第六章传热习题 热传导 6－1． 如图所示，某工业炉的炉壁由耐火砖λ1＝ 1．3W/(m ·K)、绝热层λ2 ＝ 0.1８Ｗ/（m ·K)及普通砖λ3= 0.９3W/(ｍ·Ｋ)三层组成。炉膛壁内壁温度１１0０℃,普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1２00W ／m 2， 绝热材料的耐热温度为9０0℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 解：()()()433332222111t t t t t t q -=-=-=δλδλδλ ()5012.093.012003-= t 1553=t ℃ ()90011003 .112001-=δ m 22.01=δ ()15590018 .012002-=δ m 11.02=δ ６－2. 如图所示，为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁 1/3 厚度处设置热电偶,测得 t 2=300℃, ｔ3 =50℃。求内壁温度 t 1 。设炉壁由单层均质材料组成。 解：()()322 211t t t t q -=-=δλδλ () ()δλδλ31503003 23001-=-t 8001=t ℃ 6-3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发,单位面积的蒸发速率为0.048kg/(m 2·ｓ)，与液体交界的金属壁的温度为11０℃。时间久后,液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢,污垢导热系数λ＝0.65Ｗ/(m ·K)。 设垢层与液面交界处的温度仍为110℃,且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热ｒ=2000ｋＪ/kg 。 解:2 kW/m 962000048.0=?=q ()21t t q -=δλ ()11010 265 .09600013-?=-t 38.4051=t ℃ 6－４. 为减少热损失，在外径Φ１50ｍm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数λ=0.103＋0.0０0１98t (式中ｔ为℃)，蒸汽管外壁温度为 １８0℃，要求保温层外壁温度不超过 5０℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在 1×1０-4kg/（ｍ·s)以下，问保温层厚度应为多少？ 解：查180℃水蒸汽kJ/kg 3.2019=r W/m 93.20110003.20191014=???=-q 126.0250180000198.0103.0=?? ? ??+?+=λW ／(m ﹒℃）
6. 对流换热基础理论 6.1 知识结构 1． 对流换热的特点； 2． 换热系数h 及其影响因素； 3． 对流换热问题的数学描述： （1） 假设：不可压缩牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略粘性耗散； （2） 方程组（换热、能量、动量、质量）各项物理涵义； （3） 平板层流强制对流的精确解（边界层理论，数量级分析简化）； （4） 平板层流强制对流的近似解（边界层理论，边界层积分）。 4． 实验求解方法： （1） 相似原理 相似性质：彼此相似的现象，其同名准则必定相等。 相似判据：同类现象，单值性条件相似，同名已定准则相等，则现象相似。 相似解：实验关联式（准则方程式）。 （2） 准则确定方法：方程分析法、量纲分析法。 （3） 实验数据处理：误差分析，作图法求系数，数据回归。 （4） 实验关联式应用条件：适用范围，定性温度，特征尺度，特征流速，修 正系数（入口、弯道、特性）。 5． 对流换热中常用准则（Nu 、Re 、Gr 、Pr ）的定义式及其物理涵义。 6.2 重点内容剖析 6.2.1 概述 对流换热——流体与固体壁面之间的热交换。 t h q t hA ?=??=Φ…………（h 的定义式） (6-1) 一、任务 求取 h=f （流体、物性、流态、换热面形状等）的具体表达式 二、思路（对流换热量=附壁薄层导热量） ()t A h t t A h y t A x w x y ?=-=??-=Φ∞=0 λ (6-2) () x y x y t t h 0=???- =?λ (6-3) 式中：h x —— 局部表面传热系数 λ —— 流体导热系数 Δt —— 流体与壁面传热温差 求取表面传热系数的问题←求取附面层温度变化率←求取流体温度场 三、研究方法 1·理论解——建立微分方程组→求解 2·实验解—— 相似原理，量纲分析→实验准则→实验关联式 四、影响对流换热的因素
传热学第六章答案
第六章 复习题 1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。 （1）初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （2）边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （3）几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。 （4）物理条件。物体的种类与物性。 2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例
子． 3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？ 4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？ 5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。 答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。 6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。 答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。
7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？ 答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。 这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律． 9．简述数 Nu Pr的物理意义．Bi Nu数与数有 数，Gr 数， 什么区别？ 10．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？ 相似原理与量纲分析
第六章传热习题 热传导 6-1. 如图所示，某工业炉的炉壁由耐火砖λ1= 1.3W/(m ·K)、绝热层λ2 = 0.18W/(m ·K)及普通砖λ3= 0.93W/(m ·K)三层组成。炉膛壁内壁温度1100℃，普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1200W/m 2, 绝热材料的耐热温度为900℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 解：()()()433 332222111 t t t t t t q -=-=-= δλδλδλ ()5012.093 .012003-=t 1553=t ℃ ()90011003 .112001 -= δ m 22.01=δ ()15590018 .012002 -= δ m 11.02=δ 6-2. 如图所示，为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁 1/3 厚度处设置热电偶，测得 t 2=300℃, t 3 =50℃。求内壁温度 t 1 。设炉壁由单层均质材料组成。 解：()()322 211t t t t q -=-= δλδλ () () δλδλ3 1503003 23001-= -t 8001=t ℃ 6-3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发，单位面积的蒸发速率为0.048kg/（m 2·s ），与液体交界的金属壁的温度为110℃。时间久后，液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢，污垢导热系数λ=0.65W/(m ·K)。 设垢层与液面交界处的温度仍为110℃，且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热r =2000kJ/kg 。 解：2 kW/m 962000048.0=?=q ()21t t q -= δλ ()11010 265.09600013-?=-t 38.4051=t ℃ 6-4. 为减少热损失，在外径Φ150mm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数 λ=0.103+0.000198t (式中t 为℃)，蒸汽管外壁温度为 180℃，要求保温层外壁温度不超过 50℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在 1×10-4kg/(m ·s)以下，问保温层厚度应为多少？ 解：查180℃水蒸汽kJ/kg 3.2019=r W/m 93.20110003.20191014=???=-q 126.0250180000198.0103.0=?? ? ??+?+=λW/(m ﹒℃)
第六章 复习题 1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。 （1） 初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （2） 边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （3） 几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。 （4） 物理条件。物体的种类与物性。 2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例子． 3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？ 4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？ 5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。 答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。 6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。 答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。 7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？ 答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。 这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律． 9．简述数数，数， Gr Nu Pr 的物理意义．Bi Nu 数与数有什么区别？ 10．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？
1 第6 章传热 一、填空 1 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气总传热系数K 接近于空气侧的对流传热系数而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。 2 热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻大大、小一侧的值。间壁换热器管壁温度tW 接近于值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈小则该壁面的热阻愈大大、小其两侧的温差愈大（大、小）。 3 由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈大则该壁面的热阻愈小其两侧的温差愈小。 4 在无相变的对流传热过程中热阻主要集中在滞离层内或热边 界层内减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。 5 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或U 管式结构翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积增强流体的湍动程度以提高传热系数。 6厚度不同的三种材料构成三层平壁各层接触良好已知bl > b2 > b3导热系数X1
腾三个阶段。实际操作应控制在泡核沸腾。在这一阶段内传热系数随着温度差的增加而增加。 10 传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。热传导的基本定律是傅立叶定律。 11 水在管内作湍流流动若使流速提高到原来的2 倍则其对流传热系数约为原来的1.74 倍管径改为原来的1/2 而流量相同则其对流传热系数约2 为原来的3.48 倍。设条件改变后仍在湍流范围12导热系数的单位为W/m-C对流传热系数的单位为 W/m2「C总传热系数的单位为W/m2?C。 二、选择 1 已知当温度为T 时耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力则铝的黑度 D 耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2 某一套管换热器管间用饱和水蒸气加热管内空气空气在管内 作湍流流动使空气温度由20 C升至80 C现需空气流量增加为原 来的2 倍若要保持空气进出口温度不变则此时的传热温差应为原来的A 倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3 一定流量的液体在一25 x 2.5mm的直管内作湍流流动其对流 传热系数i1000W/m2如流量与物性都不变改用一19X 2mm的直管则其将变为D 。
第 六章传热习题 热传导 6-1. 如图所示，某工业炉的炉壁由耐火砖λ1= (m ·K)、绝热层λ2 = (m ·K)及普通砖λ3= (m ·K)三层组成。炉膛壁内壁温度1100℃，普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1200W/m 2, 绝热材料的耐热温度为900℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 解：()()()433 332222111 t t t t t t q -=-=-= δλδλδλ ()5012 .093 .012003-= t 1553=t ℃ 6-2. 如图所示，为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁 1/3 厚度处设置热电偶，测得 t 2=300℃, t 3 =50℃。求内壁温度 t 1 。设炉壁由单层均质材料组成。 解：()()322 211t t t t q -=-= δλδλ 8001=t ℃ 6-3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发，单位面积的蒸发速率为（m 2·s ），与液体交界的金属壁的温度为110℃。时间久后，液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢，污垢导热系数λ=(m ·K)。 设垢层与液面交界处的温度仍为110℃，且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热r =2000kJ/kg 。 解：2 kW/m 962000048.0=?=q 38.4051=t ℃ 6-4. 为减少热损失，在外径Φ150mm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数λ=+(式中t 为℃)，蒸汽管外壁温度为 180℃，要求保温层外壁温度不超过 50℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在 1×10-4kg/(m ·s)以下，问保温层厚度应为多少？ 解：查180℃水蒸汽kJ/kg 3.2019=r 126.0250180000198.0103.0=?? ? ??+?+=λW/(m ﹒℃) *6-5. 如图所示，用定态平壁导热以测定材料的导热系数。将待测材料制成厚δ、直径120mm 的圆形平板，置于冷、热两表面之间。热侧表面用电热器维持表面温度t 1=200℃。冷侧表面用水夹套冷却，使表面温度维持在t 2 =80℃。电加热器的功率为。 由于安装不当，待测材料的两边各有一层的静止气2层λ气= (m ·K)，使测得的材料热导率λ′与真实值λ不同。不计热损失，求测量的相对误差，即(λ′-λ)/ λ。 解：()21t t A Q -'= δ λ ()Q t t A 21-='λδ
第六章 传热 一、填空题 1. 按冷热流体的接触状况，传热过程有 、 、 。 2. 传热按机理分为 、 、 。 3. 导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。 4. 各种物体的导热系数大小顺序为 。 5. 对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 。 6.对流给热系数的主要影响因素有（1） （2） （3） ____________________（4） （5） 。 7.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 。 8.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 。 9.水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 __ 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 倍。（设条件改变后仍在湍流范围） 10.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 _______ ，减少热阻的最有效措施是 ____________________________ 。 11.在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 ______ 、 ________ 和 三个阶段。实际操作应控制在 ____ 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而____________。 12.蒸汽冷凝有 和 两种方式。 二、选择题 1. 对于三层圆筒壁的定态热传导，若 Q 1、Q 2、Q 3为从内向外各层的导热量，则它们之间的关系为____。 A. Q 1=Q 2=Q 3 B.Q 3>Q 2>Q 1 C.Q 1>Q 2>Q 3 D. Q 1、Q 2、Q 3之间无法比较 2. 双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温度差为1t ?和2t ?，若1t ?>2t ?，则1λ和2λ的关系为 。 A 1λ<2λ B 1λ>2λ C 1λ=2λ D 无法确定
第六章传热设备 6-1传热设备类型 一. 按用途分： 1)热量输入设备：●加热器 ●蒸发器 ●再沸器 2)热量输出设备：●冷凝器 ●冷却器 二. 按接触状态分： 1)间接接触式，应用最广泛 2)直接接触式 3)蓄热式参见图6-1 图6-1蓄热式换热器图6-2 夹套式换热器 三. 按传热特征分： 1. 间壁式 传热的冷热流体用金属、石墨等壁面隔开，通过壁面导热和流体对流进行热量传递，用得最多。按结构的不同，间壁式换热器又可分为 1)夹套式 其结构如图6-2所示。广泛应用于反应器的加热或冷却。其优点是：结构简单，特别适合于釜式反应器的热交换。其缺点是传热面积小，不耐高压，作冷却器用时通冷却水，对流传热系数较小。 2）蛇管式换热器 a 沉浸式 沉浸式换热器沉浸于热交换的流体中，如图6-3所示。某些电加热器即做成蛇管沉浸式
换热器。 优点：可做成任意形状，结构简单，耐高压，便于防腐。 缺点：传热面积小，控制热阻为管外流体的对流传热系数，较小。通过管外搅拌可提高传热系数。 b 喷淋式 喷淋式换热器如图6-3所示。常用于冷却或冷凝管内流体，管外用自来水喷淋，化肥厂 图6-3 沉浸式换热器图6-4 沉浸式换热器 中可见使用。 优点：结构简单，造价低，耐高压， 装在室外便于检修和清洗。 缺点：喷淋不均匀造成传热不均匀。 3．套管式换热器 各程可串联成一组使用，如图6-5 所示。还可将若干组并联使用。 优点：传热系数K较大，且为严格 逆流，△t m较大。 缺点：接头多，易泄漏，占地较大， 材料消耗量大。 适合流量不大，所需传热面积不大的场合。图6-5 套管式换热器 4．列管式换热器 由壳体、管束、管板（又称花板，固定管子用）、顶盖（又称封头）等组成，如图6-6所示。 图6-6 列管式换热器 列管式换热器是目前应用最广泛得一种换热器。
第六章单相流体对流传热 第一节管内受迫对流传热 一、一般分析 图6-1 管内局部表面传热系数及平均h的变化 图6-2 管断面平均流速及平均温度的计算 图6-3管内传热热平衡 图6-4 管内传热时流体温度变化 （a）常热流（b）常壁温
图6-5 黏度变化对速度场的影响 1-等温流；2-冷却液体或加热气体；3-加热液体或冷却气体 1.进口段与充分发展段 Re <2300 层流 2300 f p m d 2d t q x c u R ρ= （6） 或 x w f x f p m 2()d d h t t t x c u R ρ-= （7） 常热流边界条件(q ＝const)： f t =（f t ' +f t ''）/2 （6-3a ） d d w t x = d d f t x （8） 2/)(t t t ''?+'?=? （6-3b ） 式中，进口端流体与管壁温差f w t t t '-'='?；出口端 f w t t t ''-''=''?； 常壁温边界条件(w t ＝const)： d()()w f x w f x t t t t -- - = 2d x p m h x c u R ρ （9） p m 2exp -t h x t c u R ρ??''?= ? ?'??? （10） m t ?= w f w f w f w f ()()(t )ln ln () t t t t t t t t t t t ????'''''' ----='' -''''- （6-3c ） m t ?称对数平均温差. t f =t w ±m t ? （6-3d ） 3. 物性场不均匀 4.管子的几何特征 二、管内受迫对流传热 1.紊流传热 Nu = C m n Pr Re 迪图斯-贝尔特(Dittus －Boelter)公式： 加热流体 4.08.0Pr Re 023.0f f f Nu = (w t >f t ) (6- 4a ) 冷却流体 3.08.0Pr Re 023.0f f f Nu = (w t 第六章传热 一、填空题 1. 按冷热流体的接触状况，传热过程有、、。 2. 传热按机理分为、、。 3. 导热系数的物理意义是，它的单位是。 4. 各种物体的导热系数大小顺序为。 5. 对流传热速率方程的表达式为，其中温度差代表。 6.对流给热系数的主要影响因素有（1）（2）（3）____________________（4）（5）。 7.无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe0.8Pr 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。 8.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。 9.水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 __ 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的倍。（设条件改变后仍在湍流范围） 10.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 _______ ，减少热阻的最有效措施是 ____________________________ 。 11.在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 ______ 、 ________ 和三个阶段。实际操作应控制在 ____ 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而____________。 12.蒸汽冷凝有和两种方式。 二、选择题 1. 对于三层圆筒壁的定态热传导，若 Q 1、Q 2 、Q 3 为从内向外各层的导热量，则 它们之间的关系为____。 A. Q 1=Q 2 =Q 3 B.Q 3 >Q 2 >Q 1 C.Q 1 >Q 2 >Q 3 D. Q 1 、Q 2 、Q 3 之间无法比较 化工答案--第六章传热 第六章传热习题 热传导 6-1. 如图所示，某工业炉的炉壁由耐火砖λ1= 1.3W/(m ·K)、绝热层λ2 = 0.18W/(m ·K)及普通砖λ3= 0.93W/(m ·K)三层组成。炉膛壁内壁温度1100℃，普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1200W/m 2, 绝热材料的耐热温度为900℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 解：()()()433 3322 2211 1 t t t t t t q -=-=-=δλδλδ λ ()5012.093 .012003-= t 155 3=t ℃ ()90011003 .112001 -= δ m 22.01=δ ()15590018 .012002 -= δ m 11.02=δ 6-2. 如图所示，为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁 1/3 厚度处设置热电偶，测得 t 2=300℃, t 3 =50℃。求内壁温度 t 1 。设炉壁由单层均质材料组成。 解：()() 32 2 2 1 1 t t t t q -=-=δ λδ λ () () δλδλ3 1503003 23001-= -t 800 1=t ℃ 6-3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发，单位面积的蒸发速率为0.048kg/（m 2·s ），与液体交界的金属 壁的温度为110℃。时间久后，液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢，污垢导热系数λ=0.65W/(m ·K)。 设垢层与液面交界处的温度仍为110℃，且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热r =2000kJ/kg 。 解：2 kW/m 962000048.0=?=q ()2 1t t q -=δ λ ()11010265 .09600013 -?= -t 38 .4051=t ℃ 6-4. 为减少热损失，在外径Φ150mm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t (式中t 为℃)，蒸汽管外壁温度为 180℃，要求保温层外壁温度不超过 50℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在 1×10-4kg/(m ·s)以下，问保温层厚度应为多少？ 解：查180℃水蒸汽kJ/kg 3.2019=r W/m 93.20110003.20191014 =???=-q 126.0250180000198.0103.0=?? ? ??+?+=λW/(m ﹒℃) ()()1 1 211221ln 2ln 2r r t t l r r t t l Q δπλπλ+-= -= ()l Q t t r r 211 12ln -= +πλδ ()93.20150180126.014.327575ln -???= +δ mm 82.49=δ *6-5. 如图所示，用定态平壁导热以测定材料的导热系数。将待测材料制成厚δ、直径120mm 的圆形平板，置于冷、热两表面之间。热侧表面用电热器维持表面温度t 1=200℃。冷侧表面用水夹套冷却，使表面温度维持在t 2 =80℃。电加热 读书破万卷下笔如有神 第六章 复习题 1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。（1）初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （2）边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （3）几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。 （4）物理条件。物体的种类与物性。 2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例子． 3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？ 4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？ 5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。 答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。 6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。 答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。 7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？ 答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。 这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律． Pr数，Gr数Nu数与BiNu数，．简述数有什么区别？的物理意义．910．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？ 读书破万卷下笔如有神 相似原理与量纲分析 6－13、已知：一直管内径为16cm，流体流速为1.5m/s，平均温度为10℃，换热进入充分发展阶段。管壁平均温度与液体平均温度的差值小于10℃，流体被加热。 求：试比较当流体分别为氟利昂134a及水时对流换热表面传热系数的相对大小。 解：由附录10及13，10℃下水及R134a的物性参数各为： ??2?6???0.2018?10m/?K,s,Pr?3.9150?.0888W/m；R134a： ???62??574?0./s,Pr?W/9m?K.,52?1.306?10m水：；对R134a： 1.5?0.01665,Re?.1893??1010?1 1第6xx传热 一、填空 1在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。 2热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大大、小一侧的值。间壁换热器管壁温度tW接近于值大(大、小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈小则该壁面的热阻愈大大、小其两侧的温差愈大(大、小)。 3由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈大则该壁面的热阻愈小其两侧的温差愈小。 4在无相变的对流传热过程中热阻主要集中在滞离层内或热边界层内减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。 5消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或U管式结构翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积增强流体的湍动程度以提高传热系数。 6厚度不同的三种材料构成三层平壁各层接触良好已知b1＞b2＞b3导热系数λ1＜λ2＜λ3在稳定传热过程中各层的热阻R1＞R2＞R3各层导热速率Q1= Q2 =Q3。 7物体辐射能力的大小与黑度成正比还与温度的四次方成正比。8写出三种循环型蒸发器的名称中央循环管式、悬筐式、外加热式。 9在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾三个阶段。实际操作应控制在泡核沸腾。在这一阶段内传热系数随着温度差的增加而增加。 10传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。热传导的基本定律是傅立叶定律。 11水在管内作湍流流动若使流速提高到原来的2倍则其对流传热系数约为原来的1.74倍管径改为原来的而流量相同则其对流传热系数约2为原来的3.48倍。设条件改变后仍在湍流范围12导热系数的单位为W/m·℃对流传热系数的单位为W/m2·℃总传热系数的单位为W/m2·℃。 二、选择 1已知当温度为T时耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力则铝的黑度D 耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2某一套管换热器管间用饱和水蒸气加热管内空气在管内作湍流流动使空气温度由20℃升至80℃现需空气流量增加为原来的2倍若要保持空气进出口温度不变则此时的传热温差应为原来的A 倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3一定流量的液体在一25×2.5mm的直管内作湍流流动其对流传热系数 i1000W/m2·℃如流量与物性都不变改用一19×2mm的直管则其将变为D 。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4对流传热系数关联式中普兰特准数是表示C 的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响5在蒸气—空气间壁换热过程中为强化传热下列方案中的B在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片增加冷凝面积 6在两灰体间进行辐射传热两灰体的温度差为50℃现因某种原因两者的温度各升高100℃则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比应该B。 A 减小 B 增大 C 不变 三、简答1热传递有哪几种基本方式化工原理-第六章-传热
化工答案--第六章传热
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