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流体流动和输送1、液体高度：,器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数：2、人孔面积：压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、 4、6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度：∴质量流量：7**、对容器A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2%(2)读数为20mmHg时，，即误差＝4.9%(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、体积流量：质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，，，，将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴＝，空气流量：质量流量：，∵，，，解得，，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度：，查图得16、，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0，17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S （若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
，,10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、, ,,,∴（2）、，，，，22、，查图，λ＝0.034,∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略有效功率：轴功率：23、,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴理论功率：轴功率：24、，∴主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：空气在导管中流速：, , 查图λ＝0.026输送功率：效率：27、（1）、更换后，输出量为：扬程：（2）、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m的扬程下，而不是25m。
石油工程基础知识单选题100道及答案解析1. 石油的主要成分是（）A. 碳氢化合物B. 碳水化合物C. 氧化物D. 硫化物答案：A解析：石油主要由碳氢化合物组成。
2. 以下哪种岩石不是常见的储油岩石（）A. 砂岩B. 石灰岩C. 花岗岩D. 白云岩答案：C解析：花岗岩不是常见的储油岩石，砂岩、石灰岩和白云岩是常见的储油岩石。
3. 石油勘探中，最常用的地球物理勘探方法是（）A. 重力勘探B. 磁力勘探C. 地震勘探D. 电法勘探答案：C解析：地震勘探在石油勘探中应用广泛且效果较好。
4. 油井的井底压力（）井口压力。
A. 大于B. 小于C. 等于D. 不一定答案：A解析：通常情况下，井底压力大于井口压力。
5. 提高采收率的方法不包括（）A. 化学驱油B. 热力采油C. 微生物采油D. 降低采油速度答案：D解析：降低采油速度不是提高采收率的方法，其他选项都是常见的提高采收率的方法。
6. 石油的初次运移是指（）A. 从生油岩到储集岩B. 从储集岩到圈闭C. 在储集岩内的运移D. 从圈闭到地面答案：A解析：石油的初次运移是指从生油岩到储集岩的运移。
7. 以下哪种不是石油的加工产品（）A. 汽油B. 煤炭C. 柴油D. 煤油答案：B解析：煤炭不是石油的加工产品。
8. 储层的非均质性不包括（）A. 层内非均质性B. 平面非均质性C. 纵向非均质性D. 体积非均质性答案：D解析：储层的非均质性通常包括层内非均质性、平面非均质性和纵向非均质性。
9. 注水开发油田时，注水井的位置通常（）A. 均匀分布B. 靠近油井C. 远离油井D. 集中在高产区答案：A解析：注水开发油田时，注水井的位置通常均匀分布。
10. 油藏的驱动方式不包括（）A. 水压驱动B. 气压驱动C. 重力驱动D. 人工驱动答案：D解析：油藏的驱动方式包括水压驱动、气压驱动和重力驱动等，人工驱动不是常见的油藏驱动方式。
11. 以下哪种储层孔隙类型不是主要的（）A. 粒间孔隙B. 裂缝孔隙C. 溶洞孔隙D. 晶间孔隙答案：D解析：晶间孔隙在储层中不是主要的孔隙类型，粒间孔隙、裂缝孔隙和溶洞孔隙较为常见。
1.现有含15％(质)醋酸的水溶液30kg ，在25℃下用60kg 纯乙醚作萃取剂进行单级萃取，试求：(1)萃取相、萃余相的量及组成；(2)平衡两相中醋酸的分配系数；(3)萃取剂的选择性系数。
在25℃时醋酸(A)—水(B)—乙醚(S)系统的平衡数据列于附表。
解：(1) 根据相平衡数据作出三角形相图，由F x ＝0.15(质量分率)在三角形相图的AB 边上确定F 点，连接FS 。
有杠杆定律确定点M495.73603060=⨯+=⋅=FS M S MF 由图中读得A y =5% ， B y =4% ， S y =91%；A x =6% ，B x =87% ， S x =7%。
过M 点的平衡联结线RE ，从图中量得线段ME 和RE 的长度，由杠杆定律可得萃取相的流量为==RE RMME (30+60)8863⨯=64.4kg/h R=M-E=90-64.4=25.6kg/h(2) 平衡两相中醋酸的分配系数：==A A A x y k 83.0%6%5= (3) 萃取剂的选择性系数：1.18%87/%6%4/%5//===B A B A x x y y β2．在单级萃取器内，用800kg 水作萃取剂，从醋酸与氯仿的混合液中萃取醋酸。
已知原料液的量也为800kg ，其中醋酸的组成为35％(质)，在操作条件下(25℃)萃取系统的平衡曲线的数据列于附表。
试求：(1)萃取相和萃余相中醋酸的组成及两相的量； (2)萃取液和萃余液中醋酸的组成及各自的量；(3)醋酸的萃取率。
解：(1) 根据相平衡数据作出三角形相图，由F x ＝0.35(质量分率)在三角形相图AB 边上确定F 点，连接FS 。
因为F ＝S ，则混合点M 位于线段FS 的中点：M=F+S=800+800=1600kg/h过M 点的作平衡联结线RE ，量出线段RM 和RE 的长度，由杠杆定律：8456)800800(+==RERM ME =1067kg/hR=M-E=1600-1067=533kg/h从图读得萃取相和萃余相中醋酸的组成：y ＝25% ,x ＝7%(质量分率)。
绪论解：25224221037.11081.94.14.1m N cm m kgf Ncm kgf cm kgf −−−×=⋅⋅=1．空气在100℃时的比热为0.24kcal/kg·℃，试分别以J/(kg·K)和Btu/(lb·℉)表示之。
解：)(9.1004418724.024.0K kg J Kkg kg kcal J kg kcal kg kcal ⋅=⋅⋅⋅⋅=⋅℃℃℃)(24.0F8.1205.2968.324.0F lb Btu kg lb kcal Btu kg kcal °⋅=°⋅⋅⋅⋅=℃℃2．将40℃换算成K，℉，R。
解：()()FF K K °=°+×==+=104328.14015.31315.2734040℃()RR °=°×=67.5638.115.3133．气体常数R＝8.314J/(mol·K)，试通过换算分别以kcal/(kmol·K)，kgf·m/(kmol·K)和atm·m 3/(kmol·K)等单位表示之。
解：()(K kmol kcalKKmol kmolJ kcalK mol JK mol J R ⋅=⋅×⋅⋅⋅=⋅=−−987.1101039.2314.8314.834()K kmol m kgf KKmol kmol m m N kgfK mol m N ⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=−0.848101020.0314.83()K kmol m atm molkmol K mol m m N atm m N ⋅⋅=⋅⋅⋅×⋅=−−33326208206.01010869.9314.84．苯的饱和蒸气压与温度的关系符合下述经验公式：36.5251.27889008.15ln −−=T p 式中：p－饱和蒸气压，mmHg；T－热力学温度，K。
第八章 吸 收8-1 100克纯水中含有2克2SO ，试以摩尔比表示该水溶液中2SO 的组成。
解：水的摩尔数：mol . 5556518100= 2SO 的摩尔数：mol . 1012536422-⨯=摩尔比：2210625555565101253--⨯=⨯= (X)8-2 含3NH 3%（体积）的混合气体，在填料塔中为水所吸收。
试求氨溶液的最大浓度。
塔内绝对压力为26202m kN.。
在操作条件下，气液平衡关系为x p 267=，式中：p —气相中的氨的分压，2m kN ；x —液相中氨的摩尔分率。
解：2m kN 07860306202...y P p =⨯==总x p 267= 则 0227602670782267..p *x ===3kmol 2641181000022760m ..C A =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=8-3 于23101m kN.、27℃下用混于空气中的甲醇蒸汽。
甲醇在气液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。
已知溶解度系数()239551m kN m kmol .H ⋅=，气膜吸收系数()k P a S m km o l .k G ⋅⋅=2551，液膜吸收系数()]22510082m kmol S m kmol .k L ⋅⋅⨯=-。
试求吸收总系数G K 和气膜阻力在总阻力中所占的分率。
解：4551091181008295511105511111⨯=⨯⨯+⨯=+=--....Hk k K L G G()k Pa S m k mol .K G ⋅⋅⨯=-25101221气膜阻力：6451610551115=⨯=-.k G 气膜阻力所占分率：%..K k G G 407210911864516114=⨯=8-4 20℃的水与氮气逆流接触以脱除水中的氧气。
塔底入口的氮气中含氧0.1%（体积），设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。
求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量。
以3m mg水表示。
化学工程基础课后习题及答案化学工程基础课后习题及答案【篇一：化工基础第5章习题答案】xt>5.2气体的吸收1.空气和co2的混合气体中，co2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩尔比y各为多少？解因摩尔分数=体积分数，y?0.2摩尔分数摩尔比 y?y0.20．25 1?y1?0.22. 20℃的l00g水中溶解lgnh3, nh3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比x表示时，各为多少？解摩尔分数x?1/17=0．01051/17?100／18浓度c的计算20℃，溶液的密度用水的密度?s?998.2kg/m3代替。
溶液中nh3的量为 n?1?10?3/17kmol 溶液的体积v?101?10?3/998.2 m3n1?10?3/17溶液中nh3的浓度c?==0．581kmol／m3 ?3v101?10/998.299.82c?sx??0．010?5．0kmol582／m3 或ms18nh3与水的摩尔比的计算 x?1/170．0106100/18x0.0105??0．0106 1?x1?0.0105或 x?3.进入吸收器的混合气体中，nh3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时nh3的组成，以摩尔比y和摩尔分数y表示。
吸收率的定义为y被吸收的溶质量y1?y21?2原料气中溶质量 y1 y1解原料气中nh3的摩尔分数y?0.1 摩尔比 y1?y10.10.111 1?y11?0.1吸收器出口混合气中nh3的摩尔比为y2?(1??)y1?（1?0.9）?0.111?0.0111摩尔分数 y2?y20.0111=?0.01098 1?y21?0.01114.l00g水中溶解lg nh3，查得20℃时溶液上方nh3的平衡分压为798pa。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数e(单位为kpa)、溶解度系数h[单位为kmol/(m3?kpa)]和相平衡常数m。
总压为100kpa。
化学工程基础习题答案第二章流体流动与输送5、解：0013.60.22.181.25gH gRgR H mg ρρρρ=⨯=== 00 1.25 2.181.701.6gH gRH R mρρρρ=⨯=== 6、解：1001223113.60.1302.210.80()2(2.210.2)800 6.051044gH gRR H mm d H h kgρρρρππρ=⨯====+=+⨯=⨯ 10、解：列柏努力方程221122122212121222210,20,0,12.3213.382ff p u p u z z hg g g gu z m z p p u h g u gρρ++=+++======⨯⨯=∑∑ 解得12 3.44u m s -=⋅22313120.1 3.440.027 1.62min 44v q d u m s m ππ--==⨯⨯=⋅=⋅11、解：列柏努力方程()()()2211221222122121212212212222212122()20()22()2i i i p u p u z z g g g g p p u u z z g g z z p p p uu ghu u u u h g gρρρρρρρρρρρ++=++--=-+-=∆=-=-=---=≈=-1122112221700/360014.0(0.21920.006)441700/360026.7(0.15920.0045)440.037737.7v v q u m s d q u m s d h m mmππππ--===⋅⨯-⨯===⋅⨯-⨯==12、解：列柏努力方程221211222212212121122312222()()20,215.8()114.5()()114.5102u u z g p z g p ggu u p z z g p z z p kPa kPa u u p ρρρρρρρ++=++-=-++-===-=+⨯绝压表压 1122112220.5/36000.4420.02440.5/360019.70.00344v v q u m s d q u m s d ππππ--===⋅⨯===⋅⨯22321000(0.44219.7)104.51079.42p kPa ⨯-=+⨯=-17、解：列柏努力方程221122122221212121121122222()216,0,06/36002.91(0.03220.0025)44e fe fv p u p u z H z h g g g g p p u u H z z h g gz z m p p u q u m s d ρρρππ-+++=+++--=-+++-=======⋅⨯-⨯∑∑900弯头阻力系数ξ=0.75 全开截止阀阻力系数ξ=6.0531230 2.910.027Re 1.01109.510ud ρμ-⨯⨯===⨯⨯，查图得到λ=0.026 2280 2.91(60.754 6.0)(0.026 4.524)45.5520.0272f l u h m d g g λ=+⨯+⨯=⨯++=∑222212121 2.91()16045.5561.9822e f p p u u H z z h m g g gρ--=-+++=+++=∑18、解：列柏努力方程221122121212122150,0,15ffp u p u z z h g g g g z z m p p u hρρ++=+++-=====∑∑忽略动能假设流体流动类型为层流2222222222520010.2224.251040.43415e f V f l l u u u h d g d g dqu d d h d λλλπλ---+==⋅===⨯==∑∑解得0.111d m = 核算1223.454Re V q u m s d udπρμ-==⋅==22、解：列柏努力方程220022022220202020020112222()26.5,0,05/36000.630.05344e fe fv p u p u z H z h g g g g p p u u H z z h g g z z m p p u q u m s d ρρρππ-+++=+++--=-+++-=======⋅⨯∑∑由连续性方程得到221212220.530.63 1.05/0.41d u u m s d ==⨯=113223112218300.630.053Re 122250101830 1.050.041Re 15765010640.052Re 640.041Re u d u d ρμρμλλ--⨯⨯===⨯⨯⨯===⨯====900弯头阻力系数ξ=0.75 全开截止阀阻力系数ξ=6.0 三通阻力系数ξ=1.022112212121222(40.752 6.01)[(300200)50.75]22400.6325 1.05 (0.0523121)[0.041(300200) 3.75]0.05320.0412 1.12 2.77 3.89ff f l u l u h hh d g d gg gmλλ=+=+⨯+⨯+++++⨯=+++++++=+=∑∑∑222020202()21.05=6.5+3.8910.452e fp p u u H z z h g gm gρ--=-++++=∑10.455/360018309.814340.4340.6V Heq gP W kW ρη⨯⨯⨯====24、解：根据汽蚀余量的定义2111102210102212101.32573.328.0250.75100.03810 2.050.084Va p p u h g g gp kPa u C m s d u u m sd ρρ--∆=+-=-====⋅==⨯=⋅ 查表得到p V =2.3346kPa代入上式解得2231128.025 2.3346 2.0510 2.8429989.8129.81V a p p u h m g g g ρρ-∆=+-=⨯+=⨯⨯第三章 传热过程 2、解：⑴2111121222213330.250.1791.40.130.8670.150.200.250.8R m K W R m K W R m K W δλδλδλ---===⋅⋅===⋅⋅===⋅⋅⑵22328202606460.867T T q W m R ---===⋅ ⑶23112313123646116820260560162838T T Tq W m R R R R R T KT K T K T K-∆∆∆====⋅++∆=∆=-=∆=∆=8、解：热量衡算36111222216213226216000() 3.010(485155) 1.65103600()1.6510503765800 3.141036001.6510514(485376)(15550)302m p m p m p mm Q q c T T W Q q c t t Q t t q c Q KA t Q K W m K A t --=-=⨯⨯⨯-=⨯=-⨯=+=+=⨯⨯=∆⨯===⋅⋅-+-∆⨯10、解： ⑴热量衡算：乙醇冷凝热3511500/360088010 1.2210m Q q r W ==⨯⨯=⨯乙醇冷却热3421112()500/3600 2.810(78.530) 1.8610m p Q q c T T W =-=⨯⨯⨯-=⨯ 水的用量122231541122231()1.2210 1.8610 1.67() 4.2(3515)m p m p Q Q q c t t Q Q q kg s c t t -+=-+⨯+⨯===⋅-⨯- 冷却器水出口温度的计算222214221322()1.86101517.71.67 4.210m p m p Q q c t t Q t t q c =-⨯=+=+=⨯⨯ 冷却器面积的计算 以外表面为基准21112211380124111700201000(78.517.7)(3015)33(78.517.7)ln(3015)m K W m K d d t Kαα--===⋅⋅+⋅+⋅---∆==--214221 1.8610 1.4838033mm Q KA t Q A m K t =∆⨯===∆⨯ 冷凝器面积的计算211122116731241113500201000(78.535)(78.517.7)51.7(78.535)ln(78.517.7)m K W m K d d t Kαα--===⋅⋅+⋅+⋅---∆==--125212 1.2210 3.5167351.7mm Q KA t Q A mK t =∆⨯===∆⨯ 总面积212 1.48 3.51 4.99A A A m =+=+=⑵1 4.99333.140.0242A n d l π===⨯⨯根 16、解： ⑴361162221661232214000109251.03103600() 1.03101.0310 1.031012.3() 4.1810(4020)m m p m p Q q r WQ q c t t W q kg s c t t -⨯⨯===⨯=-=⨯⨯⨯===⋅-⨯⨯-⑵因为酒精冷凝为相变传热，因此并流或逆流没有差别 ⑶1212()()(7820)(7840)47.3()7820ln ln7840()m T t T t t T t T t ------∆===----℃第五章 吸收6、解：⑴42421134 1.34100111 1.3427363.8410 1.02103.6610Y y x Y E m p m K k k K kmol m s -----====+=+=⨯⨯=⨯⋅⋅ ⑵气膜阻力321411 2.60103.8410y m s kmol k --==⨯⋅⋅⨯ 液膜阻力22121.34 1.31101.0210x m m s kmol k --==⨯⋅⋅⨯332.610==0.9522.610131⨯⨯+气膜阻力总阻力气膜阻力远大于液膜阻力，因此为气膜控制 ⑶* 1.340.050.067y mx ==⨯=*0.10.9520.10.0670.06860.06860.05121.34i ii i i y y y y y y y x m --==--==== 9、解：1220.08/1140.0930.08/114(10.008)/135)0.0081140.000950.0008/114(10.0008)/135)0X X Y ==+-⨯==+-=最小汽液比的计算12*min 12121210.0930.00095 1.980.0930.503 1.98 5.945.940.0930.0009500.01555.94X X V L Y Y VL X X V L Y Y Y --⎛⎫=== ⎪-⨯-⎝⎭=⨯=-==--=+= **1122*11*2212()()(0.50.0930.0155)(0.50.000950)0.0073(0.50.0930.0155)ln ln (0.50.000950)0.015502.050.00730.8 2.05 1.64m OG m OG OG Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y N Y H H N m---⨯--⨯-∆===⨯--⨯----===∆=⋅=⨯=12、解：⑴根据已知条件可得12120.01(1)0.0010Y Y Y X η==⋅-==12*min 1212min 121210.010.0010.90.0101.5 1.350.00671.35Y Y L V X X Y Y L L V V X X Y Y X --⎛⎫=== ⎪--⎝⎭-⎛⎫=== ⎪-⎝⎭-== **1122*11*2212()()(0.010.0067)(0.0010)0.00193(0.010.0067)ln ln (0.0010)0.010.0014.660.00193m OG m Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y N Y ------∆===------===∆ ⑵可增大吸收剂用量12120.01(1)0.00050Y Y Y X η==⋅-== 120.010.00054.660.00204OG m m m Y Y N Y Y Y --===∆∆∆=***11221**111*22*1*11()()(0.01)(0.00050)0.00204(0.01)ln ln (0.00050)0.004680.00468m Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y X Y ------∆===----===1212'0.010.00052.030.004680' 2.031.35' 2.03 1.350.50450.4%1.35Y Y L V X X L VL VL L V VL V--===--==--===第六章 精馏 5、解： 解方程组0.7230.2631.250.0187y x y x =+=-得0.535F x = 解方程组0.7230.263y x y x=+=得0.949D x = 解方程组1.250.0187y xy x ==-得0.0748W x =0.26312.6Dx R R =+= 12、解：已知精馏端操作线方程为0.720.25y x =+0.7212.570.2510.893DD RR R x R x =+==+=平衡线方程为2.21 2.211(1)1(2.211)1 1.212.21 1.21x x xy x x xyx yαα===+-+-+=-011*0101*1111210.650.8930.7912.21 1.210.8930.65(0.8930.791)0.8270.720.250.845mL D x x E x x x y x y x y x y x -==-=====-=-⨯-==+=7、解：⑴由进料状态方程6 1.5y x =-可知611.2qq q =-=1.510.3F F x q x =-= 平衡线方程为21(1)1x x y x xαα==+-+ 由平衡线方程和进料状态方程可解得交点坐标为0.3330.496e e x y ==最小回流比0.940.496 2.720.4960.3331.5 4.08D e M e e M x y R y x R R --===--== 精馏段操作想方程为10.8030.18511F R y x x x R R =+=+++ ⑵物料衡算F D WF D W Fx Dx Wx =+=+ 已知：1150,0.30,0.04,0.94F W D W kmol h x x x -=⋅===解得：1160.94,210.94D kmol h F kmol h --=⋅=⋅⑶提馏端操作线方程 4.0860.94 1.2210.94150 4.0860.94 1.2210.94150 4.0860.94 1.2210.94150 1.430.017W W R D qF W y x x R D qF W R D qF Wx x x ⋅+=-⋅+-⋅+-⨯+⨯=-⨯+⨯-⨯+⨯-=- 9、解：⑴物料衡算F D WF D W Fx Dx Wx =+=+ 已知：0.40,0.02,0.97F W D x x x ===解得2.5, 1.5F D W D ==回收率0.970.972.50.4D F DX D Fx D η⨯===⨯ ⑵根据q 的定义30.623q ==+ q 线方程为1 1.5111F q y x x x q q =-=-+-- 平衡线方程为21(1)1x x y x xαα==+-+ 由平衡线方程和进料状态方程可解得交点坐标为0.3330.501e e x y == 0.970.501 2.790.5010.3331.8 5.02D e M e e M x y R y x R R --===--==提馏端操作线方程5.020.6 2.5 1.5 5.020.6 2.5 1.5 5.020.6 2.5 1.5 1.300.006W W R D qF W y x x R D qF W R D qF WD D D x x D D D D D D x ⋅+=-⋅+-⋅+-+⨯=-+⨯-+⨯-=- 13、解：⑴物料衡算F D WF D W Fx Dx Wx =+=+ 已知：14000,0.30,0.05,0.910.91/46'0.7980.91/460.09/18F W D D F kg h x x x x -=⋅=====+转换成摩尔分数 解得111304,2696D kg h W kg h --=⋅=⋅ ⑵精馏段操作线方程1'0.667 2.6611D R y x x x R R =+=+++ ⑶1133131313040.9113040.09'32.34618(1)'96.996.9108.314(27378)27910.775101.310V D kmol h V R D kmol h q m h m s ----⨯⨯=+=⋅=+=⋅⨯⨯⨯+==⋅=⋅⨯1.28D m ==。
第五章 传热及换热设备5-1 燃烧炉的平壁由两层组成，内壁为105mm 厚的耐火砖[导热系数为1.05()K m W⋅]，外层为215mm 的普通砖[导热系数为0.93()K m W ⋅]。
内、外壁温度分别为760℃和155℃。
试计算通过每平方米炉壁的热损失及两层间的界面温度。
解：2221131827193021500511050155760m kW .....b b t t A Q q =+-=+-==λλ 在两平壁交界处：22112182710511050760m W k ...t b t t q =-=-=λ 可解得界面温度：℃ 3577 2.t =5-2 某平壁炉的炉壁是用内层为120mm 厚的某耐火材料和外层为230mm 厚的普通建筑材料砌成的，两种材料的导热系数未知。
已测得炉内壁温度为800℃，外侧壁面温度为113℃。
为了减少热损失，在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉层[导热系数为0.15()K m W⋅]，包扎后测得炉内壁温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧面温度为77℃。
试问包扎石棉后热损失比原来减少了多少？ 解：包扎石棉层后的热损失2334322113198415005077405m W ..b 't 't b b 't 't 'q =-=-=+-=λλλ则有()W K m . q 't 't b b ⋅=-=-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+231221140140984405800λλ 包扎石棉层前的热损失：2221131171140140113800m W .b b t t q =-=+-=λλ所以绝对热损失27279841711m W 'q q q =-=-=∆所以相对热损失%.t t 't 't q 'q q 'q q 5421138004058001113131=---=---=-=-5-3 燃烧炉的平壁由下列三种材料构成：耐火砖导热系数()K m W .⋅=051λ,厚度b=230mm;绝热砖导热系数()K m W.⋅=1510λ；普通砖导热系数()K m W .⋅=930λ，厚度b=240mm 。
第五章 传热及换热设备5-1 燃烧炉的平壁由两层组成，内壁为105mm 厚的耐火砖[导热系数为1.05()K m W⋅]，外层为215mm 的普通砖[导热系数为0.93()K m W ⋅]。
内、外壁温度分别为760℃和155℃。
试计算通过每平方米炉壁的热损失及两层间的界面温度。
解：2221131827193021500511050155760m kW .....b b t t A Q q =+-=+-==λλ 在两平壁交界处：22112182710511050760m W k ...t b t t q =-=-=λ 可解得界面温度：℃ 3577 2.t =5-2 某平壁炉的炉壁是用内层为120mm 厚的某耐火材料和外层为230mm 厚的普通建筑材料砌成的，两种材料的导热系数未知。
已测得炉内壁温度为800℃，外侧壁面温度为113℃。
为了减少热损失，在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉层[导热系数为0.15()K m W⋅]，包扎后测得炉内壁温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧面温度为77℃。
试问包扎石棉后热损失比原来减少了多少？ 解：包扎石棉层后的热损失2334322113198415005077405m W ..b 't 't b b 't 't 'q =-=-=+-=λλλ则有()W K m . q 't 't b b ⋅=-=-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+231221140140984405800λλ 包扎石棉层前的热损失：2221131171140140113800m W .b b t t q =-=+-=λλ所以绝对热损失27279841711m W 'q q q =-=-=∆所以相对热损失%.t t 't 't q 'q q 'q q 5421138004058001113131=---=---=-=-5-3 燃烧炉的平壁由下列三种材料构成：耐火砖导热系数()K m W .⋅=051λ,厚度b=230mm;绝热砖导热系数()K m W.⋅=1510λ；普通砖导热系数)K m W .⋅=930λ，厚度b=240mm 。
若耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触面最高温度为940℃，绝热砖与普通砖间的最高温度不超过138℃（假设每两种砖之间接触良好，界面上的温度相等）。
试求：⑴绝热砖的厚度（绝热砖的尺寸为65×113×230mm ）； ⑵普通砖外侧的温度。
解：⑴耐火砖的热通量 21121m W 927305123009401000...b t t q =-=-=λ 根据稳定传热，绝热砖的热通量与耐火砖的热通量相等，即22232m W 92731510230138940...n b n t t q =⋅-=⋅-=λ由此解得 n=1.922≈2块即需要2块绝热砖，厚度为460mm 才能达到要求的温度。
⑵根据稳定传热，燃烧炉平壁的热通量与耐火砖的热通量相等，即2433221141927393024015104600512301000m W .......t b b b t t q =++-=++-=λλλ由此解得： ℃9344.t =即普通砖外侧的温度为34.9℃。
5-4 某工厂用一φ170×5mm 的无缝钢管输送水蒸气。
为了减少热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm 的矿渣棉，其导热系数为0.065()K m W ⋅；第二层为厚30mm 的石棉灰，其导热系数为0.21()K m W⋅。
管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。
管道长50m 。
试求该管道的散热量。
解：已知：r 1=80mm r 2=85mm r 3=115mm r 4=145mm t 1=300℃ t 4=40℃ λ1=45)W m K ⋅ λ2=0.065()W m K ⋅ λ3=0.21)W m K ⋅ 根据圆筒壁传热量计算公式：()kW14.1915 = W 101.419= 11514521018511506501808545150240-300=212121434323212141⨯++⋅⋅++-=ln .ln .ln r r ln L r r ln L r r ln L t t Q πλπλπλπ5-5 有一蒸汽管外径为25mm ，为了减少热损失拟在管外包两层绝热材料，每层厚度均为25mm,两种材料的导热系数之比512=λλ。
试问哪一种材料包在内层更有效？(忽略金属热阻)解：如果将导热系数λ大者（即λ2）包在内侧，则有1311131231122312730550537562215125375212121πλπλλππλπλ⋅-=+⋅-=+-==.tt ..ln ..ln t t r r lnr r ln t t LQ q 而如果将导热系数λ小者（即λ1）包在内侧，则有131113123212131220078153756252151253721 2121πλλππλπλπλ⋅-=⋅+-=+-==.t t ..ln ..ln t t r r lnr r ln t t LQ q 将两者进行比较，则有 644122007812730550131131..t t .t t 'q q =⋅-⋅-=πλπλ前者的散热量大一些，因此将导热系数小的绝热材料放在内侧更好一些。
5-6 外径为100mm 的蒸汽管，先包一层50mm 厚的绝热材料[导热系数为0.06)K m W ⋅]，其外再包一层20mm 厚的绝热材料[导热系数为0.075()K m W⋅]。
若第一绝热层的内表面温度为170℃，第二绝热层的外表面温度为38℃。
试求每米管长的热损失和两绝热层界面的温度。
解：根据圆筒壁传热量计算公式：mW .ln .ln .r r ln r r ln t t LQ 31259 100120075021501000602138170212123212131=⋅+⋅-=+-=πππλπλ由于稳定传热各层的传热量相等，则第一层圆筒壁的传热量为m W .r r ln t t LQ 312592112121=-=πλ 由此可解得：℃59605010006021312591702112112.ln ..r r ln L Q t t =⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ππλ5-7 水在φ38×1.5mm 的管内流动，流速为1m/s ，水的进、出口温度分别为15℃及80℃。
试求水与管壁间的对流传热系数。
解：在定性温度()℃547801521.t m =+=下水的物理性质为313989m kg .=ρ()K kg J k 4.174=Cp ⋅ S mPa 0.575=⋅μ ()K m ⋅W 0.6445= λ44331010020861057501398911035>⨯=⨯⨯⨯⨯==--...du Re μρ湍流723936445010575010174433....Cp Pr =⨯⨯⨯==-λμ()()()Km W .....Pr Re d .....⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==-2408043408034775 72393100208610356445002300230λα5-8 空气以4m/s 的流速通过直径为φ75.5×3.75mm 的钢管，管长20m 。
空气的入口及出口温度分别为32℃及68℃。
试计算空气与管内壁间的对流传热系数。
如空气流速增加一倍，其它条件不变，对流传热系数为多少？ 解：在定性温度()℃50683221=+=m t 下空气的物理性质为：30931m kg .=ρ()K kg J k 1.005=Cp ⋅ S Pa 19.6= ⋅μμ ()K m ⋅W 0.0283=λ446310105168110619093141068>⨯=⨯⨯⨯⨯==--...du Re μρ湍流 6960028301061910005163....Cp Pr =⨯⨯⨯==-λμ()()()Km W .....Pr Re d .....⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==-2408043408031518 6960105168110680283002300230λα当其他条件不变，空气流速增加一倍时，有80.u ∝α所以 ()Km W ..u u ..⋅=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=28080888********αα5-9 一列管换热器，其蒸汽在管间冷凝，冷却水在管内流动，其流速为0.25m/s ，进出口温度分别为15℃及45℃，列管直径为φ25×2.5mm 。
试求水对管壁的对流传热系数。
解：在定性温度()℃30451521=+=m t 下水的物理性质为 3 7995m kg .=ρ()K kg J k 4.174=Cp ⋅ S mPa 0.801=⋅μ ()K m ⋅W 0.618= λ属于过渡流 101021561080107995250020433<⨯=⨯⨯⨯==-.....du Re μρ4105618010801010174433....Cp Pr =⨯⨯⨯==-λμ()()()Km W ......Pr Re d.....⋅=⨯⨯⨯⨯==240803408061512 4105102156020618002300230λα校正系数 ()91090102156106110618135815..Re f ..=⨯⨯-=⨯-=则 ()KmW...f ' ⋅=⨯==2813776151291090αα5-10 现用一蛇管换热器冷却某液体，该液体流量为3h m 3，进口温度和出口温度分别为50℃及20℃，在平均温度下该液体的密度为12003m kg，粘度为S Pa .⋅⨯-31022，比热为3.77()K kg KJ⋅，导热系数为0.558)K m W ⋅。
蛇管的直径为φ45×3.5mm ，平均圈径为0.6m ，液体在蛇管内流动。
试求该液体的对流传热系数。
解：s m ..d V A V u734803600038034422=⨯⋅⨯===ππ 443310105230110221200734801038>⨯=⨯⨯⨯⨯==--...du Re μρ湍流 86414558010********3....Cp Pr =⨯⨯⨯==-λμ()()()Km W ....Pr Re d .....⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==-230804340801684 8641410523011038558002300230λα校正 ()K m W ....R d .' ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2552061300380771116847711αα5-11 有一套管换热器，内管为φ25×1mm ，外管为φ38×1.5mm 。
