柴诚敬《化工流体流动与传热》(第2版)配套题库【章节题库】 第5章 传热过程基础【圣才出品】

第2章流体输送机械1．如图2-1所示，用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。

输送管路为φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为。

A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。

垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。

取摩擦系数为0.025，空气的密度为，试求：（1）泵的输送量；（2）单位重量的水经泵后获得的能量；（3）若不用泵而是利用A、B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？图2-1解：（1）C、D间倒U形压差计实际测得的是水流经该段的能量损失，即故输水量（2）单位重量的水经泵后获得的能量即为外加压头。

在A槽液面1-1'截面与B槽管出口外侧2-2'截面间列伯努利方程其中故（3）若利用A、B槽的压力差输送水，仍在1-1'截面与2-2'截面间列伯努利方程简化：所以即为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为294.4kPa。

2．如图2-2所示，用离心泵将水由贮槽A送往高位槽B，两槽均为敞口，且液位恒定。

已知输送管路为φ45mm×2.5mm，在出口阀门全开的情况下，整个输送系统管路总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数可取为0.02。

在输送范围内该泵的特性方程为（Q的单位为，H的单位为m）。

试求：（1）阀门全开时离心泵的流量与压头；（2）现关小阀门使流量减为原来的90％，写出此时的管路特性方程，并计算由于阀门开度减少而多消耗的功率（设泵的效率为62％，且忽略其变化）。

图2-2解：（1）设管路特性方程为其中故管路特性方程为而离心泵特性方程为二式联立，可得阀门全开时离心泵的流量与压头：（2）在图2-3中，阀门全开时的管路特性曲线为1所示，工作点为M；阀门关小后的管路特性曲线为2所示，工作点为M'。

关小阀门后M'流量与压头分别为设此时的管路特性方程为由于截面状况没有改变，故A'＝3不变，但B'值因关小阀门而增大。

化工原理习题及答案第五章传热姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=此时单位面积的热损失为_______。

(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1140w2.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=此时单位面积的热损失为_______。

(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1000w3.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=则其厚度不低于_______。

(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 91mm4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α=.K ).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s时,此时传热系数α=_____________.***答案*** α=(λ/d)Re Prα=.K)5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s时,此时传热系数α=________________.***答案*** α=(λ/d)Re Prα=.K)6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。

化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编大学课后习题解答之第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。

若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

4248.4Q t1 t2‘A b_ 1100 t20.151.34248.4第五章传热1、一立式加热炉炉墙由厚150mm的耐火材料构成,其导热系数为入1= 1、3W/(mK),其内外表面温度为1100 C及240C,试求通过炉墙损失的热量(W/卅); 若外加一层25mm,入 2 = 0、3W/(m - K)的绝热材料，并假定炉内壁温度仍为1100C ,而热损失降至原来的57%,求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。

解Q 冒1100』407453.3W.m2A b_ 0151 1.3q' 0.57q 4248.4W. m21100 t30.15 0.025T3 0.3解得：t3=255 8C解得：t2‘=609、8C2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成，耐火砖里侧温度为900C,普通砖外侧温度为50C,各层厚度分别为：耐火砖140mm绝热层(石棉灰)20mm, 普通砖280mm各层导热系数：入1 = 0、93W(m - K),入2= 0、064W(m - K),入3=0、7W/(m - K)。

(1)试求每m炉墙的热损失;(2)若普通砖的最高耐热温度为600C, 本题条件下，就是否适宜？解：⑴qt l t qb1b2900 50b3 0.14 0.02 0.28 984・9Wm230.93 0.064 0.7上3 上4S 50984.9W m20.280.7解得:t3=444C适宜3、用平板法测定某固体的导热系数,试件做成圆形薄板,直径d= 120mm厚度为S mm与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。

所传递的热量(一维导热),用加热器的电能消耗计算之。

过程稳定时，测得加热器电流为0、96A,电压为60、5V,热电偶测得热表面温度t1= 180C ,冷表面t2= 30C ;由于安装不良,试件与冷热表面之间各有一层0、1mm的缝隙(内有空气)，试求：(1)忽略表面间的辐射传热时，因空气缝隙引起的测试导热系数的相对误差。

第4章液体搅拌一、选择题在搅拌槽壁上安装垂直挡板的目的在于（）。

A．保护槽壁B．抑制打漩，改善搅拌效果C．防止结垢D．减小搅拌功率【答案】B二、简答题1．改善搅拌效果的工程措施有哪些？答：（1）提高转速；（2）在搅拌釜内装挡板；（3）搅拌器偏心安装；（4）导流筒。

2．搅拌器的放大准则有哪些?答：（1）保持搅拌雷诺数不变，（2）保持单位体积能耗不变，（3）保持叶片端部切向速度不变，（4）保持搅拌器的流量和压头之比值不变，。

3．简述搅拌过程中强化湍动的主要措施。

答：搅拌过程中强化湍动的主要措施：（1）提高转速；（2）在搅拌釜内装挡板；（3）搅拌器偏心安装；（4）导流筒。

第5章传热过程基础一、选择题1．冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的对流传热系数α1为100W/（m2·K），热流体一侧的对流传热系数α2等于1000W/（m2·K），总传热系数K接近哪一侧的对流传热系数α值，要提高K，应提高哪一侧的α值（）。

A．接近α1，提高α2B．接近α2，提高α1C．接近α1，提高α1D．接近α2，提高α2【答案】C2．下列各种情况下对流给热系数由大到小的正确顺序是（）。

①空气流速为30m/s时的α②水的流速为1.5m/s时的α③蒸汽滴状冷凝时的α④水沸腾时的αA．③＞④＞①＞②B．④＞③＞②＞①C．③＞④＞②＞①D．③＞②＞④＞①【答案】C【解析】因为有相变时的给热系数比无相变时要大，而气相的给热系数又大于液相，所以蒸汽滴状冷凝时的α＞水沸腾时的α＞水的α＞空气的α。

3．强制对流（无相变）流体的对流传热系数关联式来自（）。

A．理论方法B．量纲分析法C．数学模型法D．量纲分析和实验相结合的方法【答案】D4．在间壁式传热中，热量从热流体传到冷流体的过程，热阻主要集中在（）。

A．金属壁B．冷、热流体的层流底层内C．冷、热流体的主体D．平均分配在各层【答案】B5．在对流传热系数关联式中，反映流体流动状况对对流传热影响的准数是（）。

第6章换热器一、选择题1．当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是（）。

[中南大学2009研]A．Δt m 并＜Δt m 逆＜Δt m 折B．Δt m 逆＝Δt m 并＝Δt m 折C．Δt m 并＜Δt m 逆＝Δt m 折D．Δt m 并＜Δt m 逆>Δt m 折【答案】D【解析】逆流的平均温度差为m t ∆逆，折流的平均温度差为=m m t t ϕ∆∆逆折，而1ϕ<；逆流时的平均温度差总是大于并流。

2．对固体间壁两侧流体换热的换热器而言，总传热系数数值接近（）大侧流体的对流传热系数。

[北京理工大学2007研]A．流速B．导热系数C．密度D．热阻【答案】D【解析】总传热系数接近热阻大，对流传热系数较小的一侧。

3．翅片管换热器的翅片应安装在（）。

[浙江大学2006研]A．α小的一侧B．α大的一侧C．管内D．管外【答案】A【解析】安装翅片是为了增大传热系数，而要提高换热器的总传热系数，应从提高传热阻力小的一侧入手，所以应安装在传热系数小的一侧。

4．当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是（）。

[浙江工业大学2005研]A．B．C．D．【答案】D【解析】在两流体进出口温度都相同的情况下，逆流时平均温度差最大，并流时最小，折流时=1m m t t ϕϕ∆∆<逆折，。

5．翅片管加热器一般用于（）。

[浙江工业大学2005研]A．两侧均为液体B．两侧流体均有相变化C．一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝D．一侧为液体沸腾，一侧为高温液体【答案】C6．一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度t，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施（）。

[浙江工业大学2005研]A．管内加扰流内件B．提高壳程数【答案】A二、填空题依据气、液流动与传热的特点，利用水平列管换热器采用蒸汽冷凝加热有机液体时应将有机液置于______程。