内容发布更新时间 : 2024/12/23 7:50:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
为90℃。设两层砖的热导率不变,试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几? 4 红砖平壁墙,厚度为500mm,一侧温度为200℃,另一侧为30℃。设红砖的平均热导率取0.57W/(m2·℃),试求:
(1)单位时间、单位面积导过的热量; (2)距离高温侧350mm处的温度。 5 某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成。
耐火砖:热导率?1=1.05 W/(m2·℃);
厚度b1=0.23m;
绝热砖:热导率?2=0.151 W/(m2·℃) 每块厚度b2=0.23m; 普通砖:热导率?3=0.93 W/(m2·℃) 每块厚度b3=0.24m;
若已知耐火砖内侧温度为1000℃,耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃,而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃,试问:
(1)绝热层需几块绝热砖? (2)此时普通砖外侧温度为多少?
6 在外径为140mm的蒸气管道外包扎保温材料,以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃,保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t的关系为λ=0.1+0.0002t(t的单位为℃,λ的单位为W/(m2·℃))。若要求每米管长的热损失Q/L不大于450W/m,试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。
7 φ60mm×3mm铝合金管(热导率按钢管选取),外包一层厚30mm石棉后,又包一层30mm软木。石棉和软木的热导率分别为0.16W/(m2·℃)和0.04W/(m2·℃)。又已知管内壁温度为-110℃,软木外侧温度为10℃,求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换,互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变,则此时每米管长上损失的冷量为多少?
8 空心球内半径为r1、温度为ti,外半径为r0、温度为t0,且ti>t0,球壁的热导率为λ。试推导空心球壁的导热关系式。
9 在预热器内将压强为101.3kPa的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m,直径为φ86mm×1.5mm的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过,沿流动方向共有15行,每行有管子20列,行间与列间管子的中心距为110mm。空气通过管间最狭处的流速为8m/s。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数。
10 在长为3m,内径为53mm的管内加热香蕉浆。香蕉浆的质量流速为172kg/(s·m2)。若香蕉浆在定性温度下的物性数据如下:
S;??0.692w/m·K;cp?3.865kJ/(kg·℃)。 ??890?10?5Pa·
试求香蕉浆对管壁的对流传热系数。
11 有一列管式换热器,由38根φ25mm×2.5mm的无缝钢管组成。果汁在管内流动,由20℃被加热至80℃,果汁的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对果汁的传热系数。当果汁的流量提高一倍时,传热系数有何变化。
12 热空气在冷却管管外流过,2=90W/(m2·℃),冷却水在管内流过,
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℃)。冷却管外径1=1000W/(m·
do=16mm,壁厚b=1.5mm,管壁的λ=40W/(m2·℃)。试求:
①总传热系数Ko;
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②管外对流传热系数2增加一倍,总传热系数有何变化? ③管内对流传热系数1增加一倍,总传热系数有何变化?
13 有一套管换热器,内管为φ25mm×1mm,外管为φ38mm×1.5mm。冷水在环隙内流过,用以冷却内管中的高温气体,水的流速为0.3m/s,水的入口温度为20℃,出口温度为40℃。试求环隙内水的对流传热系数。
14 有一不锈钢制造的套管换热器,内管直径为φ89mm×3.5mm,流量为2000kg/h的糖浆在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。糖浆的对流传热系数h=230W/(m2·K),水的对流传热系数c=290W/(m2·K)。忽略污垢热阻。试求:①冷却水消耗量;②并流和逆流操作时所需传热面积;③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同,计算冷却水出口温度与消耗量,假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
22 某无相变的流体,通过内径为50mm的圆形直管时的对流传热系数为120W/(m2·℃),流体的Re=2×104。假如改用周长与圆管相等,高与宽之比等于1∶2的矩形管,而流体的流速增加0.5倍,试问对流传热系数有何变化?
15 某食品厂用冷水冷却奶油。冷却器为φ14mm×8mm钢管组成的排管,水平浸于一很大的冷水槽中,冷水由槽下部进入,上部溢出,通过槽的流速很小。设冷水的平均温度为42.5℃,钢管外壁温度为56℃,试求冷水的对流传热系数。
16 室内有二根表面温度相同的蒸气管,由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍,小管的(Gr·Pr)=108。两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少?
17 饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置,管外壁的温度维持96℃,试求每小时冷凝的蒸气量。若将管子水平放,冷凝的蒸气量又为多少?
18有一台运转中的单程逆流列管式换热器,热空气在管程由120℃降至80℃,其对流传热系数1=50W/(m2·K)。壳程的冷却水从15℃升至90℃,其对流传热系数2=2000W/(m2·K),管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时,试求①水和空气的出口温度t'2和T'2,忽略流体物性参数随温度的变化;②传热速率Q'比原来增加了多少?
19 在一传热面积为15.8m2的逆流套管换热器中,用热油加热冷水。热油的流量为2.85kg/s,进口温度为110℃;水的流量为0.667kg/s,进口温度为35℃。热油和水的平均比热容分别为1.9kJ/(kg·℃)及4.18 kJ/(kg·℃)。换热器的总传热系数为320W/(m2·℃)试求水的出口温度及传热量。
20 求直径d=70mm、长L=3m的钢管(其表面温度t1=227℃)的辐射热损失。假定此管被置于:(1)很大的红砖里,砖壁温度t2=27℃;(2)截面为0.3m×0.3m的砖槽里,t2=27℃,两端面的辐射损失可以忽略不计。
21 用175℃的热油将300kg/h的果汁由25℃加热至90℃,已知热油的比热容为2.61kJ/(kg·℃),其流量为360kg/h,今有以下两个换热器,传热面积为0.8m2。
换热器1:K1=625 W/(m2·℃),单壳程双管程。 换热器2:K2=500 W/(m2·℃),单壳程单管程。 为满足所需的传热量应选用那一个换热器。
22 在一套管换热器中,用冷却水将1.25kg/s的蔗糖溶液由350K冷却至300K,冷却水在φ25mm×2.5mm的管内中流动,其进出口温度分别为290K和320K。已知水和蔗糖溶液的对流传热系数分别为0.85 kW/(m2·℃)和2.7 kW/(m2·℃),又两侧污垢热阻忽略不计,试求所
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需的管长和冷却水消耗量。
23 在一列管换热器中,用初温为30℃的水将橘汁由120℃冷却到70℃,已知橘汁和水的流
44量分别为1×10(kg/h)和1.4×10(kg/h)。比热容分别为0.52(kcal/kg·℃)和0.46(kcal/kg·℃),
传热系数K=100(kcal/m2·h·℃)试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。 24 在并流换热器中,用水冷却奶油。水的进出口温度分别为15℃和40℃,奶油的进出口温度分别为120℃和100℃。现因生产任务要求奶油的出口温度降至80℃,设奶油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m,试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求?设换热器的热损失可忽略。
25 一传热面积为15m2的列管换热器,壳程用110℃饱和水蒸气将管程某溶液由20℃加热至80℃,溶液的处理量为2.5×104kg/h,比热容为4kJ/(kg·℃),试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后,由于污垢热阻增加,溶液出口温度降至72℃,若要出口温度仍为80℃,加热蒸气温度至少要多高?
26 用20.26kPa(表压)的饱和水蒸气将20℃的水预热至80℃,水在列管换热器管程以0.6m/s的流速流过,管子的尺寸为φ25mm×2.5mm。水蒸气冷凝的对流传热系数为104W/(m2·℃),水侧污垢热阻为6×10-4(m2·℃)/W,蒸气侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求:
(1)此换热器的总传热系数;
(2)设备操作一年后,由于水垢积累,换热能力下降,出口温度只能升至70℃,试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。
27 今欲于下列换热器中,将某种溶液从20℃加热到50℃。加热剂进口温度为100℃,出口温度为60℃。试求各种情况下的平均温度差。
(1)单壳程,双管程 (2)双壳程,四管程
28 有一单壳程双管程列管换热器,管外用120℃饱和蒸气加热,干空气以12m/s的流速在管内流过,管径为φ38mm×2.5mm,总管数为200根,已知总传热系数为150 W/(m2·℃),空气进口温度为26℃,要求空气出口温度为86℃,试求:
(1)该换热器的管长应多少?
(2)若气体处理量、进口温度、管长均保持不变,而将管径增大为φ54×2mm,总管数减少20%,此时的出口温度为多少?(不计出口温度变化对物性的影响,忽略热损失)。
第八章 蒸发
一、名词解释 1 蒸发 2 多效蒸发
3 蒸发操作的有效温差 二、填空
1 一定压强下,溶液的沸点较纯水( ),两者沸点之差,称为溶液的( )。 2 浓缩是( )和( )均匀混合液的部分分离过程。
3 要维持连续的蒸发过程,一方面要不断地( );另一方面还要不断地( )。 4 蒸发过程中温差损失主要由( )、( )和( )引起。 5 多效蒸发要求后效( )和( )小于前效的。
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6 欲提高蒸发器的生产强度,必须设法提高其( )和( )。 7 影响液柱沸点升高的因素主要有( )和( )。 8 由于( )和( ),所以实际每蒸发1kg水要消耗1kg以上的蒸气。 9 常用的多效蒸发流程有( )加料、( )加料、( )加料和( )加料。 10 在并流加料的多效蒸发中,蒸发室压强逐效( ),沸点逐效( ),前效进入后效时( ),浓度( ),传热系数( )。 三、简答
1 试推导单效蒸发加热蒸气耗量的表达试。
2 多效蒸发的温差分配的实质是什么?通常应考虑哪些原则?
3 设计并绘出牛奶浓缩系统的流程和主要设备,并说明其特点和工作原理。
第十三章 膜分离
一、名词解释 1 反渗透 2 浓差极化
3 离子交换膜的交换容量 4 截留相对分子质量 二、填空
1在超滤过程中,超滤膜对大分子溶质的截留作用主要是由于以下几个原因:①( );②( );③( )。
2 电渗析时,阳离子交换膜只允许( )离子通过,而阴膜只允许( )离子通过。离子交换膜对离子的选择透过性主要来自于( )和( )。
3 反渗透膜由( )层和( )层组成,( )层决定了膜的分离性能,( )层只作为载体,不影响膜的分离性能。 三、简答
1 膜分离过程有哪些种类?它们各自的原理是什么? 2 试比较超滤和反渗透操作的异同点。 3 超滤与常规过滤有哪些不同? 4 简述离子交换膜的选择性透过原理。
5 举例说明反渗透常与某些操作联合而组成一完整的分离工艺过程。 6 以分离NaCl水溶液为例,说明电渗析过程中的主要作用和次要作用。
第十四章 食品工程原理的应用
1. 根据图0-1中乳粉的加工工艺以及工艺学等课程中学到的知识,讨论食品工程原理在乳
粉工程中的应用。
2. 根据前面章节所学的知识,结合火腿肠生产工艺,谈谈主要单元操作及其传递现象。
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