北京大学：《化工原理》课程教学资源（作业习题）例题解答

1.通过计算填空(仅以填空计分) 用图示的微差压力计测管路内气体的表压强。以油和 水做指示液,其密度分别为920kg·m3与1000kg:m3 两个扩大室的内径D=60mm,U形管内径d=6mm。当管 路中气体压强等于大气压时,两扩大室液面是平齐的。管 路内有气体通过时,读得U形管中水的高度差R=250mm 式求算管路内的表压强。 表压强P#M水8+(P水-p油)Rg(用已知量表达式) 2189mm(结果值) 2.在一并流操作的换热器中,已知热流体的进出口温度分别为7=530K72=460K。冷流体 的进出口温度分别为T1=390K,T2=450K。若冷热不变,而改为逆流方式进行操作,试求传 热速率较原并流操作提高的百分率。假设并流与逆流操作情况下,冷热流体的物理性质与总 传热系数不变,其热损失很小,可忽略不计。 解:设逆流冷、热流体的出口温度分别为T出、T出 2=KSAtm=(mc,),ST=(qm,) a 530 t1 530-TB_530-4607 T'-390450-3906 △t2 390 530-TT-390(530-T出)-(T出-390) 140-10 140 10 Mr1-△2(530-T出)-(T-390)(530-7出)-(T出1-390) m逆=hn△1/△r2 h△M2/AMr1 h△M2/AMr1 得 In 0.2028 M1=1 225 493 530-T =1.225 T-390 联立式①和式②解得 T=4444K

1. 通过计算填空（仅以填空计分） 用图示的微差压力计测管路内气体的表压强。以油和 水做指示液，其密度分别为 920 kg·m-3 与 1000 kg·m-3。 两个扩大室的内径 D=60 mm，U 形管内径 d=6 mm。当管 路中气体压强等于大气压时，两扩大室液面是平齐的。管 路内有气体通过时，读得 U 形管中水的高度差 R=250 mm， 试求算管路内的表压强。 表压强 P 表= h 水 g + ( 水 −  油 )Rg （用已知量表达式） = 218.9mm （结果值） h= 2.5mm 2. 在一并流操作的换热器中, 已知热流体的进出口温度分别为 T1=530 K, T2=460 K。冷流体 的进出口温度分别为 T1 ' =390 K, T2 ' =450 K。若冷热不变, 而改为逆流方式进行操作, 试求传 热速率较原并流操作提高的百分率。假设并流与逆流操作情况下, 冷热流体的物理性质与总 传热系数不变, 其热损失很小, 可忽略不计。 解：设逆流冷、热流体的出口温度分别为 T出 '、T出 Q KS t q c T q c t m m p h m p c =  = ( )  = ( )  6 7 450 390 530 460 ' 390 530 = − − = − − 出 出 T T ① (530 ) ( ' 390) 10 ' 390 60 530 70 − − − = − = − = t 逆 T出 T出 T出 T出 t m m   49.3(K) 10 140 ln 140 10 = − t m = 1 2 2 1 2 1 1 2 ln (530 ) ( ' 390) ln (530 ') ( 390) ln t t T T t t T T t t t t t m          − − − = − − − = − = 出 出 出 出 逆 得 0 2028 49 3 10 2 1 . . ln = = t t   ， 1 225 2 1 = . t t   即 1.225 390 530 ' = − − 出 出 T T ② 联立式①和式②解得 T出 =444.4K Δt2 530 390 T出 ' T出 Δt1

Q-Q530-4444 1=22.3% 3.加热炉内火焰的温度为1000℃,a1=200W/m2“K,炉外空气自然对流的a2=20W/mK,温度 为10℃,求壁温(忽略壁热阻)。 解:忽略壁热阻,壁两侧同温 2=aS(T-tH)=a,S(tH-t 200S(1000-tn)=20S(t-10) tn=910(℃)

1 22.3 70 530 444.4 − = − = − Q Q逆 Q % 3. 加热炉内火焰的温度为 1000℃，α1=200W/m2 •K，炉外空气自然对流的α2=20W/m2 •K，温度 为 10℃，求壁温（忽略壁热阻）。 解：忽略壁热阻，壁两侧同温 Q = S(T − tW ) = S(tW − t) 1  2 200S(1000 − tW ) = 20S(tW −10) tW = 910 (℃)