传热习题解答

3-29 平壁炉炉壁由两种材料构成。内层为130mm 厚的某种耐火材料，外层为250mm 厚的某

种普通建筑材料。此条件下测得炉内壁温度为820℃，外壁温度为115℃。为减少热损失，在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉，其导热系数为m ℃。包石棉后测得的各层温度为：炉内壁820℃、耐火材料与普通建筑材料交界面为690℃，普通建筑材料与石棉交界面为415℃，石棉层外侧为80℃。问包石棉层前后单位传热面积的热损失分别为多少？ 解：加增石棉前后各界面处的温度符号如本题附图所示。

b 1l 1b 2l 2t 1

t 2

t 3加增石棉层之前

t'1

加增石棉层之后

t'2

t'3

t'4

b 3

l 3耐

火材料

普通材料

b 1l 1b 2l 2耐火材料

普通材料

石棉

习题3-29附图

导热过程达到定态时，加增石棉后热损失等于通过石棉的导热速率

()

()2

3

433W/m 147405

.08041522.0'''=-=

-=

b t t q l

由此可求耐火材料和普通材料的导热系数：

()K

W/m 34.1415

69025

.01474'''3222?=-?=-=

t t b q l

()K W/m 47.1690

82013

.01474'''2111?=-?=-=

t t b q l

加增石棉前热损失速率：

2221131W/m 256434

.1/25.047.1/13.0115

820//=+-=+-=

l l b b t t q

3-30

如附图所示，炉壁由绝热砖A 和普通砖B 组成。已知绝热砖导热系数

A

=m K ，其

厚度为210mm ；普通砖导热系数B

=m K 。当绝热砖放在里层时，各处温度如下：t 1未知，

t 2=210℃, t 3=60℃, t b =15℃。其中t 1指内壁温度，t b 指外界大气温度。外壁与大气的对流传

热系数为

＝10W/m

２

K 。（1）求此时单位面积炉壁的热损失和温度t 1；（2）如将两种砖的

位置互换，假定互换前后t 1、t b 及均保持不变，求此时的单位面积热损失及t 2和t 3。 解（１）

()()45015-6010b 3=?=-==

t t A

Q q αＷ／m 2

A

A b t t q l /2

1-=

58845025

.021

.021021=?+

=+=A

A

b q

t t l ℃ A

B

t 1

t 2

t 3t b

习题3-30附图

（２）利用互换前的数据将Ｂ的厚度求出：B

B b t t q l /3

2-=

25.075

.0/45060

210/32=-=-=

B B q t t b l m 互换后，45010/125.0/21.075.0/25.015588/1//'1=++-=++-=αl l A A B B b b b t t q Ｗ／m 2

43845075

.025

.0588'

'12=?-

=-=B B

b q t t l ℃ 6045025

.021

.0438'

'23=?-

=-=A

A

b q t t l ℃ 3-31

在外径为120mm 的蒸汽管道外面包两层不同材料的保温层。包在里面的保温层厚度

为60mm,两层保温材料的体积相等。已知管内蒸汽温度为160℃，对流传热系数为10000W/m 2

K ；保温层外大气温度为28℃，保温层外表面与大气的自然对流传热系数为16

W/m

2

K 。两种保温材料的导热系数分别为 W/m K 和m

K 。钢管管壁热阻忽略不计。求（1）

导热系数较小的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面处的温度各是多少？（2）导热系数较大的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面的温度各是多少？ 解：r 1=60mm ，r 2=120mm 。

因两层保温材料体积相等，7.15860120222221223=-?=-=r r r mm （1）导热系数小的材料放在里层：

W/m

45.631587

.0161

1207.158ln 25.0160120ln 06.0106.0100001)

28160(14.321

ln 1ln 11)

(23

o 2321211i 01=?+

++?-??=

+

++-=r r r r r r t t l

Q

αl l απ

由

W/m 45.63/1)

(21

i 21=-=r t t l Q απ可得管壁温度： 98.15906

.01000014.3245

.631602/1i 12=???-=-

=r l Q t t πα℃

由

1

211i 31ln 11)(2r r r t t l

Q

l απ+-=

可得内保温层外壁温度： 3.4360120ln 06.0106.010000114.3245.63160ln 1121211

i 13=???

??+??-=???? ??+-

=r r r l Q t t l απ℃ 由

2

321211i 41ln 1

ln 11)

(2r r r r r t t l

Q l l απ++-= 可得外保温层外壁温度： 0.321207.158ln 25.0160120ln 06.0106.010114.3245.63160ln 1ln 11242321211

i 14=???

??++??-=???? ??++-

=r r r r r l Q t t l l απ（2）在以上计算中，将1

和

2

位置互换，可得导热系数较大材料放在里层的计算结果：

Q ’/l =m ；t 2=159.98℃，t 3=113.21℃；t 4=34.7℃

3-32

水在一定流量下流过某套管换热器的内管，温度可从20℃升至80℃，此时测得其

对流传热系数为1000W/m 2

℃。试求同样体积流量的苯通过换热器内管时的对流传热系数为

多少？已知两种情况下流动皆为湍流，苯进、出口的平均温度为60℃。 解： 由

()℃

502

8020=+查得水物性：K)kJ/(kg 174.4p ?=c ，K)W/(m 6473.0?=l ，

3kg/m 1.988=ρ，s Pa 1092.545??=-μ。查得℃60时，苯的物性：K)kJ/(kg 851.1p

?='c ，K)W/(m 136.0?='l ，3kg/m 836='ρ，s Pa 104.03??='-μ 541.36473

.01092.5410174.4Pr 5

3p =???==-l μ

c

αl ρμ=??

?

?

?002308

04

.Pr ..d du

444.5136

.0104.010851.1r P 3

3p

=???='''='-l μc

2814.0541.3444.54.01.9885492.08366473.0136.0Pr r P '4

.08

.04

.08

.0=??

? ????

? ????=??

?

??'???

?

??''='ρμρμl l αα

K)W/(m 4.28110002814.02?=?='α

3-33 用实验来研究污垢对传热的影响。采用28×1mm的铜管，水在管内流动，水蒸汽

在管外冷凝。总传热系数K 在很宽的流速范围内可用如下方程表示：

对于清洁管：

8.05001

0002.01u K += 对于结垢的管：

8.05001

0007.01u

K += 其中8.0500u =α为水与管壁间对流传热系数的经验式，单位是W/(m

2

K)，u 为水的流速，m/s 。

试求污垢热阻和蒸汽冷凝传热系数。（换热管壁很薄，可近似按平壁处理。且铜的导热系数很大，管壁热阻忽略不计）

解：铜管l 值很大，所以管壁热阻可忽略。又因为管壁很薄，可近似按平壁计算K 值：

8

.0215001

0002.0111u K +

=+=αα 由8.01500u =α可知0002.01

2

=α，得K)W/(m 500022??=α

管子结垢后：s22

11

11R K ++=αα 显然

0007.01

s22=+R α

由于

0002.01

2

=α

所以 K)/W (m 0005.02s2?=R

3-34 某套管式换热器由48×3mm 和25×2.5mm 的钢管制成。两种流体分别在环隙和内

管中流动，分别测得对流传热系数为1

和

2

。若两流体流量保持不变并忽略出口温度变化

对物性的影响，且两种流体的流动总保持湍流，试求将内管改为32×2.5mm 的管子后两侧的对流传热系数分别变为原来的多少倍。 解：因为管内及管外均为湍流，所以

n228

.02

2

22222Pr 023.0???

?

??=μρl αu d d

n118

.0111e e 11Pr 023.0???

?

??=μρl αu d d

式中，m 02.02=d ，()m 017.0mm 17253248e ==-?-=d 将内管改为32×2.5mm 后，m 027.0'2=d ，则

549.0027.002.0''2

2

2

2

22=???

??=???? ??=d d u u 583.0549.02720''''''8.02

.08

.0222

.0228

.02

22222

22=???

? ??=???

? ?????

? ??=???

? ??=u u d d u d u d d d αα

即管内对流传热系数变为原来的倍。 ()m 01.0mm 10323248'e ==-?-=d

环隙流速与环隙流通截面积成反比，即

539.1032.0042.0025.0042.0'2

22

211=--=u u 57.1539.11017''''''8.02

.08

.0112

.0e e

8

.01e 1e e e 11=???

? ??=???

? ?????

? ??=???

?

??=u u d d u d u d d d αα

即管外（环隙）对流传热系数变为原来的倍 3-35

某套管换热器由

57×3.5mm 的内管和89×4.5mm的外管构成（均为钢制） ，

甲醇以5000kg/h 的流量在内管流动，温度由60℃降至30℃，其与内管管壁的对流传热系数为1500 W/ m

2

℃。冷却水在环隙流动，其进、出口温度分别为20℃和35℃。甲醇和冷却水逆

流流动，忽略热损失和污垢热阻。试求（1）冷却水用量（kg/h ）；（2）所需要套管长度。 甲醇物性数据：c p1=kg K ； 水的物性数据：c p2=kg

K ；

2

=996.3kg/m 3

；

2

=m K ；

2

=×10-3

Pa

s

换热管管材导热系数=45W/m K 。 解：（1）冷却水用量由热量衡算式求得：()()

()()

kg/h 6220203518.46

.23060500012p221p1m1m2=-??-?=

--=t t c T T c q q

（2）对数平均传热温差()()()()

4.162030/3560ln 20303560/ln 2121m =-----=

???-?=

?t t t t t ℃

环隙当量直径：m 023.0057.008.0e =-=-=d D d 水在环隙内流速：(

)

()

m/s 7.04

/057.008.014.33.99636006220

4

/2222m2

0=-???=

-=

d D q u ρπ

水的对流传热系数：1898310845.03.9967.0023.0Re 3

0e =??

? ?????==

-μ

ρ

u d 9.5603

.010845.04180Pr 3

=??==-l μ

p c

()K W/m 32469.518983023.0603

.0023.0Pr Re 023.024.08.04.08.0e

1?=???==d l α

总传热系数：

K/W m 1015.150

57

150********.05.53573246111123212m 11??=?+?+=++=-d d d d b K αl α K W/m 8692?=K

所需要传热面积()()23m 12p2m2m m 6.74

.16869360020351018.46220=??-???=?-=?=

t K t t c q t K Q

A 所需套管长度m 5.42057

.014.36.71=?==d A L π

3-36 一列管换热器由25×2.5mm 的换热管组成，总传热面积为3m 2

。需要在此换热器

中用初温为12℃的水将某油品由205℃冷却至105℃，且水走管内。已知水和油的质量流量分别为1100 kg/h 和1250kg/h ，比热分别为kg ℃和kg ℃，对流传热系数分别为1800W/ m 2

℃

和260 W/ m

2

℃。两流体逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。（1）计算说明该换热器是否合

用？（2）在夏季，当水的初温达到28℃时，该换热器是否仍然合用？（假设传热系数不变）。 解：（1）该换热器热负荷：()()43211p m11094.6105205100.23600

1250

?=-???=

-=T T c q Q W 冷却水的出口温度为：()3.661018.43600/11001094.6123

4

p2m212=???+=+

=c q Q t t ℃ ()()()()

3.114121053.66205ln

121053.66205m =-----=

?t ℃

K/W m 1054.420

25180012601111232121??=+=+=-d d K αα；K W/m 2.2202?=K 24m m 76.23

.1142.2201094.6=??=?=t K Q A 需要

，所以该换热器合用 （2）夏季水的初温达到28℃，则()3.8210

18.43600/11001094.628'3

4

2=???+

=t ℃

()()()()

1.98281053.82205ln

281053.82205'm =-----=

?t ℃

24m m 21.31

.982.2201094.6'=??=?=t K Q A 需要

> A=3m 2

，所以夏季时该换热器不合用。 3-37

一列管冷凝器，换热管规格为

25×2.5mm ，其有效长度为3.0m 。水以0.65m/s 的

流速在管内流过，其温度由20℃升至40℃。流量为4600kg/h 、温度为75℃的饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为310kJ/kg 。已知蒸汽冷凝传热系数为820 W/ m

2

℃，水侧污垢热阻为0.0007m

2

K/W 。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻忽略不计。试核算该换

热器中换热管的总根数及管程数。 解：定性温度下水的物性如下：

c p2=kg K ，

2

=995.7kg/m 3

，

2

=m K ，

2

=×10-3

Pa s

冷凝放热量W 1096.3103103600

4600

531m ?=??=

=r q Q

则冷却水用量()()

kg/s 75.420401017.41096.335

12p2m2

=-???=-=t t c Q q 每程的管数可由水的总流量和每管中水的流速求出：

37.237

.99565.002.0785.075

.44

2

2

2m2

i =???=

=

ρπ

u d q n ，取为n i =24根

每管程的传热面积为：2o i i m 65.50.3025.014.324=???==l d n A π 100001616010

801.07.99565.002.0Re 3

>=???=

=

-μ

ρ

du

40.5618

.010801.01017.4Pr 3

3p =???==-l μ

c

()()324640.51616002

.0618

.0023

.0Pr Re 023.04.08.04.08.02===d

l α W/ m 2℃ 321221211048.220

250007.02025324618201111-?=++=++=d d Rs d d K αα；403=K W/ m 2

℃

3.4440

752075ln

20

40m

=---=?t ℃

2.223

.444031096.35m =??=?=t K Q A m 2

管程数93.365

.52

.22===i A A N

取管程数N =4 总管数：n =N n i =96根

3-38

某套管换热器由25×2.5mm 的内管和48×3mm的外管构成，长2m 。管间通入

120℃的饱和水蒸汽加热管内空气，使空气温度由25℃升至85℃。已知空气质量流量为48kg ／h ，换热器外界环境温度为20℃。求（１）该换热器空气侧的对流传热系数；（２）加热蒸汽的用量。空气比热取c p =kg K 。外管外壁与周围环境的对流传热系数可按下式计算：

()a W 052.04.9t t -+=α W/m

2

K

其中：t W ——外管壁温，℃；t a ——周围环境温度。饱和蒸汽冷凝潜热取为r =2232kJ/kg 。（提示：蒸汽冷凝传热系数远大于管内空气强制对流和环境中空气自然对流传热系数） 解：（1）空气的对流传热系数远小于蒸汽冷凝之值，所以K≈空气

。

2m 157.02025.014.3=??==dl A π；1.6085

12025120ln

25

85m =---=

?t ℃

()()W 8002585100.13600

48

312p2m2=-???=

-=t t c q Q 所以 K W/m 8.841

.60157.0800

2m

?=?=

?=

=t A Q

K 空气α

（2）蒸汽冷凝传热系数远高于外管外壁与周围大气的对流传热系数，所以120s W ==t t ℃

()K W/m 6.1420120052.04.92?=-+=α

通过外管外壁的热损失速率：()()W 440201202048.014.36.14'a W =-????=-=t t A Q 外α 则蒸汽耗量为：kg/h 23600102232440

800'3

m1=??+=+=

r Q Q q

3-39 116℃的饱和水蒸汽在一单管程列管式换热器的壳程冷凝，一定流量的空气在管程

湍流流动，其温度由20℃升至80℃。设总传热系数近似等于空气对流传热系数。（1）操作中若空气流量增加20%，为保持空气出口温度不变，问加热蒸汽温度应提高至多少度？（2）若采用一双管程的换热器，其换热管管径和总管数与原换热器相同，则为完成相同的换热任务，所需要换热管长度为原换热器的多少倍？忽略气体温度变化对其物性的影响。 解：（1）空气空气m m 2.1'q q =，且保持空气出口温度不变，所以Q Q 2.1‘=，u u 2.1'=

m m ''2.1't t K K Q Q ??==m m ''t t ??≈空气空气αα???

?

????=???? ??????? ??=m m

8.0m

m

8

.0'2.1''t t t t u u 2.6180

11620116ln

20

80m =---=

?t ℃

5.632.1'm 2.0m =?=?t t 80

'20'ln

)

80'()20'(-----=

T T T T

解此式得T ’=118.1℃

（2）原工况：2.61m =?t ℃

改为双管程，完成相同的换热任务，Q ’= Q ,

t ’m =t m 。而u ’=2u

管程湍流：空气空气αα''≈

K K 8.08

.02'=??

?

??=u u

由m

t K Q A ?=可得：574.021'''8.0====空气空气ααK K A A ，即所需换热管长度为原来的倍。

3-40

在某四管程的列管式换热器中，采用120℃的饱和水蒸汽加热初温为20℃的某种溶

液。溶液走管程，流量为70000kg/h ，在定性温度下其物性为：粘度×10-3

Pa·s，比热kg·K，导热系数m·K。溶液侧污垢热阻估计为6×10-4

m 2

·℃/ W ，蒸汽冷传热系数为10000 W/m 2

·℃，管壁热阻忽略不计。换热器的有关数据为：换热管直径mm 5.225?φ，管数120，换热管长6米。试求溶液的出口温度。

解：四管程，每一程的流通截面积：2322i m 1042.902.04

14.3412044-?=??=?=d n A π 溶液在管内流动的雷诺数：137613600

1042.910370000

02.0Re 33i m =?????==

=

--A dq du μμ

ρ

普朗特准数：75.3316

.0103108.1Pr 3

3p =???==-l μ

c

管程对流传热系数：()()153875.331376102.016

.0023.0Pr Re 023.04.08.04.08.02===d l αW/m 2K

总传热系数3421121211066.120

25106202515381100001111--?=?++=++=d d Rs d d K αα m 2

·℃/ W

4.601=K W/m

2

K

总传热面积：20m 5.566025.014.3120=???==l d n A π 饱和蒸汽加热，由式（3-22）：()971.0108.13600/700005

.564.601ln 3

p2m221=???==--c q KA t T t T 即 971.012020

120ln 2

=--t

解得：1.822=t ℃

3-41

有一蒸汽冷凝器，蒸汽在其壳程中冷凝传热系数为10000W/m

2

K ，冷却水在其管程

中的对流传热系数为1000W/m 2

K 。已测得冷却水进、出口温度分别为t 1=30℃、t 2=35℃。现

将冷却水流量增加一倍，问蒸汽冷凝量将增加多少？已知蒸汽在饱和温度100℃下冷凝，且水在管程中流动均达到湍流。（忽略污垢热阻和管壁热阻） 解：由于汽化潜热r 为定值，所以Q

Q q q '

=

m1m1' 原工况：5.6735

10030100ln

30

35ln

m =---=?t ℃

忽略壁阻、垢阻，近似按平壁计算：K)W/(m 90911000

101024

3o i o i ?=?=+=

ααααK 新工况：m2m22'q q =，

741.12Re e R 8.0i

i

i i =='='αα得：K)W/(m 17412i ?='α。 '=''+=?=?K ααααi o i o 2W /(m K)

17411011741

14834

由于水量加倍， 2t 应降低，设新工况下为2

t '，则()???

? ?

?'

--'=

???? ?

?'

-'--='?2222m 10070ln 3010070

ln 10070t t t t t

m

m

t K t K Q Q ?'?'='，式中：()3022

p2m2-'='t c q Q ， ()3035p2m2-=c q Q

()304.02

-'='t Q

Q ，即 ()()5.6710070

ln 309091483

304.022

m m 2????

? ?

?'

--'?=?'?'=-'t t t K t K t

解得 ℃1.342

='t

()()64.1301.344.0304.0'2

m1m1=-?=-'='

=t Q

Q q q 蒸汽冷凝量增大64% 3-42

用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg ，冷凝温度为110℃，冷凝潜热为363

kJ/kg ，冷凝传热系数2

1 W/m 10000=α℃。换热器的内管尺寸为mm 5.357?φ，外管尺寸

为mm 5.389?φ，有效长度为5m 。冷却水初温为16℃，以3000kg/h 的流量进入内管，其比热为kg ℃，粘度为，密度为995kg/m 3

。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。求：（1）冷却水出口温度；（2）管内水的对流传热系数2α；（3）若将内管改为mm 5.347?φ的钢管，长度不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝量变为原来的多少倍？ 解：（1）W 100083.1kJ/h 1063.33631000551m ?=?=?==r q Q 由热平衡方程式 r q t t c q Q m112p2m2)(=-= 可得 45174

.43000363

100016p2

m21m 12=??+

=+

=c q r q t t ℃

（2）由

45

16110110→→ 可得 6.7865

94ln 65

94m =-=

?t ℃ 由m t KA Q ?= 可得 25

m W/m 14336

.785057.0100083.1=????=?=

πt A Q K ℃

由

2121111d d K αα+= 可得

44121210

2442.557

50)101114331()11(1-?=?-=-=d d K ααm 2

K/W

2α=19072W/m ℃

（3）原管：m/s 427.005

.04

9953600/30002

=??

=

π

u

443

101091.11011.1995427.005.0Re >?=???=

=

-μρ

du 湍流

现管：5625.125.14050'4'4

''22

2m2

2

2

m2

==??

?

??=??? ??==

d d q d d q u

u π

ρ

πρ 443

101039.21011.1995

427.05625.104.0''Re'>?=????=

=

-μ

ρu d ，湍流

2

.08.02d

u ∝

α；2

.08

.022'''??

? ???

?

?

??=d d u u αα=()22

.08.0W/m 285040505625.11907=??

?

???℃

2121'''11'1d d K αα+=4

410

12.540

47285011011-?=+?=(m 2K/W)

'K =19522W/m ℃

由m ''''t A K Q ?==)'(12p2m2t t c q - 得：)16'(10174.436003000

'11016110ln

)'110()16110(5047.01952232

2-???=-----?

???t t t π

32

10174.436003000

'11016110ln

15047.01952??=--?

???t π

414.0'11016110ln

2=--t 9.47'513.1'11016

11022

=→=--t t ℃

又由热平衡：r q t t c q Q m112p2m2')'(=-=

kg/h 1100363

)

169.47(174.43000)

('1'

2p2m2m1=-??=

-=

r

t t c q q

1.11000

1100

'm1m1==q q ，即冷凝量为原来的倍。 3-43

一单壳程双管程列管式换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶

液从25℃加热到80℃。列管换热器由90根mm 5.225?φ，长3m 的钢管管束组成，乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的导热系数为45W/m·K，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m 3

，粘度为×10-3

Pa·s，比热为kg·K，导热系数为m·K，水蒸汽的冷凝传热系数为10000W/m 2·K，忽略污垢热阻及热损失。试问：（1）此换热器能否完成任务？（2）若乙醇水溶液流量增加20%，而溶液进口温度、饱和水蒸汽压力不变的条件下，仍用原换热器，乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变） 解：（1）W 10211.2)2580(1002.43600/36000)(6312p2m2?=-???=-=t t c q Q 需要

1.7480

13025130ln

)

80130()25130(m =-----=

?t ℃, 2m 2.213025.014.390=???=A

m/s 80.002

.045785.0880360036000

2

=????=

u ,443

101017.110

2.188080.002.0Re >????=

- 湍流,

49.1142

.0102.11002.4Pr 33=???=- 在～160之间，

5015002

.03>==d l 所以可用下式：

()

24.08.042W/m 230549.111017.102

.042

.0023.0=????

=α℃ K/W m 1004.720

2523051450025.05.2225101111244212m 11??=?+?+=++=-d d d d b K αl α 所以 K =1420 W/m 2

·K，W 1023.213.742.2114206m ?=??=?=t KA Q

需要Q Q > 所以能完成任务

（2）m 12p2m2'')'(2.1't A K t t c q Q ?=-= （1） 266723052.12.1'8.028.02=?==αα W/m 2

·℃

44

1030.60225

.045025.00025.002.02667025.01011

-?=??+?+

=

‘外

K ，K’=1586W/m 2

·K

22'2

2m '13025130ln 25

'13025130ln )'130()25130('t t t t t ---=

-----=

? 将m ''t K ?、外均代回（1）式得：2

223'13025130ln

)25'(2.211586)25'(1002.43600

36000

2.1t t t ---?

?=-????

得7.0'13025130ln 2=--t 014.2'13025

1302

=--t

9.77'2=t ℃

3-44 两台完全相同的单管程列管式换热器，用水蒸汽在壳程冷凝以加热管程内的空气。

若加热蒸汽压力相同，空气进、出口温度t 1和t 2也分别相同，问（1）将两台换热器串联操作及并联操作（见本题附图），哪种方案生产能力大，相差多少倍？（并联时空气均匀分配于两换热器中）；（2）由以上求出的生产能力之比，计算两方案由于流动阻力引起的总压降比为多大（注：蒸汽冷凝传热系数远大于空气的对流传热系数；不计换热器进、出口及联接管线所引起的压降；空气在换热管内流动均按湍流考虑；直管摩擦阻力系数用柏拉修斯方程计算）

空气t 1

2

空气t 1

t 2

水蒸汽

水蒸汽

（a) 串联方案（b) 并联方案

习题3-43附图

(1) 以下标“1”表示串联，下标“2”表示并联，q m1、q m2分别指串联与并联时空气的质量流量

()()m2

m1

12p m212p m121q q t t c q t t c q Q Q =--= 在m t KA Q ?=公式中，两种情况下21A A =，m2m1t t ?=? 2

1

2121αα≈

=K K Q Q

(式中21,αα分别表示串联与并联时，管内空气侧的α值)

8

.02

1

8

.0212121Re Re ???

? ??=???

?

??=≈u u Q Q αα (*)

由ρ

ρ

n d q u n d q u 2785.0 785.02m222m11?=

=

可得：

???

? ??=???? ??=2

1m2m121

22Q Q q q u u ，代入(*)式 8

.0218.08

.021

8

.021212

2???

? ??

=???

? ???=????

??=Q Q Q

Q u u Q Q ，解得：8.02

.02

1

2=???

?

??Q

Q

16242

1

m2m1===Q Q q q ，所以，从提高生产能力看，串联优于并联。 (2) 2

2121212

22

2

2211

1

1

2

12

2

???

?

????=?

?=

??u u l l u d l u d l p p l l ρl ρl ，式中：221=l l 0.25

Re 0.3164=

l 25

.012

25

.01221Re Re ???

? ??=???? ??=u u l l

75

.1212

21

25

.0122122???

?

???=???? ????????

??=??u u u

u u u p p

由（1）已知：

321622m2m121=?=???

? ??=q q u u ，86132275.121

=?=??p p 结论：尽管从传热的角度看，串联有利于提高生产能力，但输送消耗的能量太大，所以在生产上若要提高生产能力，常采用并联方案。 3-45

在单管程逆流列管式换热器中用水冷却空气。水和空气的进口温度分别为25℃及

115℃。在换热器使用的初期，水和空气的出口温度分别为48℃和42℃；使用一年后，由于污垢热阻的影响，在水的流量和入口温度不变的情况下，其出口温度降至40℃。不计热损失。求（1）空气出口温度变为多少？（2）总传热系数变为原来的多少倍；（3）若使水流量增大一倍，而空气流量及两流体入口温度都保持不变，则两流体的出口温度变为多少？（提示：

水的对流传热系数远大于空气） 解：（1）

2

21122112p2

m2p1m1'11525

40''315.0421152548T T T t t T T t t c q c q --=--==--=--=

，解得：4.67'2=T ℃

（2）m m

2121m m '''''t t T T T T t t Q Q K K ??--=

??=；()()()()46.362542/48115ln 254248115m =-----=?t ℃； ()()()()16.57254.67/40115ln 254.6740115'm =-----=

?t ℃；453.016

.5746.36481154.67115'=--=K K （3）???

? ?

?-

=

--p2m2p1m1p1

m112211'''ln

c q c q c q A

K t T t T ???

? ?

?-=

--p2m2p1m1p1

m11221"1"""ln

c q c q c q A

K t T t T 所以

23.1315.01315

.05.01'"1'"1"''ln ""ln p2m211p1m1p2m2p1m1p1m112211221=-?-=???

? ??-???? ??-=----K K c q c q c q A K c q c q c q A K t T t T t T t T p m （因水的传热系数远大于空气，所以可近似认为水的流量对总传热系数没有影响，'"K K ≈） 701.0''ln 23.1""ln

1

22

11221=--=--t T t T t T t T

该式与热平衡方程

158.0315.05.0"""2

11

2p2

m2p1m1=?=--=

T T t t c q c q 联立求解：

可得：78.65"2=T ℃；78.32"2=t ℃ 3-46

在列管式换热器中用饱和水蒸汽来预热某股料液。料液走管内，其入口温度为

295K ，料液比热为，密度为1100kg/m 3

；饱和蒸汽在管外冷凝，其冷凝温度395K 。当料液流量为/s m 1076.134-?，其出口温度为375K ；当料液流量为/s m 1025.334-?时，其出口温度为370K 。假定料液在管内流动达到湍流，蒸汽冷凝传热系数为m 2

K ，且保持不变，忽略管壁

热阻和污垢热阻。试求该换热器的传热面积。 解：()12p2m2m t t c q t KA Q -=?=……①； ()12p2m2m '''''t t c q t A K Q -=?=……②

②/①

m

m

1212m2m2''''t t t t t t q q K K ??--=……③ K T K T K t K t 3953953752951221=←==→=，7.49375395295395ln

)

375395()295395(m =-----=

?t K

K

T K T K t K t 395395370'2951221=←==→=，1.54370

395295395ln

)

370395()295395('m =-----=

?t K

代入③式可求得两种工况下总传热系数之比：

59.11

.547.4929537529537076.125.3''''m m 1212m2m2=--=??--=t t t t t t q q K K 考虑K 及'K 与对流传热系数的关系以及对流传热系数与流量的关系：

2

12

1αααα+=

K

2

12

1'''αααα+=

K

()()

212212'''αααααα++=

K K ……④ 式④仍有两个未知数，即2α与2'α，但它们之间有一定的关系：

63.176.125.3''8

.08

.02V 2V 8

.022=??

? ??=???

? ??=??

?

??=q q u u αα，即2263.1'αα=……⑤

将式⑤代入式④消去2'α可得：()()

59.163.163.1'212212=++=ααααααK K ……⑥； 将4.31=αkW/m 2

K 代入⑥式可得：144.02=αkW/m

2

K

138.04

.3144.04.3*144.02121=+=+=

ααααK kW/m 2

K

代入①式可求得传热面积：03.97

.49138.0800.411001076.1)

(4m

12p2m2=?????=?-=-t K t t c q A m 2

3-47

在传热面积为5m 2

的换热器中用冷却水冷却某溶液。冷却水流量为1.5kg/s ，入口

温度为20℃，比热为kg K ；溶液的流量为1kg/s ，入口温度为78℃，比热为kg K 。已知

溶液与冷却水逆流流动，两流体的对流传热系数均为1800 W/ m

2

K 。（1）试分别求两流体

的出口温度？（2）现溶液流量增加30%, 欲通过提高冷却水流量的方法使溶液出口温度仍维持原值，试求冷却水流量应达到多少？（设冷却水和溶液的对流传热系数均与各自流量的次方成正比，忽略管壁热阻和污垢热阻） 解：（1）总传热系数近似用下式计算：K W/m 900180011800111112

21

?=??

? ?+=????

??+

=ααK 12.141705.124501124501590012078ln ln

p2m2p1

m1p1

m1221221=??

? ????-??=???

? ?

?-

=

--=--c q c q c q KA

T t t T t T （a ） 热平衡方程：

2

22112p2

m2p1m17820

392.0T t T T t t c q c q --=--=

=

（b ）

（a ）式（b ）式联立求解得：19.332=T ℃；56.372=t ℃ （2）新工况下的总传热系数： ()()???

?

?

?+

=???

?

?

?+????

??+=8

.0m2m28.08.0m2m2218.021

/'13.112/'13.1111'q q K q q K K αααα

新工况下：()()

()???

? ??-

+=

--p2m2m2m2p1

m1p1

m18.0m2m28.01221/''1'/'/13.1/12''ln

c q q q c q c q q q KA

t T t T 将已知数据代入上式：

()()

()???

? ?????-??+??=--41705.1/'24503.1124503.1/'/13.1/1590022019.33'78ln

m2m28.0m2m28.02q q q q t (c)

新工况下热平衡方程：

()()19

.337820'''41705.1/'2450

3.1/''22112m2m2p2

m2m2m2p1

m1--=--=???=

t T T t t q q c q q q c q

(d)

试差求解上述关于m2m2/'q q 和2't 的方程组，可得：418.1/'m2m2=q q ；09.36'2=t ℃ 所以，冷却水流量需要提高至kg/s 127.25.1418.1'm2=?=q 3-48

两无限大平行平面进行辐射传热，已知两平面材料的黑度分别为和。若在这两个

平面间放置一个黑度为的无限大抛光铝板以减少辐射传热量，试求在原两平面温度不变的情况下由于插入铝板而使辐射传热量减少的百分数。

解：两无限大平面间的辐射传热，角系数为1。设T 1、T 2、T 3分别代表板1、板2和铝板的绝对温度。没有插入铝板3时，辐射传热通量为：()212121X X C q -=--

其中4

11100???? ??=T X 、4

22100????

??=T X 、4

33100???

? ??=T X

插入3后:()()232323313131----=-=-=q X X C X X C q

由此解得：2

3312

231313----++=

C C X C X C X

将该式代入q 1-3可得：()21233123312

3312

2313113131X X C

C C

C C C X C X C X C q -+=???

? ?

?++-=---------- 所以

()2

123312

3312131-------+=

C C C C C q q ()021021294.01/1/1/C C C =-+=-εε；()0310310369.01/1/1/C C C =-+=-εε；()023*******.01/1/1/C C C =-+=-εε；

()065.0294

.00396.00369.00396

.00369.02131=?+?=--q q 即辐射热损失减小了%

《传热学期末复习试题库》含参考答案

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)）

传热学练习题

传热学练习题 一、填空题 1、在范德瓦耳斯方程中， 是考虑分子之间的斥力而引进的改正项，V an 2 2 是考虑到分子之间的 而引进的改正项。 2、在等压过程中，引进一个函数H 名为焓则其定义为 ，在此过程中焓的变化为 ，这正是等压过程中系统从外界吸收的热量。 3、所在工作于一定温度之间的热机，以 的效率为最高，这是著名的 。 4、一个系统的初态A 和终态B 给定后，积分 与可逆过程的路径无关，克劳修斯根据这个性质引进一个态函数熵，它的定义是 ，其中A 和B 是系统的两个平衡态。 5、在热力学中引入了一个态函数TS U F -=有时把TS 叫做 ，由于F 是一个常用的函数，需要一个名词，可以把它叫做 。 6、锅炉按用途可分为电站锅炉、___________ 锅炉和生活锅炉。 7、锅炉按输出介质可分为、___________ 、__________ 和汽水两用锅炉。 8、锅炉水循环可分为___________ 循环和_________ 循环两类。 9、如果温度场随时间变化，则为__________。 10、一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时__________。 11、导热微分方程式的主要作用是确实__________。 12、一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时__________。 13、膜状凝结时对流换热系数__________珠状凝结。 二、判断题 1、系统的各宏观性质在长时间内不发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。 （ ） 2、温度是表征物体的冷热程度的，温度的引入和测量都是以热力学定律为基础的。 （ ） 3、所谓第一类永动机，就是不需要能量而永远运动的机器。 （ ） 4、自然界中不可逆过程是相互关联的，我们可以通过某种方法把两个不可逆过程联系起来。 （ ） 5、对于处在非平衡的系统，可以根据熵的广延性质将整个系统的熵定义为处在局域平衡的各部分的熵之和。（ ） 6、 测量锅炉压力有两种标准方法，一种是绝对压力，一种是相对压力都称为表压力。（ ）

传热学题目

传热学题目

传热学 1．热流密度q 与热流量的关系为（以下式子A 为传热面积，λ为导热系数，h 为对流传热系数）：( ) (A)q＝φA (B)q＝φ/A (C)q=λφ (D)q＝hφ 2．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：( ) (A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 3. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (A)传热系数较大的一侧（B）传热系数较小的一侧 (C)流体温度较高的一侧（D）流体温度较低的一侧 4. 导温系数的物理意义是什么? ( ) （A）表明材料导热能力的强弱 （B）反映了材料的储热能力 （C）反映材料传播温度变化的能力

（D）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( ) (A)切线方向(B)法线方向 (C)任意方向(D)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响? ( ) (A)出现温差(B)出现临界热流 (C)促进传热(D)没有影响 7. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? ( ) （A）变大（B）变小 （C）不变（D）可能变大，也可能变小 8. 物体之间发生热传导的动力是什么? ( ) (A)温度场(B)温差 (C)等温面(D)微观粒子运动

9. 通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？( ) (A)直线(B)双曲线 (C)抛物线(D)对数曲线 10. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W/(m. K)，通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( ) (A) 220m (B)22m (C)2.2m (D)0.22m 11. 第二类边界条件是什么? ( ) （A）已知物体边界上的温度分布。 （B）已知物体表面与周围介质之间的传热情况。 （C）已知物体边界上的热流密度。 （D）已知物体边界上流体的温度与流速。12. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温 度差为120℃，三层热阻之比R λ1、R λ2 、R λ 3 =1：2：3，则各层的温度降为( )

第四章传热习题

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 C 减小垢层热阻 D 提高管内流体流量 3、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 4、空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1 5、对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）

传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】

总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.

传热学习题

习题(2009年10月9日) 1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表 面积，试问哪种情况下导热量大?(圆管壁) 2.一个外径为50mm的钢管，外敷一层8mm、导热系数λ=0.25W/(m·K)的石棉保温层，外面又 敷一层20mm厚，导热系数为0.045W/(m·K)的玻璃棉，钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉外测温度为40℃，试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。(275.2℃) 3.一个外径为60mm的无缝钢管，壁厚为5mm。导热系数λ=54W/(m·K)，管内流过平均温度为 95℃的热水，与钢管内表面的换热系数为1830W/(m2·K)。钢管水平放置于20℃的大气中，近壁空气作自然对流，换热系数为7.86W/(m2·K)。试求以管外表面积计算的传热系数和单位管长的换热量(7.8135 W/(m2·K)，110.4W/m) 4.无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y2cosx。试说明该导热物体在x=0， y=l处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低?(升高) 5.两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20℃，分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温 度突然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需时间之比。铜和钢的热扩散率分别为103×10-6m2/s，12.9×10-6m2/s。(0.125) 6.用热电偶测量气罐中气体温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为 10W/(m2·K)。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几?(16.6%) 要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多长时间? (25.6s) 己知热电偶焊锡丝的λ=67W/(m·K)，ρ=7310kg/m3，c=228J/(kg·K)。 7.一直径为5cm的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与 周围环境间的表面传热系数为24 W/(m2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间（570s）。已知钢球的λ=33W/(m·K)，ρ=7753kg/m3，c=480J/(kg·K)。 8.一温度计的水银泡呈圆柱形，长20mm，内径为4mm，初始温度为t0，今将其插入到温度较 高的储气罐中测量气体温度。设水银泡同气体间的对流传热表面传热系数为11.63 W/(m2·K)，水银泡一层薄玻璃的作用可以忽略不计，试计算此条件下温度计的时间常数（148s），并确定插入5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几（0.133）？水银的物性参数如下：λ=10.36W/(m·K)，ρ=13110kg/m3，c=138J/(kg·K)。 9.有一各向同性材料的方形物体，其导热系数为常量。已知各边界的温度如图1所示，试求其 内部网格节点1、2、3和4的温度。（t1=250.04℃；t2=250.02℃；t3=150.02℃；t4=150.01℃）10.如图2所示，一短直肋二维稳态导热体，肋高H=10cm，肋厚δ=10cm，肋宽b=1m，沿肋宽 无温度梯度。已知肋材料λ=0.4W/（m·K），肋基温度t0=500℃，对流传热边界条件h=400W/ （m2·K），t f=20℃。（1）建立各节点的温度方程式并求各节点的温度；（t1=144.1℃；t2=27℃；t3=20.09℃；t4=22.38℃） （2）计算该直肋的散热量。（9931.2W） t=100℃ t = 1 ℃ 4 图1 图2

传热习题集资料

一、填空题 1、按热量传递的途径不同，我们一般把传热分为 、 、 三种方式。 2、按冷热流体接触的方式不同，我们一般把传热分为 、 、 三种 方式。 3、常见的加热介质有 、 、 、 、 等。 4、按传热管的结构形式可分为 、 、 、 换热器等。 5、列管换热器是由 、 、 、 和封头等部分组成。 6、设置列管式换热器折流挡板的目的是 。 7、列管式换热器热补偿的方式有 、 、 。 8、在间壁式换热器中，总传热过程由下列步骤所组成：首先是热流体和管外壁间的_____ 传热，将热量传给管外壁面；然后，热量由管的外壁面以____________方式传给管的内壁面 最后，热量由管的内壁面和冷流体间进行_________________传热。 9、采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T 1/ 、加热蒸汽压力P 不变， 现冷体流量增加，则冷流体出口温度T 2/_______，传热速率Φ______，总传热系数K _______ , 传热平均温度差△T m ________。 10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B ，温度分布线 如右上图（b ）中所示，则λA ______λB (填“﹥”或 “﹤”)，将______ 层材料放在里层时保温效果更好。 11、若间壁侧流体的传热过程α1，α2相差较大（α1<<α2），K 值接近_____________侧的 值。 12、金属固体的导热系数是随温度的升高而 ，非金属固体的导热系数是随温度的升 高而 。水和甘油的导热系数是随着温度的升高而 。 13、在导热速率方程式为δ λt S Q ?=，中λ称为： ，单位是 ； 14、两流体在列管换热器中并流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 ; 在逆流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 因此，在 流传热时， 载热体的用量少 。 15、传热的基本方式可分为 、 、 三种。间壁式换热器传热过程强 化的途径主要有 、 、

传热学试题库含答案

《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内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：单位时间内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：单位时间内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：单位时间内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内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主

传热学例题

例4-1某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表面温度t2为300℃，平壁材料导热系数（式中t的单位为℃，λ的单位为 W/(m·℃)）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，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 平壁的平均温度为： 平壁材料的平均导热系数为： 由式可求得导热热通量为： 设壁厚x处的温度为t，则由式可得： 故 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得：

或 积分 得（a） 当时，，代入式a，可得： 整理上式得： 解得： 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燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝热转，厚度为290mm，最外层为普通砖，厚度为228mm。已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃，试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。

解：在求解本题时，需知道各层材料的导热系数λ，但λ值与各层的平均温度有关，即又需知道各层间的界面温度，而界面温度正是题目所待求的。此时需采用试算法，先假设各层平均温度（或界面温度），由手册或附录查得该温度下材料的导热系数（若知道材料的导热系数与温度的函数关系式，则可由该式计算得到λ值），再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。若计算结果与所设 的温度不符，则要重新试算。一般经5几次试算后，可得合理的估算值。下面列出经几次试算后的结果。 耐火砖 绝热砖 普通砖 设t2耐火砖和绝热砖间界面温度，t3绝热砖和普通砖间界面温度。 ， 由式可知： 再由式得： 所以

传热习题答案

1. 外径为100 mm 的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A ，λA = W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB = W/(m.℃)。若绝缘层A 的内表面及绝缘层B 的外表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A 、B 两种材料的界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。 解：以下标1表示绝缘层A 的内表面，2表示绝缘层A 与B 的交界面，3表示绝缘层B 的外表面。 （1）每米管长的热损失 2 31231ln 1 ln 1) (2r r r r t t l Q B A λλπ+-= ∴ m W r r r r t t l Q B A /3.495050255050ln 075.01505050ln 05 .01)38170(2ln 1ln 1)(223 1231=+++++-=+-=πλλπ (2)A 、B 界面温度t2 因系定态热传导，故 3.4921===l Q l Q l Q ∴ 3.4950 5050ln 05.01) 170(22=+-t π 解得 t 2= （3）两种材料互换后每米管长的热损失 同理 1.5350 5025 5050ln 05.01505050ln 075.01) 38170(2' =+++++-=πl Q W/m 由上面的计算可看到，一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。 1、欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000 ，用

夹套加热，传热面积为，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的， 加热蒸气为的饱和水蒸气，传热系数为℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要 的时间 已知溶液比热为 ℃，热损失忽略不计。 解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量： 而夹套的传热效率： 其中，对于 的饱和水蒸气， ℃ ℃ 则 ∴ 所需加热时间为： 2、解：（1）甲苯蒸气冷凝放热量为：h kJ r W Q /726000363200011=?== 冷却水吸收热量：h kJ t t t Cp W Q Q /726000)16(19.45000)(212212=-??=-== C t ο65.502=∴ (3分) (2)传热平均温差为C t T t T t T t T t m ο35.7565.5011016 110ln 16 65.50ln )(2 121=---=-----= ? (2分) 总传热系数： W K m h d h d K /1075.510000150240057112421122??=+?=+=- ∴K 2= W//(m 2·K) (2分)

最新工程传热学试题及其答案

工程传热学试题及其 答案

传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热

传热试题

传热学（1）试题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．肋片效率值（） A．小于负1 B．小于1 C．等于1 D．大于1 2．非稳态导热过程中两侧壁温差________稳态导热。（） A．远小于B．远大于 C．等于D．无法确定 3．对流换热系数为5000W／（m2·K）、温度为20℃的水流经50℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A．1.5×105W/m2 B．1.5×104W/m2 C．2×105W/m2 D．3×103W/m2 4．Re准则数的表达式为（） A． L/λB．uL/v c C．v/a D．gβΔtL3/v2 5．蒸汽中若含有不凝结气体，将_________凝结换热效果。（） A．大大减弱B．大大增强 C．不影响D．可能减弱也可能增强 6．空间辐射热阻与_________无关。（） A．表面粗糙度B．表面尺寸 C．表面间的相对位置D．表面形状 7．灰体的吸收率与_________无关。（） A．波长B．温度 C．表面粗糙度D．波长和温度 8．暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为（） A．纯对流换热B．纯辐射换热 C．传热过程D．复合换热 9．五种具有实际意义的换热过程为：导热、辐射换热、复合换热、传热过程和（）A．热对流B．热辐射 C．无法确定D．对流换热 10．高温过热器常采用_________布置方式。（）

A．顺流B．顺流和逆流混合 C．逆流D．顺流和交叉流混合 二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11．铝钣盒内倒上开水，其外壁很快就很烫手，主要是因为铝的___________________值很大的缘故。 12．各类物质材料的导热系数差别很大。一般来说，合金的导热系数__________________相关的纯金属的导热系数。 13．通过炉墙的的热传递过程属于___________________。 14．沸腾换热时，管子应尽可能_______垂直____________布置，以免出现汽水分层。15．出现紊流边界层后，对流换热的热阻主要发生在___________________。 16．凝汽器通常都采用____水平叉排_______________的布置方案。 17．___________________准则是判别流体在强制对流时层流和紊流的依据。 18．任何物体只要其温度高于___________________，就会不停地向外进行热辐射。19．对可见光来说，同一物体的Xλ与λ有很大关系，太阳辐射中有1／3以上是可见光，所以物体对太阳能的吸收________不能__当作灰体。 20．温度对辐射换热的影响___________________对对流换热的影响。 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为（） A.复合换热、导热、对流换热 B.导热、对流换热、复合换热 C.对流换热、复合换热、导热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（）对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m2·K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A.8×104W/m2 B.6×104W/m2 C.7×104W/m2 D.5×104W/m2 4．流体流过管内进行对流换热时，当l/d（）时，要进行入口效应的修正。 A.>50 B.=80

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《传热学》考试试题库汇总 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 (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 (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 ;传热系数的单位是。 (W /(m·K) , W /(m2·K) , W /(m2·K) ) 6. 复合传热是指 ,复合传热系数等于之和,单位是。 (对流传热与辐射传热之和,对流传热系数与辐射传热系数之和, W /(m2·K) ) 7. 单位面积热阻 r t 的单位是 ;总面积热阻 R t 的单位是。 (m 2·K/W, K/W) 8. 单位面积导热热阻的表达式为 (δ/λ) 9. 单位面积对流传热热阻的表达式为 (1/h) 10. 总传热系数 K 与单位面积传热热阻 r t 的关系为。 (r t =1/K) 11. 总传热系数 K 与总面积 A 的传热热阻 R t 的关系为。

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面 实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外 表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为 室内空气的温度，保温层外表面的发射率 问：(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式； (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解： (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁 之间的辐射为： q i厂d (T； -T；) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的 墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t的单位为°C, x单位为m 试 求： t (1) 墙壁两侧表面的热流密度； (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x

解：(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度： q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程 茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线，每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝 缘层的外表面温度受环境影响，假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多 少？ 解：(1)以长度为L 的导线为例，导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分 热量用于导线的升温，其热量为心务中：一部分热量通过绝热层的 导热传到大气中，其热量为：门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知：l 2RL -门 述二厶E = I 2RL -门 即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.： 0 = 0

传热复习题附答案

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

第二章传热习题答案

【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm 厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。松木、软木和混凝土 的平均热导率分别为, 3, W/(m ·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m 2。求所需软木的厚度 及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b 由 ∑=-=3141i i i b T T q λ 得 151 .0019.00433.0762.0051.08.174.29152+++=b 解得： m b 128.02= 2）松木和软木接触面处的温度3T 由 151 .0019 .08.17153+==T q 解得：9.153-=T ℃ 解题要点：多层平壁热传导的应用。 【2-2】为减少热损失，在外径为150 mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率λ=+ 198 T(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1×10-4 kg/(m ·s)以下,问保温层厚 度应为多少(计算时可假定蒸汽在180 ℃下冷凝)。 解：保温层平均热导率为： )./(126.02 501801098.1103.04K m W =+??+=-λ 由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温度，故为一层导热。 由 )()(21 221r r Ln T T L Q -=λπ 得： )()(21 221r r Ln T T L Q -=πλ （1）

式中：m W L Wr L Q /9.2011 103.20191013 4=???==- 将其及其它已知数据代入式（1）得： )075 .0()50180(126.029.2012r Ln -??=π 解得：m r 125.02= mm m 5005.0075.0125.0==-=∴δ壁厚 解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。 【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175 ℃，面包表面的黑度为,表面温度 为100 ℃,表面积为 5 m 2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射 传递的热量。 解：两物体构成封闭空间，且21S S <<，由下式计算辐射传热量： W T T S Q 0.65)448373(0645.085.01067.5) (448424111012-=-????=-=-εσ 负号表示炉壁向面包传递热量。 解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。 【2-10】在逆流换热器中，用初温为20 ℃的水将 1.25 kg/s 的液体［比热容为 kJ/(kg ·K)、密度为850 kg/m 3］由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为Φ25 mm ×2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m 2·K ）和1 700W/（m 2·K ）, 污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为 W T T c W Q h h ph h 33211075.118)3080(109.125.1) (?=-???=-= 又 )(12c c pc c T T c W Q -= s kg T T c Q W c c pc c /9454.0)2050(10187.41075.118)(33 12=-???=-=∴ 即冷水流量为s kg /9454.0。 取管壁的热导率 )./(45K m W =λ，则有

传热学试题(答案)

①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流

?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热

31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )