水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/m·K。水流速改变后可认为环隙间冷凝的传热膜系数不变，试求：当水的流速为s时，管壁对水的对流传热系数为多少？管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？若操作一段时间后，水流速仍维持s，但测得的总传热系数比操作初期下降10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。（13分）

31. 有一套管式换热器，管程走冷空气，温度由15℃加热到105℃，空气的流速为s，空气在定性温度下的物性为：密度为m3，比热，粘度×，导热系数，普兰特准数，温度为115℃的水蒸汽在环隙冷凝，其对流传热系数×10W/(m2.℃)。套管换热器的内管尺寸为25×，不计污垢热阻，求套管换热器的内管管长。

32. 在一套管式换热器中，用水冷却热油。换热器管长为，两流体作逆流流到，油由150℃冷却到95℃，冷却水由15℃加热到35℃。若用加长冷却器管子的方法，使油出口温度降至65℃。假设在这两种情况下，油和水的流量、物性常数、进出口温度均不变，冷却器除管长外，其它尺寸也不变，忽略热损失，试求管长。

33. 在列管式换热器中，用15℃的冷却水将某溶液从90℃冷却到40℃，该溶液流量为5400kg/h，比热为(kg·K)，对流传热系数为600W/(m2·K)。冷却水走管程与管外溶液逆流换热，流量为10080kg/h，比热 kJ/(kg·K)，对流 传热系数为1100W/(m2·K)。换热器管束由φ25×钢管组成，钢管导热系数为45W/（m·K），管内、外两侧污垢热阻可略去不计，计算需换热器的传热面积(以So表示)，换热器的热损失可不34. 在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热原油。温度为160℃的饱和水蒸气在壳层冷凝排出饱和液体。原油在管程流动，由20℃被加热到106℃。饱和水蒸气的流量为2160kg/h，汽化潜热为2087kJ/kg，对流传热系数为1200W/(m2·K)。原油比热 kJ/(kg·K)，对流 传热系数为400W/(m2·K)。换热器管束由φ25×钢管组成，钢管导热系数为45W/（m·K），管内、外两侧污垢热阻及其热损失可略去不计。计算（1）原油的流量；（2）需换热器的传热面积(以So表示)。

35. 在一逆流换热器中，将 kg/s的苯用冷却水从110℃冷却 到40℃，苯的比热为 kJ/(kg·℃)。冷却水走管内,入口温度为18℃，出口温度36℃，水的比热为 kJ/(kg·℃)，换热器由φ25×的钢管组成。水和苯的对流传热系数分别为1800 W/(m2·℃)和600 W/(m2·℃),忽略管壁及两侧污垢热阻，不计换热器热损失。求：1.冷却水用量。2.换热器所需换热管总长。

36. 在一列管换热器中将15000kg/h的油品从20℃加热到90℃。油品走管内，管外加热介质为130℃的水蒸汽。换热器由100根φ15×、长2m的钢管构成。已知αi＝360W/m2·℃，αo＝12000W/m2·℃，油品的比热为kg·℃，操作条件下水的汽化潜热为2205kJ/kg，管壁的导热系数为45W/m·℃。若加热蒸汽全部冷凝后在饱和温度下排出，忽略热损失和管壁污垢热阻。试求：

(1) 换热器的热负荷Q＝？ (2) 加热蒸汽消耗量Wh＝？ (3) 总传热系数K＝？

(4) 该换热器能否满足生产任务？

37. 某内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3100kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为，冷却水进出口温度分别为40℃和50℃，其平均比热为 kJ/，并、逆流时的总传热系数K0均为2000W/，试求：

(1)冷却水用量；

(2)计算两流体分别作并流流动、逆流流动时的平均温度差和管长，并根据计算结果加以讨论。 38. 某内管为φ150×10mm的套管换热器中，将流量为3100kg/h的某液态烃从120℃冷却到60℃，其平均比热为，冷却水进出口温度分别为30℃和50℃，其平均比热为 kJ/，并、逆流时的总传热系数K0均为2000 W/，试求：

(1)冷却水用量；

(2)两流体作并流流动时的平均温度差和管长；

4

计。若该换热器运行一段时间后，只能将溶液冷却到45℃，问此时应采取什么措施才能保证换热要求？

3两流体作逆流流动时的平均温度差和管长。

39. 用初温为10℃的水在φ25×的管子组成的单程列管式换热器内将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000 kg/h和1200 kg/h，其比热分别为kg·K和kg·K。水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2·K和250W/m2·K，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。试计算：

(1) 换热器的热负荷； (2) 冷却水的出口温度； (3) 总传热系数； (4) 所需传热面积；

(5) 若换热器由15根长3 m的上述换热管组成，说明该换热器是否合用？

40. 单程列管式换热器由15根φ25×、长3 m钢管组成，管内为初温10℃、终温20℃的冷却水，比热为kg·K；管间为机油，由200℃冷却至100℃。机油的质量流量为1200 kg/h，比热为kg·K。两流体呈逆流流动，试计算：

(1) 换热器的热负荷； (2) 所需冷却水的质量流量； (3) 平均温度差； (4) 总传热系数。

41. 在一列管换热器中逆流将15000kg/h的某低粘度油品从20℃加热到80℃。油品走管内，管外加热介质为130℃的水蒸汽冷凝为饱和水。换热器由100根直径为25mm、长6m的薄壁钢管构成。已知αi＝360W/m2·℃，αo＝12000W/m2·℃，油品的比热为kg·℃。操作条件下水的汽化潜热为2205 kJ/kg。若换热过程的热损失为冷热流体换热量的15%，忽略管壁及污垢热阻。试求：

(1) 加热蒸汽消耗量？

(2) 该换热器能否满足生产任务？

(3) 若其他已知条件不变，将油品的流量提高到17000kg/h，求此时的总传热系数。 五、简答题 1.

三种基本传热方式中，辐射传热与其他两种传热在传热方式上最主要的区别是什么？ 第五章 蒸发 一、选择题

1. 以下蒸发器属于自然循环型蒸发器的是（ D ）蒸发器。 A.强制循环型 B.升膜 C.浸没燃烧 D.外热式

2. 与加压、常压蒸发器相比，采用真空蒸发可使蒸发器的传热面积（ B ），温度差（ A ），总

传热系数（ B ）。

A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 3. 蒸发操作能持续进行的必要条件是( B )。

A.热能的不断供应，冷凝水的及时排除。 B.热能的不断供应，生成蒸气的不断排除。 C.把二次蒸气通入下一效作为热源蒸气。 D.采用多效操作，通常使用2-3效。 4. 蒸发操作通常采用( D )加热。 A.电加热法 B.烟道气加热

C.直接水蒸气加热 D.间接饱和水蒸气加热 5. 以下哪一条不是减压蒸发的优点( D )。

A.可以利用低压蒸气或废汽作为加热剂 B.可用以浓缩不耐高温的溶液

C.可减少蒸发器的热损失 D.可以自动地使溶液流到下一效，不需泵输送 6. 多效蒸发流程通常有三种方式，以下哪一种是错误的( C )。 A.顺流 B.逆流 C.错流 D.平流

7. 中央循环管式蒸发器中液体的流动称为( A )。 A.自然循环 B.强制循环 C.自然沸腾 D.强制沸腾 8. 蒸发操作中，二次蒸气的冷凝通常采用( B )。

a.间壁式冷凝 b.混合式冷凝 c.蓄热式冷凝 d.自然冷凝

9. 单效蒸发器计算中D／W 称为单位蒸汽消耗量， 如原料液的沸点为393K，下列哪种情况D／W最大?

( A )。

A.原料液在293K时加入蒸发器 B.原料液在390K时加入蒸发器 C.原料液在393K时加入蒸发器 D.原料液在395K时加入蒸发器 10. 蒸发过程温度差损失之一是由于溶质存在，使溶液（ A ）所致。

A.沸点升高 B.沸点降低 C.蒸汽压升高

11. 属于单程型的蒸发器是（ C ）。

A、中央循环管式蒸发器 B、外热式蒸发器 C、降膜蒸发器 D、 悬筐式蒸发器

二、填空题

1. 蒸发操作所用的设备称为________。

2. 蒸发操作中，加热溶液用的蒸汽称为________，蒸发出的蒸汽称为________。

3. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为________和________；按操作压强大小，蒸发分为________、

________和________；按蒸发方式不同，蒸发分为________和________。 4. 蒸发过程中，溶剂的气化速率由________速率控制。 5. 蒸发溶液时的温度差损失在数值上恰等于________的值。

6. 蒸发操作时，引起温度差损失的原因有________、________和________。 7. 杜林规则说明溶液的沸点与同压强下标准溶液的沸点间呈________关系。 8. 20％NaOH水溶液在时因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失为________。 9. 单效蒸发的计算利用________、________和________三种关系。 10. 当稀释热可以忽略时，溶液的焓可以由________计算。 11. 单位蒸汽消耗量是指________，它时衡量________的指标。 12. 单位蒸汽消耗量愈________，蒸发装置的经济效益愈好。 13. 蒸发器的传热速率愈大，则生产能力愈________。 14. 多效蒸发中，效数愈多，则单位蒸汽消耗量愈________。 15. 多效蒸发的操作流程有________、________和________。 16. 多效并流蒸发流程适于处理________的溶液。 17. 多效逆流蒸发流程适于处理________的溶液。 18. 多效平流蒸发流程适于处理________的溶液。 19. 为提高蒸发器的生产能力，可采用________的方法。 20. 提高蒸发器的生产强度的措施有________和________。

21. 加热蒸汽提供的热量用于________、________、________和________。

蒸发过程中引起温度差损失的原因有________________，________________，________________。 22. 蒸发可按蒸发器内的压力分为 ________蒸发、加压蒸发______蒸发。亦可按二次蒸汽利用的情况

分为_______蒸发和_______蒸发。

23. 溶液的流向与蒸汽相同的多效蒸发流程称为 。

24. 蒸发过程溶液的沸点升高是由于 引起的△、 引起的△ 和 引起的

△

‘’

‘

“

。

25. 杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比值

为 。

26.

蒸发操作得以实现的主要条件是________________的不断导入，及________________________________________________。

三、判断题

1. 一般逆流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。 （ √ ）

（ X ）

3. 一般并流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。 （ X ） 4. △是指由于溶质的存在而引起的温度差损失。 （ √ ） 四、计算题

1. 常压单效蒸发中，每小时将10000kg的某水溶液从5％浓缩到25％。原料液温度为40十三点，分

离室的真空度为60kPa，加热蒸汽压强为120kPa，蒸发器的管外总传热系数为2000W/(m2.℃)，溶液的平均比热为(kg.℃)，操作条件下溶液的各种温度差损失为15℃，忽略热损失。求（1）水分蒸发量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器的传热面积。

2. 进料量为9000kg/h，浓度为1%（质量分率）的盐溶液在40℃下进入单效蒸发器并被浓缩到%。蒸发

器传热面积为平方米，蒸发室绝对压强为（该压力下水的蒸发潜热r'=kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232k J/kg）。由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，下水的沸点为℃，料液的比热近似于水的比热，Ｃｐ＝kg·K。求蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽量和加热室的传热系数K。如进料量增加为12000kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。 五、简答题 1.

蒸发操作得以进行的基本条件是什么？

‘

2. 杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比值为2。