发布时间 : 星期日 文章天津大学化工原理（第二版）上册课后习题答案更新完毕开始阅读0e936e32f9c75fbfc77da26925c52cc58ad6903a
故假定冷凝液膜为层流是正确的。
18．常压水蒸气在一?25mm?2.5mm，长为3 m，水平放置的钢管外冷凝。钢管外壁的温度为96 ℃，试计算水蒸气冷凝时的对流传热系数。若此钢管改为垂直放置，其对流传热系数又为多少由此说明工业上的冷凝器应如何放置 解：由附录查得，常压水蒸气的温度为100 ℃。
t?ts100?96 定性温度tf?w??C?98?C
22由附录查得在98 ℃下，水的物性为：
??960.78kgm3；??0.6822W?m2??C?；r?2261.08kJkg;??29.03?10?5Pa?s 水平放置
?r?2g?3???0.725????L?t?14?2261.08?103?960.782?9.81?0.68223?2?0.725??W?m??C? ?529.03?10?0.025?4???17530W?m2??C?垂直放置
?r?2g?3???1.13????L?t?14?2261.08?103?960.782?9.81?0.68223?2??1.13?Wm??C? ??529.03?10?3?4???7427W?m2??C?通过上述计算可知，工业上的冷凝器应水平放置。
19．两平行的大平板，在空气中相距10 mm，一平板的黑度为，温度为400 K；另一平板的黑度为，温度为300 K。若将第一板加涂层，使其黑度为，试计算由此引起的传热通量改变的百分数。假设两板间对流传热可以忽略。 解：第一板加涂层前
因是两平行的大平板，则??1；
C1?2??1于是
C05.67?W?m2?K4??0.196W?m2?K4?；
1110?20?1??1?2Q1?2
??T1?4?T2?4???400?4?300?4?22S?C1?2?????????0.196?1????????Wm?34.22Wm????100??100?????100??100??? 第一板加涂层后
C05.67 C1??2??Wm2?K4?0.096Wm2?K4
1140?20?1??1?????1??2
?Q1?2S?
??T1?4?T2?4???400?4?300?4?22?2????C1????????0.096?1????????Wm?16.82Wm????100??100?????100??100??? 空气导热的热通量tm?t1?t227?127??C?77?C，查得77?C时，空气的导热系数22??0.03W?m??C?
?Q1?2S?????t1?t2??0.03?400?300?Wb0.01
加涂层前后传热通量减少的百分率为
m2?300Wm2
?Q1?2S??Q1?2S?34.22?16.82 ??100%?5.2%
?34.22?300Q1?2S??Q1?2S?20．用压力为300 kPa（绝对压力）的饱和水蒸气将20 ℃的水预热至80 ℃，水在
?25mm?2.5mm水平放置的钢管内以 m/s的速度流过。设水蒸气冷凝的对流传热系数为5
000 W/(m·℃)，水侧的污垢热阻为6×10m·℃/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求（1）换热器的总传热系数；（2）设操作半年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口水温只能升至70 ℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。 解：查附录得，300 kPa的饱和水蒸气温度为 ℃ 水的定性温度为
t?t80?20（1）tm?12??50?C
22在50 ℃下，水的物理性质如下：
2
-4 2
??64.78?10?2W?m??C?；??988.1kgm3；?=54.94?10-5Pa?s； Cp?4.174kJ?kg??C?0.02?0.6?988.1?21582?104-5?54.94?10
-5c?4.174?1000?54.94?10Pr?p??3.54?2?64.78?10Re??应用公式5-58a进行计算
diu???0.023?diRe0.8Pr0.4
?0.023?K?0.6478?215820.8?3.530.4W?m2??C??3627W?m2??C?0.0211?dod?RSiodi?idi?112525??6?10?4?500020?362720W?m2??C??772.4W?m2??C??o
（2）Q?KS?tm?WcCpc(t2?t1) （a）
??WcCpc(t2??t1)Q??K?S?tm（b）
（b）式÷（a）式，得
?t2??t1K??tm?
K?tmt2?t1t2?t1T?t1T?t1133.3?20lnlnln?t??t?tt??tT?t2T?t2K?21mK?21K?K?133.3?70?772.4W?m2??C? ??t1T?t1133.3?20?t2?t1?tmt2?t1t2lnlnT?t1133.3?80T?t2ln?T?t2?596.2W?m2??C?11
K??dod?o?RSidi?idi?1?596.2W?m2??C?
12525??Rsi?500020?362720?o??1.2?10?3m2??CWRsi
21．在一套管换热器中，用冷却水将4 500 kg/h的苯由80 ℃冷却至35 ℃，；冷却水在?25mm?2.5mm的内管中流动，其进、出口温度分别为17 ℃和47 ℃。已知水和苯的对流传热系数分别为850 W/(m·℃)和1 700 W/(m·℃)，试求所需的管长和冷却水的消耗量。 解：苯的定性温度
t?t80?35tm1?12??C?57.5?C
222
2
57.5?C时苯的定压热容为 kJ/（kg·℃）
水的定性温度
t??t?17?37tm2?12??C?27?C
2227?C时水的定压热容为 kJ/（kg·℃）
冷却水的消耗量
Q?WhCph(T1?T2)?WcCpc(t2?t1) Wc?管长
Whcph?T1?T2?cpc?t2?t1??4500?1.824??80?35?kgh?2948kgh 4.176??47?17?Q?KS?tm?Whcph?T1?T2?
K?11dodi?i?1125?170020?850W?m2??C??485.7W?m2??C?
?o?tm???80?47???35?17??C?24.75?C
ln80?4735?17S?Whcph?T1?T2?K?tm4500?1.824?103??80?35?2?m?8.535m2
3600?485.7?24.7522．某炼油厂拟采用管壳式换热器将柴油从176℃冷却至65℃。柴油的流量为9800kg/h。冷却介质采用35℃的循环水。要求换热器的管程和壳程压降不大于30kPa，试选择适宜型号的管壳式换热器。
解：略