一、单选题
1．热传递的基本方式是：（）、对流、辐射。A
A传导；B传递；C放射；D流动。
2．热传递的基本方式是：传导、（）、辐射。A
A对流；B流动；C传递；D透热。
3．热传递的基本方式是：传导、对流、（）。D
A流动；B传递；C放射；D辐射。
4．物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（）。A
A热传导；B热传递；C热放射；D热流动。
5．流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（）。A
A对流；B流动；C传递；D透热。
6．因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为（）。D
A热传导；B热传递；C热放射；D热辐射。
7．物质导热系数的顺序是：（）。A
A金属＞一般固体＞液体＞气体；B金属＞液体＞一般固体＞气体；
C金属＞气体＞液体＞一般固体；D金属＞液体＞气体＞一般固体。
8．水银、水、软木的导热系数分别为λ
1、λ
2
、λ
3
，其大小顺序是………..（A）
（A）λ
1＞λ
2
＞λ
3
（B）λ
1
＜λ
2
＜λ
3
（C）λ
2
＞λ
3
＞λ
1
（D）无法确定
9．（）等于1的物体称为黑体。A
A吸收率；B反射率；C透过率；D折射率。
10．吸收率（）1的物体称为黑体。C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
11．吸收率等于1的物体称为（）。C
A白体；B灰体；C黑体；D透热体。
12．（）等于1的物体称为白体。B
A吸收率；B反射率；C透过率；D折射率。
13．反射率（）1的物体称为白体。C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
14．反射率等于1的物体称为（）。A
A白体；B灰体；C黑体；D透热体。
15．（）等于1的物体称为透热体。C
A吸收率；B反射率；C透过率；D折射率。
16．透过率（）1的物体称为透热体。C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
17．透过率等于1的物体称为（）。D
A白体；B灰体；C黑体；D透热体。
18．单原子气体和对称双原子气体均可视为（）。D
A白体；B灰体；C黑体；D透热体。
19．液体是（）。D
A白体；B灰体；C透热体；D不透热体。
20．凡能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围的辐射能的物体，定义为（）。D
A白体；B灰体；C透热体；D不透热体。
21．灰体是（）。D
A白体；B黑体；C透热体；D不透热体。
22．在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（）。A
A清洗比较方便；B流速较快；C流通面积小；D易于传热。
23．在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免（），而且管子也便于清洗和检修。A A壳体和管子同时受腐蚀；B流速过快；C流通面积过小；D传热过多。
24．在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（），可节省壳程金属消耗量。A
A壳体受压；B流速过快；C流通面积过小；D传热过多。
25．在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。A
A及时排除冷凝液；B流速不太快；C流通面积不太小；D传热不过多。
26．在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（）。A
A泄漏机会较少；B流速很快；C流通面积变小；D传热增多。
27．在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（）。
A
A以增强冷却效果；B以免流速过快；C以免流通面积过小；D以免传热过多。
28．在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走（），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。B
A管内；B管间；C管径；D管轴。
29．对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走（），因壁面温度与大的流体温度相近，可以减少热应力。B
A管内；B管间；C管径；D管轴。
30．在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。C
A粘度；B密度；C速度；D高度。
31．有一套管换热器，环隙中有119.6℃的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近（）。 D
A 20℃；
B 50℃；
C 77.3℃；
D 119.6℃。
32．若管壁的污垢热阻可忽略不计，管内、外侧对流传热系数分别为200W／(m2·K)和300W／(m2·K)。则传热系数K为…………………..（C）W／(m2·K)。
（A）500 （B）0.0083 （C）120 （D）0.02
33．已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（），耐火砖的黑度为（）。 A B
A 0.6；
B 0.9；
C 1.0；
D 1.2。
34．两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100℃。若将两灰体的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。 A
A增大；B减小；C不变；D不一定。
35．判断下面的说法哪一种是错误的（）。 B
A在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
B在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；
C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
36．当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（）。B
A逆流时，Δt m一定大于并流、错流或折流时的Δt m；
B采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；
C采用逆流操作可以减少所需的传热面积；
D温度差校正系数φΔ t的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
二、填空题
1．热传递的基本方式为（）、对流和辐射。导热
2．热传递的基本方式为导热、（）和辐射。对流
3．热传递的基本方式为导热、对流和（）。辐射
4．（）传热仅发生在流体中。对流
5．对流传热又分（）对流和强制对流。自然
6．对流传热又分自然对流和（）对流。强制
7．不需要任何介质的传热称为（）传热。辐射
8．在列管式换热器中，流体在（）流动称为流经管程。管内
9．在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经（）。管程
10．列管式换热器中，流体在（）流动称为流经壳程。管间
11．列管式换热器中，流体在管间流动称为流经（）。壳程
12．传热速率Ｑ的单位为（）。W
13．热通量q的单位为（）。W/m2
14．一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为（）。
固体＞液体＞气体
15．流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在（）。层流底层
16．吸收率等于1的物体称为（）。黑体
17．反射率等于1的物体称为（）。白体
18．透过率等于1的物体称为（）。透热体
19．能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体称为（）。灰体
20．在辐射传热中，气体的反射率为（）。0
21．在辐射传热中，黑体的反射率为（）。0
22．在辐射传热中，黑体的透过率为（）。0
23．在辐射传热中，灰体的透过率为（）。0
24．在辐射传热中，白体的透过率为（）。0
25．在辐射传热中，白体的吸收率为（）。0
26．灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的（）。黑度
27．换热器设计中，流体流径的选择：不洁净和易结构的流体宜走（）。管内
28．换热器设计中，流体流径的选择：腐蚀性的流体宜走（）。管内
29．换热器设计中，流体流径的选择：压强高的流体宜走（）。管内
30．换热器设计中，流体流径的选择：饱和蒸气宜走（）。管间
31．换热器设计中，流体流径的选择：有毒流体宜走（）。管内
32．换热器设计中，流体流径的选择：被冷却的流体宜走（）。管间
33．换热器设计中，流体流径的选择：粘度大的液体或流量较小的流体宜走（）。
管间
34．换热器设计中，流体流径的选择：对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流
传热系数较大的流体宜走（）。管间
35．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（）的温度。
饱和蒸气
36．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数Ｋ接近（）的对流传热系数。空气
37．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走（）。管内
38．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走（）。管间
39．污油与汽油在列管换热器中换热，污油应走（）。管内
40．污油与汽油在列管换热器中换热，汽油应走（）。管间
41、典型间壁式换热器有（）换热器和（）换热器等。列管套管
42、用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近（）的温度，传热系数K值接近（）的对流传热系数。水蒸汽空气
三、简答
1．热传递有哪几种基本方式？
热传导、对流、辐射。
2．各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？
在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。
3．各种传热方式相比较，对流的主要特点是什么？
对流仅发生在流体中，流体各部分之间发生相对位移。
4．各种传热方式相比较，热辐射的主要特点是什么？
热辐射不需要任何介质，可以在真空中传播。
5．流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在何处？
热阻主要集中在紧挨固体壁面处的层流底层内。
6．强化对流传热的主要途径是什么？
提高流体的湍动程度，减小层流底层的厚度。
7．在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？为什么？
应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省换热面积。
8．什么是黑体？
吸收率等于1的物体称为黑体。
9．什么是白体？
反射率等于1的物体称为白体。
10．什么是透热体？
透过率等于1的物体称为透热体。
11．什么是灰体？
能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围的辐射能的物体称为灰体。
12．什么是物体的黑度？
灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比称为物体的黑度。
13．在设计换热器时，如何安排不洁净和易结垢的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。走管内，因为管内清洗比较方便。
14．在设计换热器时，如何安排腐蚀性流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
15．在设计换热器时，如何安排压强高的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。
16．在设计换热器时，如何安排饱和蒸气的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，便于及时排出冷凝液。
17．在设计换热器时，如何安排被冷却的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
18．在设计换热器时，如何安排粘度大的液体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re ＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
19．在设计换热器时，如何安排流量较小的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。
走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re ＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
20．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？
壁温接近饱和蒸气的温度。
21．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近哪一种流体的对流传热系数？
总传热系数Ｋ接近空气的对流传热系数。
22．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，如何确定两流体在换热器中的流径？为什么？空气走管内，饱和蒸气走管间，以便于冷凝液的排放。
23．污油与汽油换热，如何安排两流体的流径?为什么?
污油走管内，汽油走管间，便于清洗。
24．为什么内部孔隙多的材料保温效果好?
因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。25．一钢板的黑度为0.78,其反射率为多少?
反射率为0.22。
26．在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度?
由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。
27．在夏季人们为什么爱穿浅色衣服?
由于在阳光下浅色的衣服反射率较大，吸收的热量少，使人们不至于感觉太热。
28．换热器的壳程为什么要安装挡板?
可以提高壳程流体的湍动程度，增强传热效果。
29．虽然大气层包围着地球，但阳光仍能照射到地球表面，因为空气是透热体。此话对吗？为什么？
不对，只有单原子气体和对称双原子气体是透热体，而空气中的二氧化碳和水蒸气都可以部分地吸收太阳发射的辐射能。
30．间壁式换热器与混合式换热器的区别是什么？
间壁式换热器是由固体壁面将冷、热两种流体分开，通过固体壁面传热，而混合式换热器中则是将冷、热两种流体直接接触、混合换热。
四、计算题
1．平壁炉的炉壁由三种材料所组成，其厚度和导热系数列于附表中。
序号材料厚度b
mm
导热系数
W/m2·℃
1（内层）耐火砖200 1.07
2 3 绝缘砖
钢
100
6
0.14
45
若耐火砖层内表面的温度t1为1150℃，钢板外表面温度t4为30℃，计算导热的热通量。实际测得通过炉壁的热损失为300 W/m2，分析原因并计算附加热阻。
解：由多层平壁导热速率方程求导热的热通量，即
W/m2
计算结果的热通量大于实测的热损失，表明平壁间接触不良，有空气层存在，产生附加热阻，即
，∴ m2·℃/W
2．直径为60×3 mm的钢管用30 mm厚的软木包扎，其外又用100 mm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10℃。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·℃），求每米管长的冷量损失量。
解：由圆筒壁的导热速率方程知
其中r1= 30 mm，r2= 60 mm，r3= 160 mm
∴W/m
负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
3．一套管式换热器管内流体的对流传热系数αi= 20 W/（m2·℃），管间流体的对流传热系数α0= 350 W/（m2·℃）。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K分别相应增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理）解：原流动情况 m2·℃/W
K=18.92 W/ m2·℃
（1）管内对流传热系数增加一倍= 2 = 2×20= 40 W/ m2·℃
K=35.9 W/ m2·℃
（35.9-18.92）/18.92 = 89.75%
（2）管外对流传热系数增加一倍= 2×350 = 700 W/ m2·℃
K = 19.44 W/ m2·℃
（19.44-18.92）/18.92 = 2.75%
4．在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 349 W/（m2·℃），管外油侧对流传热系数为258 W/（m2·℃）。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻R si为0.00026（m2·℃）/W，油侧的污垢热阻R so为
0.000176（m2·℃）/W。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。求：
（1）产生污垢后热阻增加的百分数；
（2）总传热系数K。
解：（1）产生污垢前的热阻
（m2·℃）/W
产生污垢后的热阻
（m2·℃）/W
（0.007177-0.00674）/0.00674 = 6.48%
（2）总传热系数
W/（m2·℃）
5．在一间壁式换热器中，用裂化渣油来加热原油。裂化渣油的初温为300℃,终温为200℃，原油的初温为25℃，终温为150℃,分别求出并流与逆流操作时的对数平均温度差。
解：（1）并流Δt1= 300-25 = 275℃,Δt2= 200-150 = 50℃
Δt m= (275-50) /ln (275/50) = 131.98℃
（2）逆流Δt1= 300-150 = 150℃,Δt2= 200-25 = 175℃
Δt m= (175-150) /ln (175/150) = 162.8℃
6．在列管换热器中将某种液体从20℃加热到50℃。加热介质的进口温度为100℃，出口温度为60℃，分别求出该换热器中两流体呈逆流流动和并流流动时的对数平均温度差。
解：（1）逆流Δt1= 100-50 = 50℃, Δt2= 60-20 = 40℃
Δt m= (50-40) /ln (50/40) = 44.8℃
（2）并流Δt1= 100-20 = 80℃,Δt2= 60-50 = 10℃
Δt m= (80-10) /ln (80/10) = 33.66℃
7．在并流换热器中,用水冷却油。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℃,设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m,求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。
解：原平均温度差Δt1= 150-15 = 135℃, Δt2= 100-40 = 60℃
Δt m=（135-60）/ln（135/60）= 92.5℃
由热量衡算Q = WhCph（T1-T2）= WcCpc（t2-t1）
WhCph/WcCpc =（t2-t1）/（T1-T2）=（40-15）/（150-100）= 0.5
当油的温度降至80℃时,由热量衡算得
Q = WhCph（150-80）= WcCpc（t2'-15）
或WhCph/WcCpc =（t2'-15）/（150-80）= 0.5 解得t2' = 50℃
新的平均温度差，Δt1= 150-15 = 135℃, Δt2= 80-50 = 30℃，
Δt m' =（135-30）/ln（135/30）= 69.8℃
由传热速率方程可分别得
原换热器WhCph（150-100）= KSΔt m= KnπdL（92.5）
新换热器WhCph（150-80）= KS'Δt m= KnπdL'（69.8）
∴L' =（70/50）×（92.5/69.8）×1 = 1.855 m
ΔL = 1.855– 1 = 0.855 m
8．两平行的大平板，放置在空气中相距为5 mm。一平板的黑度为0.1，温度为350 K；另一平板的黑度为0.01，温度为300 K。若将第一板加涂层，使其黑度变为0.025，计算由此引起辐射传热变化的百分率。（角系数与总辐射系数的计算式见附表）
解：传热的热通量
，，，
∴W/m2
第一板加涂层后，
W/m2
辐射传热变化的百分率（3.59 – 2.82）/3.59 = 21.45%
9．用热电偶测量管道中热空气流的温度。热电偶的读数为200℃,管道内壁温度为100℃,热电偶热端的黑度为0.8，由空气流至热端的对流传热系数为46.52W/（m2·℃）,求空气的真实温度和以热电偶读数作为空气温度的测量误差。（角系数与总辐射系数的计算式见附表）解：设空气的真实温度为t，热电偶的表面积为S
空气向热电偶对流传热Q1=αS（t-200）= 46.52S（t-200）
热电偶向管壁辐射传热Q2=εC0S[(T1/100)4- (T2/100)4]
= 0.8×5.67S{[（200+273）/100]4-[（100+273）/100]4}
= 1392.45S
达到热平衡时Q1=Q2，46.52S（t-200）= 1392.45S
∴t = 229.93℃
误差δ=│200-229.93│/229.93 = 13 %
10．某平壁厚度为0.37 m,内表面温度t1为1650℃,外表面温度t2为300℃,平壁材料导热系数λ= 0.815 + 0.00076t（式中ｔ的单位为℃,λ的单位为W／(ｍ·℃）。若导热系数可取平均值计算时，求平壁的导热热通量。
解：平壁的平均温度为t m=（t1+ t2）/2 =（1650 + 300）/2 = 975℃
λ= 0.815 + 0.00076t = 0.815 + 0.00076×975 = 1.556 W／(ｍ·℃)
导热热通量W/m2
11．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100 mm，其导热系数分别为0.9 W/（ｍ·℃）及0.7 W/（ｍ·℃）。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm,导热系数为0.06 W/（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℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？
解：设单位面积炉壁的热损失为q（q = Q/S），加保温层前，是双层平壁的热传导
W/m2
加保温层后，是三层平壁的热传导
W/m2
热损失减少的百分数（q1– q2）/q1=（2240 - 707）/2240 = 68.4%
12．外径为426 mm的蒸气管道,其外包扎一层厚度为426 mm的保温层,保温材料的导热系数可取为0.615 W／(ｍ·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃,保温层的外表面温度为38℃,求每米管长的热损失。
解：由已知r2= 0.426/2 = 0.213 m，r3= 0.213 + 0.426 = 0.639 m
每米管长的热损失W/m
13．在列管换热器中，水以1.2 m/s的速度流过内径为25 mm，长为5 m的管束。若管内壁平均温度为50℃，水的进口温度为20℃,求水的出口温度。管壁对水的平均对流传热系数为4850 W／(ｍ2·℃)，热损失可忽略，水的密度取为1000 kg/m3，比热为4.187 kJ/(kg·℃)。解：设水的出口温度为t2
换热器一根管子的传热面积S =πdl = 3.14×0.025×5
流通截面积A =πd2/4 = 3.14×0.0252/4
由热量衡算和对流传热速率方程得 Q = WcCpc(t2-t1) =αS[t W- (t1+t2)/2]
即π/4×0.0252×1.2×1000×4.187×1000（t2-20)
= 4850×3.14×0.025×5[50-(20+t2)/2] 解得t2= 36.7℃
14．某列管换热器由Φ25×2.5 mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知管内侧空气的αi为50 W／(ｍ2·℃),管外侧的α0为1000 W／(ｍ2·℃),钢的λ为45 W／(ｍ·℃)。求Ｋ及按平壁计的总传热系数。
解：基于管外表面积的总传热系数
K = 38.37 W／(ｍ2·℃)
按平壁计算时
，K = 47.62 W／(ｍ2·℃)
15．一单程列管式换热器,由直径为Φ25×2.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动,流量为1.25 kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃),管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
解：由总传热速率方程式Q = K O S OΔt m
式中Q = W h C ph（T1– T2）= 1.25×1.9×103×（80 - 30）= 118.8 kW
kW／(ｍ2·℃)
℃
∴ m2
16．在一传热外表面积S0为300 m2的单程列管换热器中，300℃的某气体流过壳方被加热到420℃。另一种560℃的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为10000 kg/h，平均比热为1.05 kJ／（kg·℃）。求总传热系数K0。
解：换热器的传热量Q = W c C pc（t2– t1）=（10000/3600）×1050×（420 - 300）
= 3.5×105 W
热气体出口温度Q = W h C ph（T1– T2）
即3.5×105 =（10000/3600）×1050×（560 – T2）
解得T2= 440℃
流体的平均温度差∵ ＜2
∴℃
W／(ｍ2·℃)
17．用平板法测定材料的导热系数，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，
同时在板之间两侧均用热电偶测量其表面温度。所测固体的表面积为0.02 m2，材料的厚度为20 mm。现测得电流表的读数为2.8Ａ，伏特计的读数为14Ｖ，两侧温度分别为280℃和100℃，求该材料的导热系数。
解：平板的导热速率方程式
其中Q = IV = 2.8×14 = 39.2 W
∴ W/（ｍ·℃）【例4-1】某平壁厚度b=0.37m，内表面温度t1=1650℃，外表面温度t2=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℃
平壁材料的平均导热系数
W/（m·℃）
导热热通量为：
W/m2
设壁厚x处的温度为t，则由式4-6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4-5得
或－q d x=（0.815+0.0076t）d t
积分
得（a）
W/m2
当b=x时，t2=t，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】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
此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：
W/m2
加保温层后单位面积炉壁的热损失为
此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：
故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：
【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：r2=0.07m t2=390℃t3=40℃
先求保温层在平均温度下的导热系数，即
W/（m·℃）
（1）保温层温度将式（4-15）改写为
得r3=0.141m
故保温层厚度为
b=r3－r2=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
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℃下的物性可由附录查得：
密度ρ=860kg/m3；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
m/s
以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故
W/（m2·℃）
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′
W/（m2·℃）
【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=（10+50）=30℃
查得空气在30℃时的物性如下：
μ=1.86×10-5Pa·s ρ=1.165kg/m3
λ=2.67×10-2W/（m·℃）c p=1kJ/（kg·℃）
所以
空气流过10排错列管束的平均对流传热系数为：
=55W/（m2·℃）
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/（m2·℃）
【例4-6】热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m2·℃），冷却水在管内流过，
α1=1000W/（m2·℃）。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
W/（m2·℃）
可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。
②
传热系数增加了82.4%。
③
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（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αh=230W/（m2·K），水的对流传热系数αc=290W/（m2·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℃，比热容c ph=1.86×103J/（kg·K）
苯的流量W h=2000kg/h，水的平均温度℃，比热容c pc=4.178×103J/（kg·K）。热量衡算式为
（忽略热损失）
热负荷W
冷却水消耗量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=45W/（m·K）
=4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3
=7.54×10－3m2·K/W
K i=133W/（m2·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 ℃
传热面积m2
逆流操作80 50 ℃
传热面积m2
因。
③逆流操作S i=6.81m2，℃
设冷却水出口温度为t'2，则
80 50 ，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kg/h
逆流操作比并流操作可节省冷却水：
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/（m2·K）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m2·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T1=120℃，T2=80℃，t1=15℃，t2=90℃，
α1=50W/（m2·K），α2=2000W/（m2·K），
（a）
水量增加后
（b）
或（c）
（d）
式（c）代入式（d），得（e）
由式（c）与（e）得t'2=61.9℃ T'2=69.9℃
②即传热速率增加了25%。
【例4-9】在一传热面积为15.8m2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/（m2·℃）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。
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
解得水的出口温度为t2=0.73(110－35)+35=89.8℃
换热器的传热量为
kW
习题
1．红砖平壁墙，厚度为500mm，一侧温度为200℃，另一侧为30℃。设红砖的平均导热系数取0.57W/（m·℃），试求：
（1）单位时间、单位面积导过的热量；
（2）距离高温侧350mm处的温度。
2．用平板法测定材料的导热系数。平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。所加热量由加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为0.02m2，其厚度为0.01m，测得的数据如下，试求：
（1）材料的平均导热系数；
（2）设该材料的导热系数为，试求和a'。
电热器材料表面温度/℃
电压/V 电流/A 高温侧低温侧
140 2.8 300 100
114 2.28 200 50
3.某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成；
耐火砖：导热系数=1.05 W/（m·℃）；
厚度b1=0.23m；
绝热砖：导热系数=0.151 W/（m·℃）
每块厚度b2=0.23m；
普通砖：导热系数=0.93 W/（m·℃）
每块厚度b3=0.24m；
若已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃，而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃，试问：
（1）绝热层需几块绝热砖？
（2）此时普通砖外侧温度为多少？
4．φ60×3铝合金管（导热系数按钢管选取），外包一层厚30mm石棉后，又包一层30mm 软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16W/（m·℃）和0.04W/（m·℃）。又已知管内壁温度为－110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？
5．空心球内半径为r1、温度为t i，外半径为r0、温度为t0，且t i＞t0，球壁的导热系数为λ。试推导空心球壁的导热关系式。
6．在长为3m，内径为53mm的管内加热苯溶液。苯的质量流速为172kg/（s·m2）。苯在定性温度下的物性数据如下：
Pa·S；w/m·K；kJ/（kg·℃）。
试求苯对管壁的对流传热系数。
7．有一套管换热器，内管为φ25×1mm，外管为φ38×1.5mm。冷水在环隙内流过，用以冷却内管中的高温气体，水的流速为0.3m/s，水的入口温度为20℃，出口温度为40℃。试
求环隙内水的对流传热系数。
8．某无相变的流体，通过内径为50mm的圆形直管时的对流传热系数为120W/（m2·℃），流体的Re=2×104。假如改用周长与圆管相等，高与宽之比等于1∶2的矩形管，而流体的流速增加0.5倍，试问对流传热系数有何变化？
9．某厂用冷水冷却柴油。冷却器为φ14×8钢管组成的排管，水平浸于一很大的冷水槽中，冷水由槽下部进入，上部溢出，通过槽的流速很小。设冷水的平均温度为42.5℃，钢管外壁温度为56℃，试求冷水的对流传热系数。
10．室内有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（Gr·Pr）=108。试问两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？
11．饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，管外壁的温度维持96℃，试求每小时冷凝的蒸气量。
又若将管子水平放，冷凝的蒸气量又为多少？
12．求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（a）很大的红砖里，砖壁温度t2=27℃；（b）截面为0.3×0.3m2的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。
13．用175℃的油将300kg/h的水由25℃加热至90℃，已知油的比热容为2.61kJ/（kg·℃），其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为0.8m2。
换热器1：K1=625 W/（m2·℃），单壳程双管程。
换热器2：K2=500 W/（m2·℃），单壳程单管程。
为满足所需的传热量应选用那一个换热器。
14．在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水在
φ25×2.5的管内中流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和苯的对流传热系数分别为0.85 kW/（m2·℃）和1.7 kW/（m2·℃），又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。
15．在一列管换热器中，用初温为30℃的原油将重油由180℃冷却到120℃，已知重油和原油的流量分别为1×104（kg/h）和1.4×104（kg/h）。比热容分别为0.52（kcal/kg·℃）和0.46（kcal/kg·℃），传热系数K=100（kcal/m2·h·℃）试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。
16．在并流换热器中，用水冷却油。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℃，设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求？设换热器的热损失可忽略。
17．一传热面积为15m2的列管换热器，壳程用110℃饱和水蒸汽将管程某溶液由20℃加热至80℃，溶液的处理量为2.5×104kg/h，比热容为4kJ/（kg·℃），试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降至72℃，若要出口温度仍为80℃，加热蒸汽温度至少要多高？
18．用20.26kPa（表压）的饱和水蒸汽将20℃的水预热至80℃，水在列管换热器管程以0.6m/s的流速流过，管子的尺寸为φ25×2.5。水蒸气冷凝的对流传热系数为104W/（m2·℃），水侧污垢热阻为6×10－4（m2·℃）/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求：（1）此换热器的总传热系数；
（2）设备操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口温度只能升至70℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。
19．今欲于下列换热器中，将某种溶液从20℃加热到50℃。加热剂进口温度为100℃，出口温度为60℃。试求各种情况下的平均温度差。
（1）单壳程，双管程
（2）双壳程，四管程
20．有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸气加热，干空气以12m/s的流速在管内流过，管径为φ38×2.5mm，总管数为200根，已知总传热系数为150 W/（m2·℃），空气进口温度为26℃，要求空气出口温度为86℃，试求：
（1）该换热器的管长应多少？
（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为φ54×2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失）。
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 =0.05 W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB =0.075 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)(22 3 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=61.3 （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0.1MPa 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， ℃
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
传热部分习题答案 1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示，用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f ,壁管温度f w T T <。试分析热电偶结点的换热方式。 解：具有管道内流体对节点的对流换热，沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射 1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/ 2 ，壁面厚δ＝2.5mm ， )./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/2。设传热壁可以看成平壁，试计算各 个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手 解： ;010526.0111== h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ; 10724.1580011423-?===h R 则λδ++= 21111 h h K ＝ )./(2 K m W ，应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm 的灰，)./(116.0K m W =λ;水侧结了一层厚为1mm 的水垢)./(15.1K m W =λ。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少 * 解：由题意得 5800115.1001.05.460025.0116.0002.09511 111 2 3322111++++= ++++= h h K λδλδλδ ＝ )./(2 K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃及 -20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解： λδA Ah A h T + +?= Φ2111 ＝ -2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为2 m ，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按 )./(2K m W 及)./(2K m W 计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小 时需带走的热量。 解：由题意得 332211212 111λδλδλδ++++-? =Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11) 2(30?+ +++-- ＝ * ×3600＝
化工原理习题及答案 第五章传热 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 2.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1000w 3.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm 4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=3.81(kw.m.K) 5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s,此时传热系数α=________________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=5.26(kw.m.K) 6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。 ***答案*** q=αA△t w.m.K 7.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 27.9K 8.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 41.6K 9.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导热对流热辐射 10.（6分）圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.αλ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd 946(w.m.K) 11.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的
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
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（ ）
《传热技术》复习题(一)参考答案 一、填空题 1、写出三种间壁式换热器的名称：套管式换热器 管壳式换热器和板式换热器。 、 2、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于传热管表面 8、列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近水蒸汽的温度，总传热系数接近空气的对流传热系数。 9、列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是强化传热和支撑管束。 10、如图所示为间壁式换热器中冷流体B与热流体A 的稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由对
流传热、热传导和对流传热三个串联的热传递环节组成，由图分析可知:α1<α2，因此若强化该传热过程，应从A 侧着手。 11、强化传热的方法之一是提高K 值.而要提高K 值,则应提高对流传热系数较 小一侧的对流传热系数。 12、有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ>第二种为λ 2、提高传热强度的主要途径是增大（C ）。 A.传热温度差； B.加热蒸汽压力； C.传热系数； D.传热面积； 3、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（D ）。 A ．普兰德准数 B ．传热单元数
C．离心分离因数ＫD．过滤常数Ｋ 4、黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的（D）无关。 A．种类；B．表面状况；C．表面温度；D．.颜色 5、在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K值接近于（B）。 A.α 蒸汽B.α 空气 6 7 8 A.内层 B.外层 C.内外层均可内外层均不可 12、用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A） A.蒸汽的温度； B.空气的出口温度； C.空气进口温度 D.空气进、出口平均温度
第四章 传热 习题 解答 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、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； 答案：Ａ、Ｃ、Ｄ； Ｂ、Ｅ、Ｆ 冷热流体流动通道的选择 a 、不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便，但U 形管式的不宜走管程； b 、腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀； c 、压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力； d 、饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，而且冷凝液容易排出； e 、被冷却的流体宜走壳程，便于散热； f 、若两流体温差大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程，以减小热应力； g 、流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜，因在壳程100 Re 即可达到湍流。但这不是绝对的，如果流动阻力损失允许，将这种流体通入管内并采用多管程结构，反而会得到更高的给热系数。 以上各点常常不可能同时满足，而且有时还会相互矛盾，故应根据具体情况，抓住主要方面，作出适宜的决定。 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 答案: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 答案：D 5、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：①加热器应置于该空间的上部； ②冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（ ）。 A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法错； B 、这两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法错； 答案：B 6、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 ； 答案：C
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 、 、
传热学第五版课后习题答案
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及 w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--?? =-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W) Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=?
1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ 铝＝237W/(m·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜>λ 铝 >λ 黄铜 >λ 钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0.
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
习 题 1. 如附图所示。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1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。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。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4 ＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δ λ T q ?= ∴1δ＝m q T T 22.01200 900 11003.1211 =-?=-λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴ W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。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 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C
求： T 1=？ 解： ∵δ λ δ λ 3 13 23 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 直径为?60×3mm 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–110o C ，绝热层外表面温度10o C 。已知软木和保 温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。 解：圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以 ()2560 160 ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q W/m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 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。若将二层材料互换位置，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：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1 111112 2114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???= + ?= + ?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??= + ?= ' 所以 25.14 5 =='='q q Q Q
【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。
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
《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
《传热技术》复习题(一)参考答案 一、 填空题 1、写出三种间壁式换热器的名称： 套管式换热器 、 管壳式换热器 和 板式换热器 。 2、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于 传热管表 面有污垢积存 的缘故。 3、用套管换热器加热内管的空气，蒸气在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸 气和空气的给热系数，需要的主要仪器有 温度计 、流量计 。 4、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 饱和蒸汽 侧流体的温度值。 5、蒸气冷凝分 滴 状冷凝和 膜 状冷凝。 6、冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T 1＝400℃，出口温度T 2 为200℃，冷气体进口温度ｔ1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 250 ℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为 240 ℃ 7、应用准数关联式求取对流传热系数时，应注意：（1） 应用范围 ；（2） 特 征尺寸 ；（3）定性温度 。 8、列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近 水蒸汽 的温度，总传热系数接近 空气 的对流传热系数。 9、列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是 强化传热 和 支撑管束 。 10、如图所示为间壁式换热器中冷流体B 与热流体A 的稳态传热 过程的温度分布曲线，该传热过程是由 对流传热 、 热传导 和 对流传热 三个串联的热传递环节组成，由图分析可知:α1 < α2， 因此若强化该传热过程，应从 A 侧着手。 11、强化传热的方法之一是提高K 值. 而要提高K 值,则应提高对流传热系数 较 小 一侧的对流传热系数。 12、有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ >第二种为 λ 作为换热器材料，应选用 第一 种；当作为保温材料时，应选用 第二 种。 13、某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失，若容器外表温度为150℃，
绪论 1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 3.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体 电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体 红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体 电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体
太阳照射：阳光辐射人体 4．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对