【例4-1】 某平壁厚度b =0.37m ，内表面温度t 1=1650℃，外表面温度t 2=300℃，平壁材料导热系数λ=0.815+0.00076t ，W/（m ·℃）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。
解：
（1）导热系数按常量计算 平壁的平均温度
975
2
300
16502
2
1=+=
+=
t t t m ℃
平壁材料的平均导热系数
556.197500076
.0815.0=?+=m λW/（m ·℃） 导热热通量为：
()()5677
300165037.0556
.121=-=
-=
t t b q λ
W/m 2
设壁厚x 处的温度为t ，则由式4-6可得
()
t t x
q -=
1
λ
故
x
x qx
t t 36491650556
.1567716501-=-
=-
=λ
上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x 和等温表面的温度呈直线关系。
（2）导热系数按变量计算，由式4-5得
()
()
x t t ..x t
t a x t
q d d 007608150d d d d 0+-='+-=-=λλ
或 －q d x =（0.815+0.0076t ）d t
积分 ()??+=
-b
t t t t ..x q 0
2
1
d 0007608150d
得
()()
2
1
2
2
122
00076
.0815.0t t
t t qb -+
-=- （a ）
()()5677
300
1650
37
.0200076.0300165037
.0815.02
2
=-?+
-=
q W/m 2
当b =x 时，t 2=t ，代入式（a ），可得
()()
2
2
16502
00076
.01650815
.05677-+-=-t
t x
整理上式得
01650200076.01650815.0567700076.02
00076
.0815.0222
=???
?
????? ???+?-+
?+x t t
解得 x t 7
6
1049.11041.71072?-++-=
上式即为当λ随t 呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。
计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的，而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。
【例4-2】 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其导热系数分别为0.9W/（m ·℃）及0.7W/（m ·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚
度为40mm 、导热系数为0.06W/（m ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为1S Q ?
?? ??
此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：
22447.01.09.01.01307002
211311
=+-=+
-=
???
??λλb b t t S Q W/m 2
加保温层后单位面积炉壁的热损失为2?
??
??S Q
此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：
2
3
3
2211412
W /m 7060600407010901090740=++-=++-=
??? ??......b b b t t S Q λλλ
故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：
%
.%%S Q S Q S Q 5681002244
70622441001
2
1=?-=
???? ????? ??-??? ??
【例4-3】 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/（m ·℃））。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。
解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r 2=0.07m t 2=390℃ t 3=40℃ 先求保温层在平均温度下的导热系数，即
143.024********.01.0=???
??++=λW/（m ·℃）
（1）保温层温度 将式（4-15）改写为
()
L
Q t t r r /2ln
322
3-=
πλ
()
07
.0ln 450
40390143.02ln 3+-?=
πr
得 r 3=0.141m 故保温层厚度为
b =r 3－r 2=0.141－0.07=0.071m=71mm
（2）保温层中温度分布 设保温层半径r 处的温度为t ，代入式（4-15）可得
()
450
07.0ln
390143.02=-?r
t π
解上式并整理得t =－501ln r －942
计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。
【例4-4】 有一列管式换热器，由38根φ25mm ×2.5mm 的无缝钢管组成。苯在管内流动，
由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。
解：苯在平均温度()50
80202
1=+=
m t ℃下的物性可由附录查得：
密度ρ=860kg/m 3；比热容c p =1.80kJ/（kg ·℃）；粘度μ=0.45mPa ·s ；导热系数λ=0.14W/
（m ·℃）。
加热管内苯的流速为
81038
020*********
84
2
2
....n
d q u i v
=??=
=
π
m/s
30960
10
4508608100203
=???==-...u d Re i μρ
()79
514
010
45010813
3
....c Pr p =???=
=
-λ
μ
以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故
()()4
0804
08
0795*******
01400230023
0 (i)
....Pr
Re
d .???
==λα
1272=W/（m 2·℃）
若忽略定性温度的变化，当苯的流量增加一倍时，给热系数为α′
2215
2
12728
.08
.0=?=?
?
?
??'='u u ααW/（m 2·℃）
【例4-5】 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φ86×1.5mm 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。
解：
空气的定性温度=21
（10+50）=30℃ 查得空气在30℃时的物性如下：
μ=1.86×10-5Pa ·s ρ=1.165kg/m 3 λ=2.67×10-2W/（m ·℃） c p =1kJ/（kg ·℃）
所以
43100
10
8611651808605
=???=
=
-...du Re μ
ρ
7
01067210
8611012
5
3
...c Pr p =????=
=
--λμ
空气流过10排错列管束的平均对流传热系数为：
()()33
06033
06
00
7043100086
00267033
033
0........Pr
Re
d .=='λ
α
=55W/（m 2·℃）
空气流过15排管束时，由表（4-3）查得系数为1.02，则 α=1.02α′=1.02×55=56W/（m 2·℃）
【例4-6】 热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过，
α1=1000W/（m 2·℃）。冷却管外径d o =16mm ，壁厚b =1.5mm ，管壁的λ=40W/（m ·℃）。
试求：
①总传热系数K o ；
②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？ ③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？ 解：
①由式4-70可知
211
11
αλα++?=
m
o
i
o
o d d b d d K
90
15
.141640
0015.013
1610001
1++
=
8
.8001111
.000004.000123.01
=++=
W/（m 2·℃）
可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。
②()
C m W/414790
210012301
2
?=?+
=
..K o
传热系数增加了82.4%。
③()
C m W/38501111
013
16
100021
1
2
?=+?=
..K o
传热系数只增加了6%，说明要提高K 值，应提高较小的α2值。
及 N T U
N T U +=
1ε （4-91a ）
【例4-7】 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数α
h =230W/（m
2
·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·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。
解 ①苯的平均温度
65
2
5080=+=
T ℃，比热容c ph =1.86×103
J/（kg ·K ）
苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度25
2
3515=+=
t ℃，比热容c pc =4.178×103
J/
（kg ·K ）。热量衡算式为
)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）
热负荷
4
3
10
1.3)5080(1086.13600
2000?=-???=
Q W
冷却水消耗量 1335
)
1535(10178.43600101.3)
(3
4
12=-????=
-=
t t c Q W pc c kg/h
②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）
089.0290082.00855.045082
.00035.0230
1
1
1
?+
??+
=
+
+
=
o c i
m i
h i d d d bd K αλα
=4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3
=7.54×10－3m 2·K/W
K i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。
并流操作 80 50 2
.3415
65ln 1565=-=
并m t ?℃
传热面积 81
.62
.3413310
1.34
=??=
=
并
并m i i t K Q S ?m 2
逆流操作
40
2
3545=+=
逆m t ?℃
传热面积
83
.540
13310
1.34
=??==
逆
逆m i i t K Q S ?m 2 因逆并逆并故i i m m S S t t >?
.1==
并
逆逆
并
m m i i t t S S ??
③逆流操作 S i =6.81m 2
，
2
.3481
.613310
1.34
=??=
=
i
i m S K Q t ?℃
设冷却水出口温度为t '2，则
2
.342
35
'=+=
t t m ??，='t ?33.4℃， t '2=80－33.4=46.6℃
水的平均温度t '=（15+46.6）/2=30.8℃，c'pc =4.174×103J （kg ·℃） 冷却水消耗量
846
)
156.46(10174.43600101.3)
'('34
12=-????=
-=
t t c Q W pc c kg/h 逆流操作比并流操作可节省冷却水：%
6.361001335
846
1335=?-
若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的35℃变为46.6℃，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了36.6%。
【例4-8】 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α1=50W/（m 2
·K ）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α
2
=2000W/（m 2·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？
解：①水量增加前 T 1=120℃，T 2=80℃，t 1=15℃，t 2=90℃， α1=50W/（m 2·K ），α2=2000W/（m 2·K ），
K)
W/(m
8.482000
150111112
2
1
?=+
=
+=
ααK
C
3.4515
8090120ln
)
1580()90120(ln )
()(1
2211221?=-----=
-----=
?t T t T t T t T t m
m pc c ph h t KS t t c W T T c W Q ?=-=-=)()(1221
S c W c W pc c ph h 3.458.487540?== （a ）
水量增加后 28
.022'αα=
)
K W /(m 3.492000
2
15011
2
11
1'2
8
.02
8
.01
?=?+
=
+
=
ααK
15
''120ln
)
15'()'120(''ln )
'()'('22221
2211221-----=
-----=
?T t T t t T t T t T t T t m
m
pc c ph h t S K t t c W T T c W Q '')'(2)'(1221?=-=-=
15''120ln
15
''1203.49)15'(2)'120(222222-----?
=-=-T t T t S t c W T c W pc c ph h （b ）
)
15'(275'12040
22
-=
-t T 或
)
'120(80
7515'22T t -=
- （c ）
15
''120ln
)
15'('1203.493.458.48'1204022222
-----?
?=-T t t T T （d ）
式（c ）代入式（d ），得0558
.015
''120ln
22=--T t
057
.115
''120ln
22=--T t （e ）
由式（c ）与（e ）得 t '2=61.9℃ T '2=69.9℃
②25
.180
1209.69120''
2
121=--=
--=
T
T T T Q
Q 即传热速率增加了25%。
【例4-9】 在一传热面积为15.8m 2的逆流套管换热器中，用油加热冷水。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℃。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/（m 2·℃）试求水的出口温度及传热量。
解：本题用ε－NTU 法计算。 W h c ph =2.85×1900=5415W/℃ W c c pc =0.667×4180=2788W/℃ 故水（冷流体）为最小热容量流体。
515
.05415
2788max
min
==C C
8
.12788
8.15320)(min
min =?=
=
C KS NTU
查图4-27得ε=0.73。
因冷流体为最小热容量流率流体，故由传热效率定义式得
73
.01
112=--=
t T t t ε
解得水的出口温度为 t 2=0.73(110－35)+35=89.8℃
换热器的传热量为
8.152)358.89(4180667.0)(12=-?=-=t t c W Q pc c kW
第三章 传热单元自测题 一、填空题 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、对流传热系数的主要影响因素有 、 、 。 3、流体在圆形直管中做强制湍流传热时，对流传热系数关联式为 ，式中n 是为校正 的影响，当流体被加热时，n ＝ ，当流体被冷却时，n ＝ 。 4、蒸汽冷凝有 和 两种方式；液体在大容器内沸腾时，随着温度差(t w －t s )的不同，会出现 、 和 不同的沸腾状态，工业上应维持在 状态内操作。 5、总传热系数K 的倒数1/K 代表 ，提高K 值关键是 。 6、在管壳式换热器，用饱和水蒸汽冷凝加热原油，则原油宜在 流动，总传热系数接近于 的对流传热系数。 7、写出三种间壁式换热器的名称： 、 和 。 8、二流体逆流流动，T 1＝300℃，T 2＝200℃，t 2＝180℃，t 1＝25℃，则△t ＝ 。 9、有相变时的对流传热系数比无相变时 ；粘度μ值大，对流传热系数 ；热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数 。 10、平壁稳定热传导过程．通过三层厚度相同的材料，每层问 温度变化如图所示。试判断λ1、λ2、λ3的大小顺 序 ，每层热阻的大小顺序 。 11、有一列管式换热器，由38根φ25mm ×2.5mm 的无缝钢管 组成。苯在管内流动，由20℃被加热到80℃，苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进 行加热。则管壁对苯的传热系数为 W/(m 2 .℃)；若将苯的流量提高一倍，则传热系 数又为 W/(m 2.℃)。（已知苯的物性数据为：密度ρ＝860kg/m 3 ；比热容C p ＝ (kg.℃)；粘度μ＝；导热系数λ＝ W/(m 2 .℃)。） 12、对于圆筒壁的稳定热传导，其总热阻为各层热阻之 ；总推动力为 ；各层温差与 成正比；Q Q 1 Q 2 …；但q q 1 q 2 …。 13、固定管板式列管换热器中，压力高，腐蚀性以及不清洁的物料应走 。 14、套管换热器的管隙通入压强一定的饱和水蒸汽，使管内空气由t 1升温至t 2，空气的流量为m sc ，今保持蒸汽压强不变，而使m sc 增大，其它条件不变，则Q 、K 、 t 2 、△t m 。(变大、变小、不变、不确定) 15、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_______操作。 二、选择题 1、水在圆管中强制湍流时的对流传热系数αi 为1000W/(m 2 .℃)，若将水流量增加一倍，而其它条件不变，则αi 为( )。 A 、2000 B 、1740 C 、1000 D 、500 2、对间壁两侧流体一侧恒温，另一侧变温的传热过程，逆流和并流时△t m 大小为( )。 A 、△t m 逆＞△t m 并 B 、△t m 逆＜△t m 并 C 、△t m 逆＝△t m 并 D 、无法确定 3、某保温材料λ＝／，厚度为300mm ，测得低温处t 0＝80℃，单位面积导热速率为／，求高温处t 1＝( )。 A 、530℃ B 、82℃ C 、125℃ D 、无法确定 4、某流体在圆形直管内作湍流运动，温度由t 1加热至t 2，若流体流速为u 时，其对流
第四章 传热习题答案 4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm ，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m 2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？ 解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小 b t q ?=λ ，q t b ?=λ ()mm m b 1920.09136/4652110013501.7==-?= 0.006/40.7 0.35/220 11004652+-= 2b mm m b 2660.066== 因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度： mm b b b 32116466692min =++=++=δ 4-2一根直径为φ60mm×3mm 的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。用30mm 厚的软木包扎，其外又用30mm 厚的保温灰包扎作为绝热层。现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。求每米管每小时散失的冷量。如将两层绝热材料位置互换，假设互换后管内壁温度及最外保温层表面温度不变，则传热量为多少？已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃)。 解： ()()m W 34.4m W 30 60/2303060/2ln 0.07160/23060/2ln 0.0431/2326060/2ln 451101103.142ln ln ln -=++++++?---??= ++-= 3 4 32321214 1r r 21 r r 21r r 21t t L Q πλπλπλ 两层互换位置后，热损失为 ()()m W 39m W 30 60/2303060/2ln 0.043160/23060/2ln 0.071/2326060/2ln 451101103.142ln 2ln 2ln 2-=++++++?---??= ++-= 3 4 32321214 1r r 1 r r 1r r 1t t L Q πλπλπλ
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）
第四章 传热 填空题 （1） 对流传热的热阻主要集中在 ，因此， 是强化对 流传热的重要途径。 答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度 （2）黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39 分析：斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度，即4 273300273600?? ? ??++=5.39。 （3）处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液 在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变， 则该溶剂的处理量变为 。 答案：400kg/h 分析：设Q=m t KA ? m t A K Q ?='' ∴ ==''K K Q Q K K 11 '=1.1 故 Q '=1 .14401.1=Q =400kg/h 选择题 （1）对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺 序应是（ ）。 A ．②>④>③>①； B ．③>④>②>①； C ．③>②>①>④； D ．②>③>④>①； 冷流体 热流体 ① 水 气 体 ②水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 轻油 答案：D （2）揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ ）。 A. 斯蒂芬-波尔兹曼定律； C. 折射
B. 克希霍夫 D. 普郎克 答案：B （3）关于下面两种说法的正确结论应是（ ）。 1）固体的辐射和吸收只能在表面上进行，因此只和表面积的大小和表面特性有关； 2）气体的辐射和吸收是在整个体积上进行的，必然和气体积的大小和形状有关。 A. 这两种说法都对； C. 第一种说法对，第二种说法错； B. 这两种说法都错； D.第二种说法对，第一种说法错 答案：A （4）传热速率公式q=KAΔt m 中，Δt m 的物理意义是（ ）。 A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差; C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。 B （5）用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度 A （6）（ ）是指当间壁两侧泠、热流体之间的温度为1K 时，在单位时间内通过单位传热面积，由热流体传给泠流体的热能。 A. 导热系数； B. 对流传热系数； C. 总传热系数 C （7）在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K 值接近于（ ）。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 B （8）翅片管换热器的翅片应安装在( )。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 A 计算题 （1）某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格?38,3?管长4m ，管数127根，欲利用这台换热器，用水蒸气加热空气。蒸汽走壳程，空气走管程，空气流量为6000标准3m / 小时，要求自20℃加热至100℃以上。 已知：空气侧对流传热系数为?2/58m W ℃； 蒸汽侧对流传热系数为11000 w/2m ℃ 污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计； 标准状况下，空气密度为1.29kg/3m ，操作条件下空气比热取1.01kJ/kg.℃ 蒸汽的有关参数见附表。
传热复习题 1、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差__最小__。 2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动，其对流传热系数 αi=1000W/(m2·℃)，如果流量和物性不变，改在Ф19mm×2mm的直管内流动，其αi=__1678__W/(m2·℃) 3、在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是__A__。 A.提高空气流速 B.提高蒸汽流速 C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液 4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则 （1）传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度 （2）换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数 5、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是____A____ A. 不凝气体的存在会使α大大降低 B. 不凝气体的存在会使α升高 C. 不凝气体的存在对α无影响 6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____ 阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。 7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是 4 0100?? ? ? ? = T C E b ，该式表明__黑体的辐射能力与 热力学温度的四次方成正比___ 8、物体黑度是指在___相同__温度下，灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比，在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。 计算题 9、质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ/(kg·℃)，导热系数为2.85×10-2W/(m·℃)，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。 现有一单程列管式换热器，装有Ф25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？ 计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻，不计热损失 解：空气需要吸收的热量是已知的，蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得，就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用，就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较，最直接的方法就是比较两者的Q或S0 （1）核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率，即Q需要＜Q换热器 （2）核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积，即S0需要＜S0换热器 解题时，首先应确定列管换热器中流体的流径，因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水，故蒸汽走
第四章 传 热 热传导 【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。 解 2375℃, 30℃t t == 计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=?016℃ (1757530025005016016) t --= ..145 025********t =?+=℃ 【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。软木的热导率λ= W/(m·℃)。若外表面温度为28℃，内表面温度为 3℃，试计算单位表面积的冷量损失。 解 已 知 .(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==?=， 则单位表面积的冷量损失为 【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.02m 2 ，材料的厚度为0.02m 。现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。 解 根据已知做图 热传导的热量 .28140392Q I V W =?=?= .().() 12392002 002280100Qb A t t λ?= = -- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。 耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。 (1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。 (2) 若普通砖层厚度为240mm ，试计算普通砖层外表面温度。 解 (1)确定绝热层的厚度2b 温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q 。 绝热砖层厚度2b 的计算 每块绝热砖的厚度为023m ．，取两块绝热砖的厚度为 习题4-1附图 习题4-3附图 习题4-4附图
一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； C 2、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； A、C、D； B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。 A、②>④>③>①； B、③>④>②>①； C、③>②>①>④； D、②>③>④>①； 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>②>①； D、③>②>④>①； ①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a； ③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a； C 6、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、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过； B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围； C、热射线和可见光一样，都服从折射定律； D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； A 8、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷
第四章 复习题 1、 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。 2、 试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。 3、 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似， 为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。 4、 第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数 用差分公式表示来建立。试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。 5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之． 6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？ 7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？ 8．有人对一阶导数()()()2 21,253x t t t x t i n i n i n i n ?-+-≈ ??++ 你能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 一般性数值计算 4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ 3,2,1,tan == n Bi n n μμ 并用计算机查明，当2 .02≥=δτ a Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计 算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。 解：Bi n n =μμtan ，不同Bi 下前六个根如下表所示： Bi μ 1 μ2 μ3 μ 4 μ 5 μ 6 0.1 0.3111 3.1731 6.2991 9.4354 12.5743 15.7143 1.0 0.8603 3.4256 6.4373 9.5293 12.6453 15.7713 10 1.4289 4.3058 7.2281 10.2003 13.2142 16.2594 Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表： Fo=0.2 δ=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94879 0.62945 0.11866 前六和的值 0.95142 0.64339 0.12248 比值 0.99724 0.97833 0.96881 Fo=0.2 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99662 0.96514 0.83889 前六项和的值 0.994 0.95064 0.82925 比值 1.002 1.01525 1.01163 Fo=0.24 δ=x
第五章 传热过程基础 1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。 解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 L t t S Q 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得 ()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021??=??-??=-=t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为 20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 2 3221211b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ） 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032 t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152 t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2 .0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ 则 ()22111m W 2017m W 4 .0977*******.1=-?=-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，
第四章 传热 3 直径为φ60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度为10℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m. ℃)，试求每米管长的冷损失量。 解： m W r r r r t L Q /25207.0)60/160ln(2043.0)30/60ln(101102)/ln(2)/ln(22311 2-=??+??--=+ ?=πππ λπλ 4 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将两层材料互换位置，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？ 解：内层管内径r 1,外径r 2,外层管外径r 3 2( 22 1r r +)=(2 23r r +) , 2312r r r r -=- 23125,3r r r r ==? 122λλ= πλπλπλπλ4)3/5ln(2)3ln(2)/ln(2)/ln(1122311 2+?=+ ?=t r r r r t L Q πλπλπ λπλ2) 3/5ln(4)3ln(2)/ln(2)/ln('11123212+?=+?=t r r r r t L Q 25.1) 3/5ln(3ln 2) 3/5ln(23ln '=++=? Q Q 所以导热系数小的应该包扎在内层。
7 在并流换热器中，水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度和物性均不变，若原换热器的管长为1m 。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解： ' '''''''m m m m m m t t Q Q S S t S t S t KS t KS Q Q ???=???=??= （1） 其中：4.1100 15080150)()('' 21' 2'1=--=--=T T C W T T C W Q Q ph h ph h （2） 又由： C t t t t t T T T T t t C W T T C W t t C W T T C W pc c ph h pc c ph h ?=?--=--??? ?-=--=-50''')'()'()()(21 21 2212112211221 C t m ?=-= ?∴5.9260/135ln 60135C t m ?=-=?8.6930 /135ln 30 135' （3） 将（2）（3）代入（1）即得。 8．重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 解：采用传热单元数法求解。 并流时，根据76 29 16724312815721121 = --=--= = T T t t C W C W R pc c ph h （1） 可知热流体为最小值流体，以后以热流体为基准计-算。 并流 C t m ?=?43
传热 概念： 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 （1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8） （2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K (例4－9) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10） 二实验题（10） 1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？ 2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？ 3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的 和S？为什么？ 换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？ 4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分） 当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分） 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。 （3分）5．灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 三计算题（60分） 3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为 1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温
第四章 填空题: 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。 3、各种物体的导热系数大小顺序为 。 4、在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。 5、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向 有 、 、 和 四种。 6、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe 0.8Pr n 公式中，n 是为校正 的影响。当流体被加热时，n 取 ，被冷 却时n 取 。 7、某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后， 发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是 。 8、当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为： 1 0111αα+=K 此时若10αα<<，则有 。 9、努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特 准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。 10、蒸汽冷凝有 和 两种方式。 11、总传热系数的倒数K 1代表 ，提高K 值的关键是 。 12、在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走 程，而总 传热系数K 接近于 的对流传热系数 13、在管壳式换热器中，当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。 其基本形式有 、 和 。 14、写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。 选择题： 1、两流体可作严格逆流的换热器是( ) A 板翅式换热器 B U 型管式列管换热器 C 浮头式列管换热器 D 套管式换热器 2、管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如 0αα>>i ),为有效提高K 值，关键在于（ ） A 提高i α B 提高0α
1. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( ) A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 （答案 A） 2. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 （答案 A） 3. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层 的热阻 R 1R 2 R 3 ( )。 A. R 1>(R 2 +R 3 ) B. R 1 <(R 2 +R 3 ) C. R 1=(R 2 +R 3 ) D. 无法比较 （答案 C） 4. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ 12 有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却 蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ 2 ( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 （答案 A） 5. 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时: （1）传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( ) （答案 A、B、 C） 6. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观 C. 增加传热面积，提高传热效果。 （答案 C） 7. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。
A. 等于 B. 大于 C. 小于 （答案 C ） 8. 导热是（ ）热量传递的主要方式。 A. 固体中 B. 液体中 C. 气体中 （答案 A ） 9. 热量传递的基本方式是（ ）。 A. 恒温传热和稳态变温传热字 B. 导热给热和热交换 C. 气化、冷凝与冷却 D. 传导传热、对流传热与辐射传热 （答案 D ） 10. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ ）。 A. 热流体的热阻 B. 冷流体的热阻 C. 冷热两种流体的热阻 D. 金属壁的热阻 （答案 D ） 11. 传热速率公式q ＝KA Δt m Δt m ）。 A.器壁内外壁面的温度差 B.器壁两侧流体对数平均温度差 C.流体进出口的温度差 D.器壁与流体的温度差 （答案 B ） 12. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ ）。 A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 （答案 C ） 13. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1116)(2K m W ?，α2 11600) (2K m W ? 要提高传热系数（K ），最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α1; B. 设法增大α2;C. 同时增大α1α2 （答案 A ） 14. 用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度 （答案 A ） 15. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高K 值，关键在于提高对流传热系数（ ）之值。 A. 大者； B. 小者； C. 两者； （答案 B ） 16. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K 值接近于（ ）。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 （答案 B ） 17. 对流传热仅发生在（ ）中。 A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体 （答案 C ） 18. 稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（ ）。
05第五章传热过程基 础
第五章 传热过程基础 1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。 解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 L t t S Q 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得 ()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021??=??-??=-=t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 2 3221211b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ）
式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032 t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152 t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2 .0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ 则 ()22111m W 2017m W 4 .0977*******.1=-?=-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和 40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？ 解： ()()m W 150m W 100159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21ln 212 3 21212 1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ A 、 B 两层互换位置后，热损失为 ()()m W 5.131m W 100159100502159ln 1.01159502159ln 0.114017014.32ln 21ln 212 3 21212 1=++?++?+-??=+-=r r r r t t L Q πλπλ
第四章传热练习题 一、选择题： 1、关于传热系数K下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； 答案：C 2、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； 答案:A、B、C、D、E 3、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、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； 答案：B 4、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷水进口温度为15?C，出口温度为53?C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（）。 A、5%； B、6%； C、7%； D、8%； 答案：A 解：由 () 2 1 T T c W Q ph h h - = ， () 2 1 t t c W Q pc c c - = 得 ()()()() 05 .0 40 38 40 50 90 15 53 50 90 2 1 1 2 2 1= - = - - - - = - - - - = - T T t t T T Q Q Q h c h 5、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（） A、气体走管外，气体并联逆流操作； B、气体走管内，气体并联逆流操作； C、气体走管内，串联逆流操作； D、气体走管外，串联逆流操作； 答案：D 6、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工程上是可行的： A、提高空气流速； B、提高蒸汽流速； C、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； D、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；
传热 一、填空题 1. 传热的基本方式有_______、_______和_______三种。 2. 导热系数的物理意义是_______，它的单位是_______。 3. 各种物体的导热系数大小顺序为_______。 4. 牛顿冷却定律表达式为_______，其中温度差代表_______。 5. 对流传热系数的主要影响因素有_______、_______、_______。 6. 当流体在管内呈湍流动时，对流传热热阻主要集中在_______，为了减小热阻以提高α值，可采用的措施是_______。 7. 流体在圆形直管中强制湍流传热时，对流传热系数关联式为α=0.023λ/d i Re 0.8 Pr n ，式中n 是为校正_______的影响。当流体被加热时，n 等于_______，当流体被冷却时，n 等于_______。 8．努塞尔特准数Nu 表示_______的准数，其准数式为_______；普兰特准数Pr 表示_______的准数，其准数式为_______ 9. 蒸气冷凝有_______和_______两种方式。 10. 液体在大容器内沸腾时，随着温度差（s w t t -）的不同，出现_______、_______和_______不同的沸腾状态。 11. 总传热系数的倒数1/K 代表_______，提高K 值的关键是_______。 12. 在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在_______程流动，总传热系数接近于_______的对流传热系数。 13．根据热补偿方式的不同，写出三种管壳式换热器的基本型式：_______、_______和_______。 14. 写出三种间壁式换热器的名称：_______、_______和_______。 15．蒸汽在套管换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K 值接近于_______的对流传热系数；管壁的温度接近于_______的温度。 二、选择题 1．双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1，和λ2，其对应的温度差为△t 1和△t 2，若△t 1＞△t 2，则λ1和λ2的关系为（ ）。 A ． λ1＜λ2, B ． λ1＞λ2 C ．λ1=λ2 D ．无法确定 2．空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2：和λ3，其大小顺序为（ ）。 A. λ1＞λ2＞λ3 B. λ1＜λ2＜λ3 C ．λ2＞λ3＞λ1, D. λ2＜λ3＜λ1, 3．通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R 1和第二、三层热阻R 2、R 3的大小为（ ）。 A. R 1＞（R 2＋R 3） B ．R 1＜（R 2＋R 3） C ．无法确定 D ． R 1=（R 2十R 3） 4．在管壳式换热器中，用饱和蒸汽冷凝以加热空气，下面两项判断为（ ）。 甲：传热管壁温度接近加热蒸汽温度。 乙总传热系数接近于空气侧对流传热系数。 A ．甲、乙均合理 B ．甲、乙均不合理 C ．甲合理、乙不合理 D ．甲不合理、乙合理 5．对流传热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）。 A ．两流体的温度差 B ．.流体温度和壁温度差 C ．同一流体的温度差 D ．两流体的速度差 6．因次分析的目的是（ ）。 A ．得到各变量间定量关系 B ．用无因次数群代替变量，使实验简化 C ．得到无因次数群间定量关系 D ．实验结果更可靠 7．计算液体在圆管内对流传热系数，若可采用Nu ＝0.023Re 0.8 Pr n ，式中指数n 为（ ）。 A ．0.4 B ．0.3 C ．被加热时为0.4,被冷却时为0.3 D ．被加热时为0.3，被冷却时为0.4 8．水在圆管中强制湍流时的对流传热系数i α为1000 W/（m 2?℃），若将水的流量增加