当前位置：文档之家 › 传热习题课.ppt

传热习题课.ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：136.50 KB
  • 文档页数：24

下载文档原格式

  / 24

合集下载

化工原理传热习题课

化工原理传热习题课
K：不变。
Q
t2
t m
练习3： 无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热， 今若将单管程变成双管程，而其它操作参数不变， 试定性分析K、Q、T2、t2、tm的变化趋势。
t1 T2 T1 t2
答： u , h1 , K ，
T2 , t 2 , t m , Q
双管程列管式
套管式
K： K 不变 Q： Q 排除法
t2 h1、h2不变 T2： T2 t m t m
t2：
T1 T2
0
A
练习2： 在一列管式换热器中用饱和水蒸汽预热某有机溶液（无相 变），蒸汽走壳程，今若蒸汽压力变大，而其它操作参数 不变，试定性分析K、Q、t2、tm的变化趋势。
蒸汽温度 T
h2=3.5kW/m2K cp=4.187 kJ/kgK 216kg/h
Q 8.4 kJ s
油 216kg/h T1=150℃ cp=2.0 kJ/kgK， h1=1.5 kW/m2K
T 2=80℃ t1=20℃
t2 53.4C
K 0.894kW m 2 K (以外表面为基准)
tm，并
解：（1）Q w r 2100 2232 1302kw 凝 3600 Q 1302 Q wct W＝ ＝ ＝4.146kg/s ct 4.187 90－ 15 （ 2）
A实 85.4m
2
A需 A实
换热面积够用
四管程列管式
【例7-5】(P) 在一逆流换热器中将热气体从150℃冷却 至60℃，气体流经管内，冷却剂为水，温度从15℃升 至35℃，气侧给热系数为50W /(m2· ℃)，水侧给热系数 为5000W /(m2· ℃), 现工厂扩大生产能力，气体的流量 增加25%，冷却水的进口温度不变，忽略管壁和污垢 热阻，试求： ⑴ 冷却水的流量不变，气体的出口温度和冷却水 的出口温度； ⑵ 气体流量增加后，拟通过调节冷却水的流量以 使气体出口温度保持在60℃不变，调节后水的流量 和冷却水的出口温度。

第二章传热PPT课件

第二章传热PPT课件

.
14
例：内径为25.4mm，外径为50.8mm的不锈钢管，其热 导率为21.63w/(m.k).外包厚度为25.4mm的石棉保温层， 其热导率为0.2423w/(m.k).管的内壁面温度为538℃，保 温层的外表面温度为37.8℃,计算钢管单位长度的热损失 及管壁与保温层分界面的温度。
解：r已 10.知 02/524 0.01m 2r72,0.05/028 0.02m 54, r3 r2b0.02 504 .025 04.05m 0λ 8121.6W 3 /(K m), λ 20.24W 23/(K m); T1538CT,337.8C。
H/V0.72 /1.5 13 L/d00.72 /1.5 13 2/0.01 5 /41.61
H1.61 V1.6 1 53 8 80 6w 6/m 22k
W1 s.6 1 0.010 5 .02k4/g .s2
33
2.2.8 沸腾传热
液体与温度高于其 饱和温度的壁面接 触被加热汽化、并 产生气泡的过程称 为液体沸腾或沸腾 传热。
2
定性尺寸： di 0.02m
（2）查取定性温度下的物性。
9 9.75k g/m3,8 0 .1 21 05p as,
Cp 4.17k4J/(kgk),
0.617 w/1(mk)
.
30
（3）计算水的对流传热系数
L 3 15060 di 0.02
Re
diu
0.021995.7 80.12105
2.49104
（1）单位管长的热损失Q/L
Q /L 2 π1( T T 3) 2 3.1 4 3.8 (7 )53 8 1 0W 86 1ln r21ln r3 1ln 0.0 215l4 n 0.0508

《传热学》习题课(辐射换热)

《传热学》习题课(辐射换热)

第九章 辐射换热的计算—复习题
• 5. 什么是一个表面的自身辐射、投入辐射及 有效辐射？有效辐射的引入对于灰体表面系 统辐射换热的计算有什么作用？ 答：自身辐射：物体从一个表面由于自身的 辐射性质而发射出动的辐射。 投入辐射：单位时间内投射到表面的单位面 积上的总辐射能。 有效辐射：单位时间内离开表面单位面积的 总辐射能。 作用：避免了在计算辐射换热时出现多次吸 收反射的复杂性。
第八章 热辐射基本定律及物体的 辐射特性—习题
• 8-11 把地球作为黑体表面，把太阳看成是 T=5800K的黑体，试估算地球表面的温度。 已知地球直径为1.29×107m，太阳直径为 1.39×109m，两者相距1.5×1011m。地球对 太空的辐射可视为对0K黑体空间辐射。 4 4 T 5800 • 解： Eb1 C0 5.67
第八章 热辐射基本定律及物体的 辐射特性—习题
• 8-1 一电炉的电功率为1kW，炉丝温度为 847℃，直径为1mm。电炉的效率（辐射 功率与电功率之比）为0.96。试确定所需 炉丝的最短长度。 4
T 0.96 1000 • 解： 0.96 E 0.96C b 0 dl 100 0.96 1000 l 3.425m 4 1120 3 10 5.57 100
第九章 辐射换热的计算—复习题
• 6. 对于温度已知的多表面系统，试总结求解 每一表面净辐射换热量的基本步骤。 答：温度已知时，发射率、辐射能可求出。 可采用网络法或数值方法求解。 但首先应计算出每个面的辐射能Ebi发射率εi， 解系数Xi,j。然后再计算各表面的有效辐射Ji， 最后由 Ebi J i 确定每个表面的净辐射换热 i 1 i 量。
《传热学》习题课（辐射换热）

第五章 传热142页PPT

第五章 传热142页PPT

Q t1 t4 t4 t0
3
bi iA
i1
1 A
t1tLeabharlann t03 bii1
iA
1 A
总推动力 总热阻
牛顿冷Q 却 A 定 t4 律 t0：
《化工原理》电子教案/第五章
Q
t0
t4
11
四、一维圆筒壁稳态热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源） 特点：属一维导热，A常数， Q为常数， q常数
目录
第三节 对流传热
一、实验法求 二、各种情形下的经验式
（一）无相变 1、管内层流 2、管内湍流 3、管外强制对流 4、自然对流
（二）有相变 1、冷凝 2、沸腾
对流传热系数小结
的数量级
1
化工原理》电子教案/目录
目录
第四节 间壁式换热器的传热
一、换热器简介 二、间壁式换热器的传热过程分析 三、间壁式换热器的传热过程计算
0
r
bi i Ami
i1
教材更正：
b1 b2 b3
P141例5-4中每米管长的热损失计算式左边应
为Q，不应为Q/L，单位应为W，不应为W/m。
15
《化工原理》电子教案/第五章
四、一维圆筒壁稳态热传导
思考2： 气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在
层流流动的物质内部
机理： 气体---靠分子或原子的无规则若运动；
固体---金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动 液体---两种观点（见教材）
热量入
管内层流
❖对流传热
自 然 对 流 强 制 对 流
发 生 在流 体内 部 流体有宏观位移
牛顿冷 Q 却 A 定 t1t律 2 ：

第五章传热ppt课件

第五章传热ppt课件
第四章 传热
1
第一节 概述
一、传热在食品工程中的应用
（１）食品生产中一般必要的加热、冷却过程； （２）为延长食品贮藏时间而进行的杀菌或冷藏； （３）以除去食品中水分为目的的蒸发或结晶过程的加热或冷 却； （４）为食品完成一定生物化学变化而进行的蒸煮、焙烤等。
2
第一节 概述
二、传热的基本方式
热的传递是由于系统内或物体内温度不同而引起的，根据 传热机理不同，传热的基本方式有三种：
7
一维温度场：若温度场中温度只沿着一个坐标方向变化。
一维温度场的温度分布表达式为：
t = f (x,τ)
(4-1a)
➢不稳定温度场：温度场内如果各点温度随时间而改变。
➢稳定温度场：若温度不随时间而改变。
➢等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面。
等温面的特点： （1）等温面不能相交； （2）沿等温面无热量传递。
24
2 多层圆筒壁的稳定热传导
对稳定导热过程，单位时间内由多层壁所传导的 热量，亦即经过各单层壁所传导的热量。
如图所示：以三层圆筒壁为例。
➢假定各层壁厚分别为b1= r2-
r1，b2=r3- r2，b3=r4- r3；
➢各 层 材 料 的 导 热 系 数 λ1，
λ2，λ3皆视为常数；
➢层与层之间接触良好，相互
3、热辐射
因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。
➢所有物体都能将热以电磁波的形式发射出去，而不需要任何
介质。
➢任何物体只要在绝对零度以上都能发射辐射能，但是只有在
物体温度较高的时候，热辐射才能成为主要的传热形式。
实际上，上述三种传热方式很少单独出现，而往往是相互
伴随着出现的。

《传热学》习题课(导热部分)

《传热学》习题课(导热部分)

第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 10. 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常 物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝 热，其余三个边均与温度为tf的流体发生对流换热。 你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：为以tf均匀分布的温度场。因一边绝热无热流 传递，其它三个边外的温度相同，无内热源，常物 性、稳态。如果不是以tf大小的均匀分布温度场， 就存在温差和外部有热流量交换，因无内热源，板 内无热量保持供给或吸收，就不能维持这个温差， 温差如有变化不符合稳态条件，只能是以tf大小均 匀分布的温度场。
第一章 绪论——习题
• 1-3 一宇宙飞船的外形示于附图中，其中外遮 光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口， 其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感 器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表 面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与 遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换 热的方式是什么？
飞船船体
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 9. 在式（2-49）所给出的分析解中， 不出现导热物体的导热系数，请你提供 理论依据。 答：因稳态、无内热源、导热系数为常 数的二维导热问题的控制方程（2-46a） 与导热系数无关；四个边界条件是温度 边界条件，不包含导热系数（2-46b）。 （2-49）式是上述定解问题的解，自然 不出现导热物体的导热系数。
q
A
T T
4 1

4 2

第一章 绪论——习题
• 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热 系数h1=95W/(㎡· K)，壁面厚δ=2.5㎜， λ=46.5W/(m·K)，水侧表面传热系数 h2=5800W/(㎡· K)。设传热壁可以看作平 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？

传热的基本原理和规律 ppt课件

传热的基本原理和规律 ppt课件

5.1 传热过程概述
5.1.1 热传导及导热系数
5.1.2 对流
5.1.3 热辐射 5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及 换热器
传热的基本原理和规律
18
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
一、直接接触式换热和混合式换热器 二、蓄热式换热和蓄热器 三、间壁式换热和间壁式换热器√
传热的基本原理和规律
接触热阻 因两个接触表面粗糙不平而产生的附加热阻。 接触热阻包括通过实际接触面的导热热阻和
通过空穴的导热热阻（高温时还有辐射传热）。 接触热阻与接触面材料、表面粗糙度及接触
面上压力等因素有关，可通过实验测定。
传热的基本原理和规律
33
二、多层平壁的一维稳态热传导
接触热 阻
图5-5 接触热阻的影响
传热的基本原理和规律
19
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
动画22
图5-1 套管式换热器 1-内管 2-外管
传热的基本原理和规律
20
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
图5-2 单程管壳式换热器
动画21 1-外壳,2-管束,3、4-接管,5-封头,6-管
板,7-挡板,8-泄水池
传热的基本原理和规律
21
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
或
Qt1 t2 t2 t3 t3 t4
b1
b2
b3
1S 2S 3S
传热的基本原理和规律
31
二、多层平壁的一维稳态热传导
三层平壁稳态热传导速率方程
Q
t1 t4
b1 b2 b3
1S 2S 3S
对n层平壁，其传热速率方程可表示为
Q t1 tn 1
bi
iS

四章传热ppt课件

四章传热ppt课件

才1/2成0/20为20 最主要的传热方式。
9
三、工业换热器
1、混合式换热器
冷水
特点：是依靠热流体和冷流体直
接接触和混合过程实现的。
优点：传热速度快、效率高，设 备简单，是工业换热器的首选类 型。
典型设备：如凉水塔、喷洒式冷 却塔、混合式冷凝器
废蒸气
适用范围：无价值的蒸气冷凝，
热水
或其冷凝液不要求是纯粹的物料
第四章 传热 ( Heat transfer )
本章学习要求：
1、掌握内容 传热基本方式、工业换热方式及适用范围；传热基本方程式及 其相关参数的计算方法；热量衡算及其应用；传热系数计算及 测定方法，设计计算与校核计算；强化传热的方法与途径。 2、理解内容 热负荷与传热速率间的关系，传热机理、传热膜概念，列管换 热器的选型方法。 3、了解内容 工业换热器的类型、结构、操作原理。
1、单层圆筒壁导热
• 化工生产中的导热问题大多是圆筒壁中的导 热问题。它与平壁导热的不同之处在于：
• 温度随半径而变；此时傅立叶定律应改写为
Q A dt
dr
• 圆筒壁的导热面积随半径而变，A＝2πrL。
1/20/2020
31
• 如图所示，由傅立叶定 律有：
Q (2 rL) dt
dr
1/20/2020
32
• 将上式分离变量，并根据边界条件积分。即：
• 积分得：
Q r2 dr 2L t2 dt
r r1
t1
Q 2 L(t1 t2 ) t1 t2 t
ln r2
ln(r2 r1) R
• •
式中
R ln(r2 r1)
2 L
r1

工程热力学与传热学(双语) 第3章 习题PPT

工程热力学与传热学(双语) 第3章 习题PPT

习题课
理想气体的热力过程
10. 有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热 材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动。初始时 活塞位于汽缸中间，A,B两侧各有1kg空气, 压力均为 0.45MPa，温度同为900K。现对A侧冷却水管通水冷 却，A侧压力逐渐降低。求： （1）压力降低到0.3MPa时， Q A B A，B两侧的体积是多少？ （2）冷却水从系统带走的热量是多少？ （3）整个气体组成的系统熵变是多少？ （4）在p-v 图、T-s 图上大致表示两侧气体进行的过程。 设定值比热容计算。且k=1.4, cv=0.717 k]/(kg· K) 。
习题课
理想气体的性质
13. Five grams of argon gas undergoes a change of state at constant internal energy. Initial pressure and temperature are 6.0 atm and 300K, respectively. The final volume occupied by the gas is three times that occupied initially. Assuming ideal-gas behavior, determine (a) the final temperature of the gas. (b) the final pressure of the gas. (c) the entropy change of the gas due to the change of state.
习题课
理想气体的热力过程
8. 1kg 空气在多变过程中吸取 41.87kJ的热量时, 将使其容积增大10倍, 压力降低 8 倍。求： （1）过程中空气的热力学能变化量； （2）空气对外所作的膨胀功及技术功。 设空气 cv=0.716kJ/(kg· K)，k=1.4 。

《第四章传热》PPT课件

《第四章传热》PPT课件
gradt dt dx
2. 傅立叶定律 傅立叶定律是热传导的基本定律，它表示热传导的速率与温度 梯度和垂直于热流方向的导热面积成正比。
Q S t 或：q t
n
n
热传导中，Q S，Q t n
Q——传热速率，W；
λ——导热系数，W/（m·K） 或W/（m·℃）；
S——导热面积，垂直于热流方向的截面积，m2；
946℃。试求：
(1)单位面积的热损失；(2)保温砖与建筑砖之间界面的温度；
(3)建筑砖外侧温度。
解 t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。
（1）热损失q
q=
Q A
1
b1
t1
t2
1.06 0.15
(1000-946)
=381.6W/m2
(2) 保温砖与建筑砖的界面温度t3 由于是稳态热传导，所以 q1=q2=q3=q
典型换热设备： 间壁式换热器（冷、热流体间的换热设备） 例：列管式换热器 3、本章研究的主要问题 1）三种传热机理（传热速率计算） 2）换热器计算 3）换热设备简介
4.1.1传热的基本方式
根据传热机理不同，传热的基本方式有三种： 热传导、热对流和热辐射。
1．热传导 热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依靠原子、 分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引 起的热量传递。
t t'∞
t∞
u
tw-t=
t' t
tw
图4-13 流体流过平壁被加热时的温度边界
2、热边界层的厚度
tw t 0.99(tw t )
3、热边界层内（近壁处） 认为：集中全部的温差和热阻
dt 0 dy
热边界层外（流体主体）
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（变大，变小，不变，不确定)
6
传热习题
10、设计时，qm1、qm2、T1、T2及t1、t2均确定，若
将单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程，列管总
根数维持不变，则K ——，△tm ——？
（增大，减小，不变）
7
传热习题
11、估计列管式换热器中金属管壁的温度tw，壳程 为0.103MPa的饱和水蒸气冷凝。 （A）管程是平均温度为40℃的空气，tw约为多少？ （B）管程是平均温度为40℃的水，水的对流给热 系数为2000W/（m2·℃），基于内面积的总传热系 数K2=1600W/（m2 ·℃），tw约为多少？
16
传热习题
例5: 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363KJ/kg，冷凝传热膜系数 α1=10000w/m2φ89×3.5mm，有效长度为5m，冷却水 初温为16℃，以3000kg/h的流量进入管内，水的比热 为4.17KJ/Kg℃，粘度为0.8cP，密度为995kg/m3，忽 略壁阻、污垢热阻及热损失。
10
传热习题
例2： 有两台完全相同的单管
程列管式换热器，壳程水 蒸气冷凝加热管程内的空 气。若加热蒸气压力不 变，空气进、出口温度 t1、t2也维持不变，问： （1） 将两台换热器串联 操作及并联操作（见 图），问哪种方案生产能 力大？相差多少倍？
11
传热习题
（2）由上题计算出的生
产能力之比G1/G2，计算 两方案中由于流动阻力引
(变大，变小，不变，不确定)
6、当采用复杂流型时，温差修正系数φ不应小于
0.8，其原因是（1）—————————（2）— —----------。
4
传热习题
7、某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。热油进
口条件（T1，qm1）不变，而在夏季冷却水入口温度 t1升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用 qm2 ——的方法，结果使K ——，Δtm ——，Q ——
水。冷水进口温度为20℃、
出口温度为80℃。水的流速
为0.6m/s，水侧垢阻为
6×10-4m2·k/w。蒸汽冷凝传
热膜系数为104w/m2·k。蒸
汽侧垢阻及壁阻可忽略。
13
传热习题
求：
（1）以外表面积为基准 的总传热系数K1； （2）一年后，由于管内 壁结垢，冷却水出口温 度降为70℃，求此时的 总传热系数K1'及水侧 垢阻。
（增大、减小、不变）。
5
传热习题
8、套管式换热器，热侧为饱和蒸汽冷凝，若饱和蒸
汽压力上升，则K ——，t2 ——，Q ——，△tm ——？
（变大，变小，不变，不确定)
9、在套管换热器中，用热流体加热冷流体，操作条 件不变，经过一段时间后管壁结垢，则Q ——，
K ——，t2 ——，T2 ——,△tm ——？
1
传热习题
3、单壳程无相变换热器，管程（水）与壳程（油）的 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区）加热管 尺寸不变。若：
（1）将总管数变为原来的3/4倍，则管程给热系数αi
为原来的 倍。 （2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系
数αi为原来的 倍；管程阻力损失为原来的 倍。
2
传热习题
4、换热器设计时，若qm1,T1,T2,t1一定，冷流体流量 选择大些，则Q________,K__________,t2_______, △tm________,A__________；
14
传热习题
例4: 有一单壳程、双管程
列管换热器。壳程为
120℃饱和水蒸汽冷凝，
常压空气以12m/s的流速
在管程内流过。列管为
φ38×2.5mm钢管，总管
数为200根。已知空气进
口温度为26℃，要求被加
热到86℃。又已知蒸汽侧
传热膜系数为
104w/m2·k，壁阻及垢阻
可忽略不计。
15
传热习题
问： （1）换热器列管每根管 长为多少米？ （2）由于此换热器损 坏，重新设计了一台新换 热器，其列管尺寸改为 φ54×2mm，总管数减少 20%，但每根管长维持原 值。用此新换热器加热上 述空气，求空气的出口温 度。
操作时，若qm1,T1,t1不变，冷流体增大，则 Q_________,K_________,t2__________,T2__________, △tm___________,A____________。
（变大，变小，不变，不确定）。
3
传热习题
5、套管换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使
管内的空气由t1升温至t2，空气流量为qm2，今保持 蒸汽压强不变，而使qm2增大，其他条件不变，则 Q________，K_________，t2_______，△tm_________？
17
传热习题
求:（1）冷却水的出口温度； （2）管内水的对流传热系数α2； （3）若将内管改为φ47×3.5mm的钢管，长度
起的总压降比p1/p2为 多大，（不计进、出口损
失及连接管线阻力引起的
压降）
注： a) 上述两方案中，
空气在管内均按湍流计；
b) 直管摩擦系数可
近似按 = 0.3164 计算。
Re 0.25
12
传热习题
例3:
有一列管换热器，列管规
格为φ25×2.5mm钢管。表
压为196kPa的饱和水蒸汽
在壳程冷凝加热管程内的冷
传热习题
1、为减少圆形管热损失，采用包覆三种保温材料a、 b、c，若δa= δb= δc ，导热系数λa> λb> λc ，则
包覆的顺序从内到外依次为（ ）。
2、圆管内强制湍流，流量为qV，管径为d时，给热 系数为α1；若管径不变而流量减小为qV/2，此时 给热系数为α2，则α2 = α1；若流量不变而管径减 小为d/2，给热系数为α3，则α3 = α1。
8
传热习题
例1: 有一单管程列管式换热器,壳程为116℃饱和
水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动，流量 为qm2kg/h，由20℃加热到80℃。
（1）若设计时将此换热器管程改为双管程，为完 成相同任务，换热器面积可减少多少？ （管径及总管数均不变）。
9
传热习题
（2）若管程仍为单程，将空气流量增加至20%， 为保持空气出口温度不变，问此时加热蒸气的温 度必须为多少度？ （3）如在设计时将单管程改为双管程，那么在操 作时其它条件不变，求空气的出口温度升高多少 度？