传热学计算练习题
1．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？(%5.68)
2．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(b= 71mm)( t=－501lnr －942)。
3．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(1272 W/（m 2·℃）)。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化(2215 W/（m 2·℃）)。
4．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(对流传热核准系数为1.02)，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(56W/（m 2·℃）)。注：(空气流过15排管束时，对流传热核准系数为1.02)
5．热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过，
α1=1000W/（m 2·℃）。冷却管外径d o =16mm ，壁厚b=1.5mm ，管壁的λ=40W/（m·℃）。试求：
①总传热系数K o ；(80.8W/（m 2·℃）)
②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了82.4%)
③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了6%)
6．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/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；(1335 kg/h)②并流和逆流操作时所需传热面积(并流6.81 m 2，逆流5.83 m 2)；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(46.6℃，846 kg/h)，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
7．有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m 2·K ）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m 2·K ），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；(t'2=61.9℃，T '2=69.9℃)②传热速率Q'比原来增加了多少？(25%)
8．为了得到热水，0.361 MPa (t s =140℃) 的水蒸气在管外凝结（如图3所示），其表面传热系数29500W/(m K) o h 。冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s ，黄铜管外径为18mm ，壁厚为1.5mm ，
导热系数为132W/(m K)λ=，盘管的弯曲半径为90mm 。冷水进换热器时的温度为o 25C ，加热到o 95C 。试求所需的换热面积(2m 184.0)及盘管长度(3.25m)。不计管内入口效应修正及温差修正。
附注：(1)管内湍流强制对流换热实验关联式为：
n f f Pr Re Nu 8.0
023.0= (流体被加热n=0.4；流体被冷却n=0.3)
(2)60o C 时水的物性：ρ＝983.1 kg/m 3, c p =4.179 kJ/(kg ∙K)，λ=65.9×10-2 W/(m ∙K)，
ν=0.478×10-6 m 2/s ， Pr=2.99；弯管修正系数：3)(3.101R d c R +=
9．一个壳侧为一程的壳管式换热器用来冷凝7 355Pa 的饱和水蒸气，要求每小时内冷凝18kg 蒸汽。进入换热器的冷却水的温度为250C ，离开时为350C 。设传热系数为)/(842
K m W k ⋅=，问所需的传热面积是多少？(0.74m 2)
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10．已知：在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度100,=t ℃出口温度为80,,=t ℃，
管外流过冷水，进口温度20,2=t ℃，出口温度70,,2=t ℃，总换热量KW 350=Φ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的管子。管壁导热系数()k m w */40=λ，管外流体的表面传热系数()k m w h */15000=，管内流体为一个流程。管子内、外表面都是洁净的。求：所需的管子长度。(2.80m)
11．如下图所示，有一稳定导热的平壁炉墙，墙厚240mm ，导热系数λ＝0.2W/m ℃，若炉墙外壁温度ｔ3＝45℃，为测得炉墙内壁温度ｔ1，在墙深 100mm 处插入温度计，测得该处温度ｔ2＝ 100℃，试求炉墙内壁温度ｔ1。(177℃)
12．水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。现将管内径减半，则管内对流传热系数为原来的多少倍？(3.482倍)
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14实际测得通过炉壁的热损失为300 W/m 2，分析原因并计算附加热阻(2.83m 2·℃/W)。
