化工原理吸收传热习题

一、分析与判断

1．在密闭容器内存在某种低浓度水溶液，容器内压强为p0，溶液温度为t，溶质含量为c(x)，试问： 1）若将N2压入容器，则EHmp； 2）若溶液温度t下降，则EHmp； 3）注入溶质A，则EHmp；

答：1）不变，不变，变小，不变

当密闭容器内压入N2时，相当于容器内的总压增加，总压变化时，对均无影响，故E、H不变，溶质的含量也不变，平衡分压pEx不变，然而，mE/p，总压p增加，故m变小。 2）变小，变大，变小，变小

若溶液的温度下降，则平衡分压p变小，E、H均受温度的影响，E变小，H变大，mE/p变小。

3）不变，不变，不变，变大

注入溶质A时，体系的温度压强均不变，此时物系的E、H、m均不变，而注入A后，溶液中溶解的溶质含量变大，故p变大。

2、某吸收过程，已知气相传质系数与液相传质系数的关系是ky3kx，则此时气相传质推动力(yyi)，液相传质推动力(xix)。（大于、等于，小于，不确定）

答：不确定。

题中未给出平衡关系，两个传质系数相差又不大，所以无法判断是气膜控制过程还是液膜控制过程。

3、低浓度逆流吸收塔设计中，若气体流量、进出口组成及液体进口组成一定，减小吸收剂用量，传质推动力将，设备费用将（增大、减小，不变） 答：减小，增大

减小吸收剂的用量，则吸收过程的推动力降低，即传质推动力减小，达到原来的分离要求所需的填料层的高度增加，所以设备的费用将增大。

4、某逆流吸收塔操作时，因某种原因致使吸收剂入塔量减少，以至操作时液气比小于原定的最小液气比，则将发生什么情况：。 答：气体出塔含量y2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x1也增大。

吸收剂入塔量减小，吸收的推动力下降，由于原定的最小液气比对应着原分离要求，虽然操作的液气比小于原定的最小液气比，操作仍然是吸收操作，只是此时对应的分离要求发生了变化，由于液气比下降，所以操作无法达到原来的设计要求，气体出塔的含量将增大；而又由于操作的温度、压强不变，所以吸收的平衡关系不变，入塔的气体组成不变，故液气比越低，对应的出塔的液体组成越接**衡组成，故液体出塔含量x1也增大。

5、低浓度逆流吸收操作中，原工况操作线如附图所示，现其他条件不变而吸收剂用量L增加，试判断下列参数变化情况并绘出新工况的操作线：

出塔液体x1，出塔气体y2，回收率（增大、减小，不变，不确定）

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题5附图 题6附图

答：减小，减小，增大

Kya11mkykx，吸收剂用量L增加，则kx增大，Kya增大，HOGV减小； Kya填料层高度不变，HOG减小，NOG增大，Symx2mV减小，根据传质单元数关联图，1增大，而y1、x2y2mx2L均不变，故y2减小，回收率y1y2增大； y1L增大，操作线的斜率变大，而 y1、x2均不变，故操作线上端与平衡线的距离变大，出塔液体的组成x1减小。 出塔液体x1减小，塔底的推动力变大，出塔气体y2减小，塔顶的推动力变小，故ym的变化不确定。 新工况的操作线如图所示

第5题答案图第6题答案

6、低浓度逆流吸收操作中，原工况操作线如附图所示，现其他条件不变而吸收剂入塔含量升高，试绘出新工况的操作线。

答：因为其他条件不变，x2变高，则y2变大，塔顶的推动力变小，故新工况下的操作线必然下移，且与原工况的操作线的斜率相等。新工况的操作线如图所示。

7、吸收操作中，原工况下气体进塔量为V，进出塔的含量分别为y1、y2。由于某种原因，吸收剂入塔浓度升高，

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采用增加吸收剂用量L的方法后，使y1、y2保持不变。则与原工况相比，被吸收溶质总量，平均推动力ym（增大，减小，不变，不确定）。 答：不变，减小

吸收过程中被吸收的溶质量为：V(y1y2)，由于改变前后的y1、y2均不变，故被吸收的溶质量不变；

Kya11mkykx，吸收剂用量L增加，则kx增大，Kya增大，HOGV减小； Kya填料层高度不变，HOG减小，NOG增大，NOGy1y2，y1、y2不变，NOG增大，故ym减小。 ym8、低浓度逆流吸收操作中，当吸收剂温度降低其他条件不变时，试判断下列参数变化情况并绘出操作线： 相平衡常数，Kya，推动力ym，回收率，出塔y2，出塔x1（增大，减小，不变，不确定）。

第8题图 第10题图 答：减小，增大，不确定，增大，减小，增大

吸收剂温度降低，则相平衡常数减小，Kya11mkykx，m减小，则Kya增大，HOGV减小；填料层高度Kya不变，HOG减小，NOG增大，S不变，根据传质单元数关联图，

y1mx2增大，y1、x2不变，所以y2减小，回

y2mx2收率y1y2增大，y2减小，操作线的斜率不变，y1、x2不变，操作线平行下移，与yy1的交点右移，x1增y1y1y2，NOG增大，y1y2增大，故ym的变化趋势不能确定。变化后的操作线如图。 ym大，NOG9、低浓度逆流吸收操作中，当气体进口含量y1下降，其他条件不变时，则气体出口含量y2，液体出口含量x1，被吸收溶质总量，回收率φ，推动力ym，NOL（增大，减小，不变，不确定） 答：减小，减小，减小，不变，减小，不变

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其他条件不变，则NOG不变，根据传质单元数关联图，

y1mx2不变，x2不变，y1下降，

y2mx2

第9题答案图 第10题答案图

所以，气体出口含量y2也减小，吸收操作线的斜率不变，所以吸收操作线平行下移，所以吸收的平均推动力ym减小，回收率减小，NOL也不变，NOLx1x2，推动力xm减小，x2不变，所以，液体出口含量x1减小，因为吸xm收率下降，被吸收的溶质总量减小。

13、对解吸因数S0.5的系统进行逆流吸收，当塔高为无穷大时，塔顶气相出口含量

y2y2，塔顶气相入口含量y1y1；若系统压力增加为原来的4倍，其他条件不变，则此时y2y2，y1y1（大于，

等于，小于，不确定）。

答：等于，大于，大于，等于 同上图

和两塔操作温度、压力均不变，现减少解14、在吸收、解吸联合操作中，维持吸收塔L、V、y1，解吸气入塔含量y2吸气用量V，与原工况相比，新工况下离开解吸塔的液体含量x2，离开吸收塔的气体含量y2，离开吸收塔的液体含量x1，吸收塔平均推动力ym，吸收塔的回收率（增大，减小，不变，不确定）。

答：增大，增大，增大，减小，减小

解吸气的用量减少，解吸的推动力减小，故离开解吸塔的液体含量增大，解吸的操作线的斜率变小，在y1不变的条件下，线的位置上移，故出塔的气体含量增大，其他条件不变，x2增大，则吸收塔的平均推动力减小，回收率减小，NOL不变，A不变，故

y1mx2不变，x2增大，故x1也增大。

y1mx1第三章 传热习题

一、 填空题

1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（ ），第二层与第三层的界面温度变（ ）。 答：变小，变小。

2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（ ），冷凝传热量（ ）。 答：减小，增加。

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冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小； 冷凝传热量与温差的3/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。

3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（ ）。 答：下降

4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（ ）。 答：越小

5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（ ）倍。 答：15

6．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸腾传热系数α越（ ）。 答：多，大

2

7．苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m．℃）。如果流量和物性不变，改用内径

2

为30mm的圆管，其对流传热系数变为（ ）W/（m．℃）。 答：612

=0.023

dRe0.8Pr

0.8nWS/dd24=0.023dPrn

∝d1(12)0.8=d1.8

30=201.8=0.482

=0.482=0.4821270=612W/(m2·℃)

8.某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为，现将管内径改为27mm，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。⑴若液体的流速保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.9417倍；⑵若液体的质量流量保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.5826倍； 知： d0.020m20mm d27mm 求：

2 1解：(1) 由 u2u1，0.0230.8d2dd1得2021d1.8d2d1dud0.80.8cp nd2d10.8202727200.9417

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(2) 由 W2W1，WVuA

d1u得u2A2u1A1，2 u1d22d2u20.8所以

2d2d11d1u10.8d2d10.8d2u2du111.80.8d1d2d2d10.8d1d220.8

d1d2d2d1d1d21.6d1d220271.80.5826

9.在一内钢管为18010mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100C冷却到60C，其平均比热为2380J/(kgK)。环隙逆流走冷却水，其进出口温度分别为40C和50C，平均比热为4174 J/(kgK)。内管内外侧对

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流传热系数分别为2000W/(mK)和3000W/(mK)，钢的导热系数可取为45 W/(mK)。假定热损失和污垢热阻可以忽略。

2试求：⑴冷却水用量7982kg/h；⑵基于内管外侧面积的总传热系数Ko883.8571W/(mK)；⑶对数平均温差

32.75℃；⑷内管外侧传热面积3.1975m。 解：(1) 由WhcphT1T2Wct2t1 得 Wc2

WhcphT1T2cpct2t135002380100607982kg/h

41745040(2) dmdodi180160169.80mm do180lnln160di11dobdo1 Koididmo11800.0118011.1314103 200016045169.830002所以 Ko883.8571W/(mK)

(3) tm逆t2t1502032.75C t250lnln20t1(4)由QKoStm逆WhcphT1T2 得 SWhcphT1T2Kotm逆35002380100603.1975m2 3600883.85732.75二、选择题

1．某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此套管换热器内壁温度应是（ ）。

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A 接近空气平均温度 B 接近饱和蒸汽和空气的平均温度 C 接近饱和蒸汽温度 答：C

2．测定套管换热器传热管内对流传热系数αi，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。冷流体的流量及进、出口温度均可测量。且测量的精确度基本上相同。用公式αi =Q/si△ti求αi时，式中的Q用下面（ ）公式计算。

A Q=WcCp,c(t2-t1) B Q=WhCp,h(T1-T2) C Q=WcCp,c(t2-t1) 和Q=WhCp,h(T1-T2)均可以。 答：A

3．在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（ ） A 壳程 B 管程 C 壳程和管程都可以 两流体在换热器中必须（ ）流动。

A 逆流 B 并流 C 逆流和并流都可以 答：A，C

4．传热过程中当两侧流体的对流传热系数 都较大时，影响传热过程的将是（ ）。 A 管壁热阻 B 污垢热阻 C 管内对流传热热阻 D 管外对流传热热阻 答：B

5．下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（ ）。

A 设置折流板； B 增大板间距 C 换热器采用三角形排列； D 增加管程数 答：A，C

6．在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。

A 高压流体； B 蒸汽； C 易结垢的流体； D 腐蚀性流体 E 粘度大的流体 F 被冷却的流体 答：A，C，D；B，E，F

7．下面关于辐射的说法中正确的是（ ）。 A 同一温度下，物体的辐射能力相同；

B 任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关； C 角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关； D 只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程 答：B，C

8．下面各式表示单位传热面积热阻的为（ ）

A α B b/λ C 1/α D λ/b E T- t F 1/K 答：B，C， F

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