W,K=18.92 W/ m2,（,1,）管内对流传热系数增加一倍,= 220= 40 W/ m2,K=35.9 W/ m2,（,35.9-18.92,）,/18.92 = 89.75%,（,2,）管外对流传热系数增加一倍,= 2350 = 700 W/ m2,K = 19.44 W/ m2,（,19.44-18.92,）,/18.92 = 2.75%,3.,在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为,20,和,110,。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为,45,和,40,，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至,38,，试求：,（,1,）空气出口温度为,多少？,（,2,）总传热系数为原来的多少倍？,（,3,）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（,水,空气）,（,4,）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？,解： 使用初期 使用一年后,110 40 110,45 20 38 20,（,1,）空气出口温度,题意可得：使用初期,使用一年后,两式相比得：,则：,= 59.6,（,2,）总传热系数,（,3,）冷热流体的出口温度,一年后：,两式相比得：,又因,（,4,）冷却水流量加大后：,4.,有,一换热器，管内通,90,的热流体，膜系数为,1100,，管外有某种液体沸腾，沸点为,50,，膜系数为,5800,。试求以下两种情况下的壁温：（,1,）管壁清洁无垢 ；（,2,）外侧有污垢产生，污垢热阻为,0.005,解：忽略管壁热阻,，当,壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：,由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。,