化工原理少学时和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案25传热过程计算共51页

(完整)大学化工原理(少学时)简答题考试复习试题库一、简答题1。

筛板塔的气液接触状态有哪三种？各有什么特点?答：筛板塔的气液接触状态有三种：鼓泡接触、泡沫接触与喷射接触。

鼓泡接触的特点：气量低,气泡数量少,液层清晰,气相为分散相,液相为连续相。

泡沫接触的特点:气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间,气相为分散相，液相为连续相。

喷射接触的特点:气量很大,液体以液滴形式存在，相际接触面积为液滴表面，气相为连续相,液相为分散相.2. 简述填料塔载点、泛点的概念。

载点：液体流量一定,气速增大至某一值时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用,使液膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。

开始发生拦液现象时的空塔气速称为载点气速，压降-气速曲线上载点气速对应的点称为称为载点。

泛点:液体流量一定，气速增加很小便会引起压降的剧增,此现象称为液泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速，压降—气速曲线上泛点气速对应的点称为称为泛点。

801、蒸馏的目是什么？蒸馏操作的基本依据是什么？答案:将液体混合物加以分离,达到提纯或回收有用祖坟的目的。

基本依据是借混合液中各组分挥发度的差异而达到分离目的。

802、双组分汽液两相平衡共存时自由度为多少?答案：双组分分离时平衡物系的自由度为2。

803、分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。

答案：回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费最低）,但无产品取出，对工业生产无意义;最小回流比时，需要无限多理论板层数,设备费为无限大，随回流比加大，TN降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、换热设备等加大,且操作费加大。

操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1。

1～2）minR。

804、为什么1α=时不能用普通精馏方法分离混合物？答案：相对挥发度α是指混合液中两组分挥发度之比。

44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
化工原理(少学时)课件和辅 导教程考试重点例题复习题 及课后答案传热过程的计算
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温
42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚
43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！

——层流内层为传递过程的主要阻力 Re越大，湍动程度越高，层流内层厚度越薄。
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2. 边界层的分离
B S
A
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A →C：流道截面积逐渐减小，流速逐渐增加，压力逐渐减小（顺压梯度）； C → S：流道截面积逐渐增加，流速逐渐减小，压力逐渐增加（逆压梯度）； S点：物体表面的流体质点在逆压梯度和粘性剪应力的作用下，速度降为0。 SS’以下：边界层脱离固体壁面，而后倒流回来，形成涡流，出现边界层分离。
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边界层分离的必要条件： 流体具有粘性； 流动过程中存在逆压梯度。
边界层分离的后果： 产生大量旋涡； 造成较大的能量损失。
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流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时,管截面上
质点的速度随半径的变化关系。 一、层流时的速度分布
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由压力差产生的推力
pr 2
流体层间内摩擦力
.
.
F A d u (2rl) d u
dr
dr
.
( p1
p2 )r 2
(2rl )
du dr
.
d u p r
进口段长度：
层流： 湍流：
x0 d 0.05 Re x0 d 40 ~ 50
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湍流流动时：
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湍流主体：速度脉动较大，以湍流粘度为主，径向传递因速度的脉动而大大强化； 过渡层：分子粘度与湍流粘度相当； 层流内层：速度脉动较小，以分子粘度为主，径向传递只能依赖分子运动。
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u P R2 P ( d )2

1.如附图所示。

某工业炉的炉壁由耐火砖 ?1= (m ・K)、绝热层 炉(m ・K)及普通砖 拆(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 G 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：X 1=m-K, ?2=m ・K, 2m ・K, T 1= 1100 °C, T 2= 900 °C, T 4 = 50°C, 3 = 12cm , q = 1200W/m 2, Rc= 0求：1 =2 =解： T-q2.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 °C 。

求内壁温度t 1。

设炉壁由单层均质材料组成。

已知：T 2=300°C, T 3=50°C1100 90012000.22m又••• q900 50 0.12 12000.930.579m 2 K /W1.32T T 42 T 2T 4 3 2q30.10m习题2附图其中 r i =30mm , r 2=60mm , r 3=160mm 所以2 100 10丄ln60丄in 型0.043 300.076025W/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 ?2=2 入由导热速率方程知bbbb5 b 1 S m12S m21 d m1L2 1 2d m1 L4 1两层互换位置后Qttd m 丄所以q_1.25求： T i =T i = 2(T 2— T 3)+T 3=3 X (300-50)+56= 800 °C3.直径为60 X 3mml 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。

r 2 Q ln 2 l (t1 t2) r 1
式中 Q ── 热流量或传热速率，W或J/s；
── 导热系数，W/(m· ℃)或W/(m· K)；
t1,t2 ── 圆筒壁两侧的温度，℃；
( 1 at ) 0
式中 0, ── 0℃, t℃时的导热系数，W/(m· K)；
a ── 温度系数。
对大多数金属材料和液体a < 0 ，t 对大多数非金属材料和气体a > 0 ， t
8
2)液体 • 金属液体 较高，非金属液体 低，水的 最大。 • 一般来说，纯液体的大于溶液 • t （除水和甘油） 3)气体 • t 气体不利用导热，但可用来保温或隔热。
t t t t t 总推动力 b R 总热阻 b A A
i i i 1 i
t1 tn1 t1 tn1 ＝ n 推广至n层： Q＝ n bi Ri A i 1 i i 1


18
各层的温差
b 3 1 b 2 b t t : t t : t t : : R : R : R 1 2 2 3 3 4 1 2 3 A A A 1 2 3
9
绝热材料的:
一般呈纤维状或多孔结构，密度小，则含空气多。 如果密度太小，空隙尺寸太长，其中空气的自然对 流与辐射作用增强，反而使增大。 如冬天晒注意：
( 1 at ) 0
λ随温度发生变化，在传热过程中如何求解？ 1.先求取最高、最低温度下的λ，再平均； 2.先求取平均温度，再计算平均温度下的λ。
Q
不同温度的等温面不相交。
3
t-t
(2)温度梯度
t+t
t

q=
K
ϕ n
+
qe2
− qe 成正比例关系，例如，转速愈快，生产能力愈大，而滤饼愈薄。
第四章 吸收
问题 1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 答 1．吸收的目的是分离气体混合物。
基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。 问题 2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性? 答 2．溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。 溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。 问题 3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系? 答 3．m=E/P=HCM/P，m、E、H 均随温度上升而增大，E、H 基本上与总压无关，m 反比于总压。 问题 4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种? 答 4．级式接触和微分接触。 问题 5. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关 系? 答 5．D 气∝T1.81/P，D 液∝T/μ。 问题 6. 传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别? 答 6．表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从 k∝D 推进到 k∝ D0.5。 问题 7. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制? 答 7．mky<<kx 时，气相阻力控制；mky>>kx 时，液相阻力控制。 问题 8. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式? 答 8．①G、L 为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。 问题 9. 吸收塔高度计算中，将 NOG 与 HOG 分开, 有什么优点? 答 9．分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。 问题 10. 建立操作线方程的依据是什么? 答 10．塔段的物料衡算。 问题 11 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题? 答 11．完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比即最小液气比，其值大小取决于相 平衡和物料衡算。无。 问题 12. 有哪几种 NOG 的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求 NOG 的条件各是 什么? 答 12．一般有三种方法：对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。 前两种方法的应用条件是相平衡线是直线和过原点的直线。 问题 13. HOG 的物理含义是什么? 常用吸收设备的 HOG 约为多少?

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流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 ➢ 体积流量
以体积表示 qv——m3/s或m3/h ➢ 质量流量
以质量表示 qm——kg/s或kg/h。
二者关系： qm qv
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流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv
m/s
A
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究
流体。
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自由程 (free path)
在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。
平均自由程（mean free path）
在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
dy
μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。
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牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；
非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 :
流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ又称为动力粘度。
运动粘度
粘度μ与密度ρ的之比。 m2/s
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位
SI制：N/m2或Pa；
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或以流体柱高度表示 ： p gh
注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。

第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算
7.2.1 湿物料中含水量
一、干燥过程的物料衡算 （一）物料含水量的表示方法
（1）湿基含水量 w [kg水/kg湿物料]
湿物料中水分质量 w 湿物料总质量
（2）干基含水量 X [kg水/kg干物料]
湿物料中水分质量 X 湿物料中绝干物料质量
三、两者关系 w X 1X
令：
l(I2I1)H I22 H I11
qG W 2cw(21)qL
则有： H I2 2 H I11cw1qDq
(cw1qD) ：外界补充的热量及湿物料中被汽化水分
带入的热量；
q ：热损失及湿物料进出干燥器热量之差。
等焓过程：
I2 I1
0
cw 1qDq0
等焓过程又可分为两种情况，其一
qL 0 无热损失
G W2 cw(2 1)0 湿物料不升温 2 1
qD 0 干燥器不补充热量
cw1 0 湿物料中汽化水分带入的热量很少
空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热， 而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气 焓值不变。
其二
若 cw1qDq
即：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热 量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵 消，此时，空气的焓值也保持不变。 以上两种干燥过程均为等焓干燥过程。
2.
t
0、t
一定时，
2
t1 h
3. 回收废气中热量
Байду номын сангаас
4. 加强管道保温，减少热损失
谢谢观看！
第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算721湿物料中含水量一干燥过程的物料衡算一物料含水量的表示方法1湿基含水量wkg水kg湿物料湿物料总质量湿物料中水分质量2干基含水量xkg水kg干物料湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量物料衡算干燥的物料衡算含水量干燥前后物料的湿基量流量进入干燥器的湿物料质量流量湿物料中绝干物料的质kgkg水量湿物料和产品的干基含水分的水分量湿物料在干燥器内蒸发kgkgkgkgkgkgkg单位空气消耗量单水分消耗的干空气量蒸发3空气消耗量二热量衡算

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三、传热的三种基本方式 热的传递是由于物体内或系统内的两部分 之间的温度差而引起的，净的热流方向总 是由高温处向低温处流动。根据传热机理 不同，热的传递有三种方式：热传导、热 对流和热辐射
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热传导： 热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分 向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一 个与它直接接触的低温物体传热的过程。导热是静 止物体的一种传热方式，不依靠物质的宏观位移。 热传导在气、液、固中均可以进行，但传导的 机理不同。金属--自由电子的扩散运动；非金属和 大部分液体（除水银等）——晶格振动和分子碰撞； 气体———分子不规则热运动。 如：一根铁棒一端放在火炉上烧，热量会通过 铁棒传递到另一侧，但无物质的宏观位移。
缺点：
•设备体积大 •冷 热 流 体 交 替 流 过 壁面，有一定程度的 混合 返回
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高温流体
五、 几个术语 1.稳态传热和非稳态传热 稳态传热：在传热系统中各点的温度分布不随时间 而改变的传热过程；稳态传热时各点的热流量不随 时间而变，连续生产过程中的传热多为稳态传热。 非稳态传热：传热系统中各点的温度既随位置又随 时间而变的传热过程。
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3.换热器热负荷: 生产上要求流体温度变化吸收或放出的 热量 对于间壁式换热器，假设换热器绝热良好， 热损失忽略不计，则单位时间内换热器中热 流体放出的热量等于冷流体吸收的热量。 无相变时 显热 Q=qm1Cp1(T1T2)=qm2Cp2(t2-t1)
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恒压比热Cp: 恒压条件下，单位质量的物质升高或降低1℃所需（放 出）的热量，KJ/Kg.℃。取平均温度下的数值计算。 有相变时（蒸汽冷凝、液体沸腾） 相变热Q=qmr r:汽化潜热，KJ/Kg。 如热流体是饱和蒸汽，在换热器中冷凝后，冷凝液温度 T2低于饱和温度T1。 则 Q=qm1[r+Cp1(T1-T2)]=qm2Cp2(t2-t1)

（4）输送机械 W。 选择适宜流速
2013-6-2
确定经济管径
3
（2）操作型计算
已知：管子d 、、l，管件和阀门 ，供液点z1、p1，
需液点的z2、p2，输送机械 W；
求：流体的流速u及供液量qv。 已知：管子d、 l、管件和阀门 、流量qv等，
求：供液点的位置z1 ；
或供液点的压力p1；
h A
B
H R
2013-6-2
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物性、一定时，需给定独立的9个参数，方可求解 其它3个未知量。
2013-6-2 2
（1）设计型计算
设计要求：规定输液量qv，确定一经济的管径及供
液点提供的位能z1(或静压能p1)。 给定条件： （1）供液与需液点的距离，即管长l； （2）管道材料与管件的配置，即及 ；
（3）需液点的位置z2及压力p2；
（2）下游阻力的增大使上游压力上升； （3）上游阻力的增大使下游压力下降。 可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化， 因此必须将管路系统当作整体考虑。
2013-6-2
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例1-13 (作业1-14) 粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品 自容器A流过内径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞口， 液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长 20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀 前后的压力表读数分别为88.2kPa和44.1kPa 。现将阀门打开 至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求： （1）管路中油品的流量； （2）定性分析阀前、阀后的压力表的读数有何变化？
2013-6-2 1
二、管路计算
基本方程：
连续性方程：
柏努利方程：
2 qv d u 4

在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程
p1
2 p0 u 0 u12 z1 g z0 g 2 2
p1 p 0 ( z 0 z1 ) g
2018/8/11

2
2 (u 0 u12 )
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( p1 p 0 ) A f A f ( z 0 z1 ) g A f
CR相同,同刻度时
qv 2 qv1
1 ( f 2 ) 2 ( f 1 )
式中：1——标定流体；
2——被测流体。
气体转子流量计
qv 2 qv1
1 2
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2018/8/11
三、安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出， 安装支路，以便于检修。 （ 2 ）读数方便，流动阻力很小，测量 范围宽，测量精度较高； （ 3 ）玻璃管不能经受高温和高压，在 安装使用过程中玻璃容易破碎。
小结
2 u2 A2 （稳定流动） g z 1 z 2
2 u1 d 12 u 2 d 2 （圆管内） 2 u12 p1 u2 p2 he gz 2 hf 机械能衡算方程： gz1 2 2
u1 A1 u 2 A2 （不可压缩流体）
64 层流： l u h Re f 要求能够进行 阻力计算式： 直管 d 2 管路计算及分 湍流： f Re, d 2 析： 2 入 0 .5 u le u 简单管路 局部 h f 或hf 2 出 1 d 2
质量流量
qv u0 A0 C0 A0

qm C0 A0 2Rg ( 0 )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
2018/8/11 8

化工原理考试题答案一.填空题1. R >R >R Q =Q =Q2. 1/K =1/α +bd/λd +1d /α d ；946(w.m .K )3. F1=127×4π×0.038=60.6mF2=127×4π×0.032=51.1m4. 提高壳程流体的流速, 使壳程对流传热系数提高, 园缺形（弓形）,园盘和环形二.选择题1. A. C.2. A∵mc(t -t ）=KA△tmc(t -t ）=KπdL{[（T-t ）-（T-t ）]/[ln(T-t ）/（T-t ）]} 上式可简化为mc/K πd =L/[ln（T-t ）/（T-t ）此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln（T-t ）/（T-t ）也增大一倍，而T，t 均恒定，故t 必增大四.问答题1. 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。

则此时给热系数较小。

当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。

所以流体的传热，多在湍流情况下进行。

2. 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。

对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。

3. 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。

在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。

炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。

五.计算题1. 按多层圆筒导热ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））将ｒ ＝0.06m,ｒ ＝0.055m，ｒ ＝0.06＋δλ ＝0.07w/(m·K),λ ＝45w/(m·K)，ｑ ＝60w/mt ＝110℃,t ＝20℃代入上式60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ /0.06)/(2π×0.07))=90/(0.00031+(lnｒ +2.813)/0.4398)解得ｒ ＝0.116m,δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm注：本题可简化不计管壁热阻。

化工原理传热习题答案化工原理传热习题答案传热是化工过程中非常重要的一环，它涉及到物质的能量交换和传递。

在化工工程中，我们常常需要计算传热过程中的各种参数，以便优化工艺和提高生产效率。

下面，我们将针对一些典型的传热习题进行解答，帮助读者更好地理解传热原理。

1. 一个半径为0.2 m的球形反应器，内部填充有固体颗粒，其表面温度为200 ℃，环境温度为25 ℃。

假设传热系数为10 W/(m2·℃)，求反应器表面每秒钟散失的热量。

解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。

传热面积A可以通过计算球的表面积得到，即A=4πr^2。

代入半径r=0.2 m，可以求得A=0.502 m^2。

温差ΔT可以通过环境温度和表面温度的差值得到，即ΔT=200-25=175 ℃。

将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=10×0.502×175=876.75 W。

所以，反应器表面每秒钟散失的热量为876.75 W。

2. 一根长度为1 m、直径为0.05 m的圆柱形管道，内部流体温度为150 ℃，外部环境温度为30 ℃。

假设传热系数为50 W/(m2·℃)，求管道内部每秒钟传递的热量。

解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。

传热面积A可以通过计算圆柱形管道的表面积得到，即A=2πrh+πr^2，其中h为管道的长度，r为管道的半径。

代入长度h=1 m，半径r=0.05 m，可以求得A=0.471 m^2。

温差ΔT可以通过内部流体温度和外部环境温度的差值得到，即ΔT=150-30=120 ℃。

将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=50×0.471×120=2826 W。

所以，管道内部每秒钟传递的热量为2826 W。

（３） α ＜１，Ｅ＜Ｅb，即在任何温度下， 各种物体中以绝对黑体的发射能力为最大。
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四、两固体间的辐射传热
（一）辐射传热速率的计算
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从高温物体1传给低温物体2的辐射传热系数：
Q12
C12A[(1T010)4
( T2 )4 ] 100
式中
Q1-2—辐射传热系数；W C1-2—总辐射系数；W/(m2·K4)（与两壁面的黑度以及 黑体的辐射系数有关）
间内，在某一波长λ下单位波长间隔向空间辐射的 能力，以E表示，单位W/（m3·μm）。
E ＝dE/d 黑体的单色辐射能力用符号Eb 表示。
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对任一波长，灰体的单色辐射能力与黑体的单 色辐射能力之比均等于灰体的黑度，即：
E 定值
Eb
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三、克希霍夫定律
E
E Eb αEb
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热辐射的特点：
• 能量传递的同时还伴随着能量形式的转换； • 不需要任何介质，可在真空中传播。
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热 名称 辐 紫外线 射 可见光 线 红外线
波长λ， μm 0.1～0.38 0.38～0.76 0.76～1000
•大部分能量集中在0.76～20μm
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（二） 吸收率、反射率与透过率
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（四）固体、液体与气体的热辐射特点
固体、液体： 透过率τ=0 吸收率α+反射率ρ=1 固体和液体向外发射热辐射线和吸收投射 来的热辐射线都是在物体表面进行的，因 而，其表面情况对热辐射的影响较大。
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气体：
气体的辐射和吸收是在整个气体容积内进行 的，气体容积发射的热辐射能也是整个容积 内气体分子发射的热辐射能的总和。

白体（镜体）：ρ＝1， 即表示全部反射辐射能。如表面磨光的铜，反 射率可达到0.97
黑体：α＝1 即物体全部吸收投射来的各种波长的热辐射能。
（四）固体、液体与气体的热辐射特点
固体、液体： 透过率τ=0 吸收率α+反射率ρ=1 固体和液体向外发射热辐射线和吸收投射 来的热辐射线都是在物体表面进行的，因 而，其表面情况对热辐射的影响较大。
ε =E/Eb
E－实际物体的辐射能力，W/m2 Eb －黑体的辐射能力， W/m2 ε －黑度


E
b
(
T 100
)4

E

C
b
(
T 100
)4
或E C( T )4 100
C－实际物体的辐射系数，
C＝ 5.67εW/(m2·K4)
黑体的辐射能力：
Eb

C
b
(
T 100
)4
（2）温度：金属的黑度常随温度的升高而 略增大；
（3）表面状况（粗糙度、氧化程度）：对 同一金属材料，粗糙表面的黑度较大；氧 化表面的黑度常比非氧化表面高一些。
3.灰体（gray body）
物体的单色辐射能力：辐射物体单位面积在单位时 间内，在某一波长λ下单位波长间隔向空间辐射的 能力，以E表示，单位W/（m3·μm）。
实际物体的辐射能力：
E

C
b
(
T 100
)4＝C( T )4 100
2.黑度ε
在同一温度下，实际物体的辐射能力E恒小于 黑体的辐射能力Eb,ε<1。黑度表示实际物体的 辐射能力接近黑体辐射能力的程度，实际物体 的黑度越大，其辐射能力就越大。
影响因素：（自身状态）

5、废热锅炉由φ25mm×2.5mm的锅炉钢管组成， 管外为水沸腾，绝对压强为2.8 MPa，管内走合 成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化 气一侧αi = 250 W /（m2· ℃），水侧αo= 10000 W /（m2· ℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 TW及tW。
5、在列管式换热器中，用饱和水蒸汽将空气由 10℃加热到90℃，该换热器由38根φ25×2.5ｍｍ、 长1.5ｍ的铜管构成，空气在管内作湍流流动，其 流量为740Kg/h，比热为1.005×103J/Kg.℃，饱和 水蒸汽在管间冷凝。 已知操作条件下的空气对流 传热系数为70W/m2℃，水蒸汽的冷凝传热系数为 8000W/m2.℃,管壁及垢层热阻可忽略不计。 A)试确定所需饱和水蒸汽的温度； B)若将空气量增大25％通过原换热器，在饱和水 蒸汽温度及空气进口温度均不变的情况下，空气能 加热到多少度？（设在本题条件下空气出口温度有 所改变时，其物性参数可视为不变）
C R2
ms 2 c p 2 ms1c p1
t 2 t1 2 T1 t1
1 exp[ NTU 2 (1 C R 2 )] 逆流： 2 C R 2 exp[ NTU 2 (1 C R 2 )]
并流： 2
1 exp[ NTU 2 (1 C R 2 )] 1 CR2
2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的值
3）K沿管长不变化。
4）热损失忽略不计。
t1 t 2 t m t1 ln t 2
t1 T 1t 2
t 2 T2 t1
T1 t1 t t2 dt dA dT
T T2
t
t1
t2
A
1）也适用于并流

化工原理—传热复习题及答案化工原理—传热复习题及答案一、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；C2、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、F3、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、E4、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D5、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；C6、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；B7、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；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（）。