③
② ①
【1】一平壁厚10cm ，两侧壁温为300℃和100℃，材料的导热系数
)0002.01(099.0t +=λ W/(m ℃)。求通过平壁的热流密度。并作壁内温度分布曲线。
【2】水流过光滑直管，从25.4℃加热到34.6℃。管内直径20mm ，水在管内流速
为2m/s ，试求水与管壁的表面传热系数h 。
提示（a ）：水的物性参数给出如下： 提示（b ）：对流换热关系式
??
??????
? ?????
?
??=层流
湍流14
.03
14
.08.0Pr
Re 86.1Pr Re 023.0w
f d l Nu νν
【3】设有如附图所示的半球，其半球表面③绝热，底面被一直径（D ＝0.5m ）分为两部分。表面①为灰体，T 1=700K,ε1 = 0.35; 表面②为黑体，T 2 = 350K 。试
计算表面①的净辐射热损失及表面③的温度。
【4】在一逆流式换热器中，11号润滑油被冷却水冷却。冷却水入口、出口温度分
别为：2t '＝20℃，2t ''＝50℃，流量为3kg/s ；热油入口、出口温度分别为：1t '＝100℃，1
t ''＝60℃。换热器的传热系数k=350 W/(m 2·℃)。试计算热油的流量及换热器所
需的传热面积。35℃时的水，C p =4.174kJ/(kg ·K)，80℃时的11号润滑油，C p = 2.194kJ/(kg ·K)
T(℃) λ×102 ( W/m ℃) υ×106 (m 2/s) Pr 20 59.9 1.006 7.02 30 61.2 0.805 5.45 40
63.5
0.695
4.31
【5】一外直径为50mm 的钢管，外包一层8mm 厚、导热系数为0.12 W/(m ·℃)的石棉保温层，外面再包一层20mm 厚、导热系数为0.045 W/(m ·℃)的玻璃棉。已知钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉层外侧温度为40℃。试求石棉与玻璃棉层之间的温度。
【6】一圆筒体的内、外半径分别为
i
i r 及0r ，相应的壁温i t 为0t 与，其导热系数与
温度的关系可表示成)1(0bt +=λλ的形式，式中λ及t 均为局部值。试导出计算单位长的上的导热热流量的表达式及导热热阻的表达式。
【7】一块单侧表面面积为A,初温0t 的平板一侧表面突然受到恒定热流密度0q 的加热，另一侧表面则受温度为∞t 的气流冷却，表面传热系数为h 。试列出物体温度随时间变化的微分方程式并求解之。设内热阻可以不计，其他的几何，物性参数均已知。
【8】一常物体的流体同时流过温度与之不同的两根直管1与2 ，且212d d =。流动与换热均已处于湍流充分发展区域。试确定在下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小：
a) 流体以相同流速流过两管； b) 流体以同样的质量流量流过两管。
【10】由耐火砖、硅藻土砖、金属护板组成的炉墙，厚度分别为125、125、4mm ，导热系数分别为0.4、0.14、45 W ·m -1·K -1，炉墙内外壁温度分别为350℃和64℃。求炉墙单位面积的热损失和各层界面的温度。
【11】用实验确定空气流过球表面的表面传热系数，可采用非稳态导热原理。铜球直径为12.7mm ，密度为8800㎏·m -3，比热为0.461 kJ ·kg -1·K -1，初始温度为66℃，把它放入温度为27℃的气流中，69s 之后，球外表面上热电偶指示温度为55℃。请给出空气与球表面间的表面传热系数。
【12】在一平静无风的夏夜，一面积约为2000㎡的水池，水温约为32℃，周围空气温度约为26℃，计算水池上表面对周围进行自然对流散热时的散热速率。若取天空有效辐射温度为-70℃，水面黑度为1.0，计算其辐射散热速率。若水深为1米，温度均匀。不计周边及底部的散热损失，试算出12h后其温度降为多少？
提示（b）：由于其特征长度很大，故流动处于湍流状态，其对流换热关系式取为如下形式：
0.15
Nu=?1/3
（Gr Pr）
【13】内燃机排气温度为450℃，流量为0.04 kg·s-1，比热为1.13 kJ·kg-1·K-1。此余热被用来加热流量为0.1 kg·s-1，温度为10℃的水。水温被加热到50℃，以供生活之用。今有两台现成的套管式换热器，传热系数均为K = 100 W·m-2·K-1、，传热面积分别为A1 = 0.9㎡、A2 = 0.6㎡。试通过计算确定采用哪一台换热器，流动以何种方式布置。
【14】用一热电偶来测量在壁温为t2 = 94℃的大管道中流过的空气温度，热电偶结点处黑度ε1 = 0.6，气体与热结点之间表面传热系数h = 142 W·m-2·K-1。设热电偶读数t1＝100℃，试计算空气的真实温度。
【15】一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22×3
10 Ω。导线外包有厚1mm 导热系数为0.15 W/（m·k）的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃,环境温度为0℃,空气与绝缘层外表面的表面传热系数为20 W/（m2·k），试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。
【16】把一个直径为D，处于均匀温度T0的金属球从炉中突然移出。并用一根细丝悬挂在大房间中，房间的空气为均匀温度T∞，四壁温度为T s。
a)忽略球内温度梯度，试推导球内的温度随时间变化的微分方程。
b)忽略辐射换热，试推导出球冷却至某个温度T时所需要的时间。
【17】如图所示，对横掠正方形截面棒的强制对流换热进行实验测定，测得结果如下
当u1 = 20 m/s时，h1= 50 W/（m2·k）
当u2 = 15 m/s时，h2= 40 W/（m2·k）
假定换热规律遵循如下函数形式：Nu = CRe m Pr n，其中C，m，n为常数。正方形截面对角线长为l = 0.5米。试确定：
c)形状不变，仍为正方形，但尺寸改变，l＝1米，当空气流速分别为15m/s
和30m/s时的平均表面传热系数；
d)如果用边长而不是用对角线长度来作为特征长度，上述结果是否一样。
注意：假定上述各情形下的定性温度之值均相同。
【18】两块平行放置的平板，表面发射率均
为0.8，温度分别为t1=527℃及t2=27℃，板间距远小于板的厚度和宽度。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；(6)板1、2间的辐射换热量。
【19】一个换热面由2mm厚的铁板构成，板的一面浸在82°C的流体中，表面传热系数为2100W/m2K，另一面浸在32°C的流体中表面传热系数为4500W/m2K.
A）试画出类似于电路图的热阻分析图
B）计算冷热流体间的传热量
C）计算换热面的表面温度
D）如果把2mm铁板换成2mm铝板，试分析换热量将提高多少？
假设铁和铝的导热系数分别是55W/mK和202W/mK。
【20】为了测定一通道内气流温度，可以采用玻璃温度计或热电偶，如果这两种温度计的初始温度相同，与气流间表面传热系数h 相同，为95W/m 2k ，试求它们的过余温度达到初始过余温度的1％时所需要的时间。假定玻璃棒理想为半径R ＝2mm 的汞圆柱。已知：
汞：ρ＝13.3×103kg/m 3
，c=137J/kgK ，λ＝10.63W/mK ，R=2mm 热电偶：ρ＝8930kg/m 3，c=400J/kgK ，λ＝20W/mK ，D=0.5mm
【21】一直径为25mm 的金属球壳，其内置有电热器，该球被悬吊于温度为20℃的盛水的容器中。为使球体表面温度维持在65℃，问电加热功率为多大？球的自然对流的关联式为
()
()[]
9
4
16
94
1Pr /469.01Pr 589.02++
=Gr Nu （GrPr ≤1011
，Pr ≥0.7）
特征长度为球的外径，定性温度为()2/∞+=t t t w m 。已知饱和水的热物理性质：
【22】一工程师想测量一种气凝胶材料的导热系数，预期其导热系数值极小。为此，设计了一台测量装置。装置如图所示，一个直径D＝150mm的电加热器夹在两块厚度均为5mm的薄铝板之间。薄铝板温度T1、T2用热电偶测量。铝板外侧放置厚度为δ＝5mm的气凝胶片。用进口温度为25℃的冷却剂将气凝胶的外表面维持为一个等温表面。圆形气凝胶片使加热器的周边热损很小，加热器的热量沿轴向穿过气凝胶片。在稳态条件下，T1 = T2 = 55℃，加热器的电流和电压分别为150mA和10V。
a)试确定这种气凝胶的导热系数λq；
b)试计算薄铝板两侧的温差。由此说明在铝板上的测温位置是否重要；
c)如果采用总流率为q m＝1kg/min（每侧流率为0.5kg/min）的水作为冷却剂，
计算水的出口温度，由此推断是否可将气凝胶外表面看成等温表面。
附：铝板导热系数λl＝239W/(m·K)。水的比热c p ＝ 4180J/(kg·k)
【23】为使天空站内温度不超过给定极限，必须将废热传给太空。为此，有人提出一种称为“液滴辐射器”的新颖散热方式。热量首先传给一种高真空油，然后油被以小液滴形式喷入太空，穿行一段距离后，被收集并送回天空站。穿行在太空中液滴是对绝对零度的外层空间以辐射方式散热。
具体情况：油液滴的发射率和直径分别为ε＝0.95和D=0.5mm，喷射排出时的温度和速度分别为T i=500K和u＝0.1m/s。油的物性：ρ＝885kg/m3、c＝1900J/(kg·K)和λ＝0.145 W/(m·K)。假定最后撞击收集器时的温度为T f＝300K，试确定：
（1）油液滴温度随时间的变化关系式；
（2）油液滴所穿行的距离L；
（3）每个液滴在此阶段所排放的热量。
【24】在一个漫灰材料中钻了一个直径为6mm，深为24mm的平底孔，材料的发射率为0.8，处于1000K的均匀温度。
a)确定离开腔体小孔的辐射功率（孔口可假设为温度等于0K的黑体）；
b)若将腔体有效发射率εe定义为离开腔体的辐射功率与具有腔体开口面
积和腔体内表面温度的黑体辐射功率之比，求此有效发射率。
c)如果增加孔的深度，εe是增大还是减小？孔深增大时，εe的极限值是
多少？
【25】一种工业流体在换热器中被从300℃冷却到140℃，冷却剂为油，顺流布置，其进出口温度分别为44℃和124℃。试确定：
a)在传热面积足够大的情况下，该流体在此顺流布置的换热器中能冷却到的
最低温度；
b)在传热面积足够大的时，该流体在此逆流布置的换热器中能冷却到的最低
温度；
c)在相同的流体进出口温度情况下，顺流布置和逆流布置时的换热器传热面
积之比。假定两种不同流动方式的传热系数和传热量均相同。
【26】
一复合壁由A 和B 两种材料组成。材料A 的壁中有均匀的内热源3
6
W/m
105.1?=A
q ，
)/(75K m W A ?=λ，厚度
L A ＝50 mm 。材料B 的壁内无内热源，)/(150K m W B
?=λ，厚度
L B ＝20 mm 。复合壁材料A 外表面绝热，材料B 外表面被温度为30℃的水流冷却，
)/(10002
K m W h ?=。
d)
请画出稳定条件下复合壁内温度分布并给出其特点； e) 试确定材料B 被冷却表面的温度T 3； f) 计算复合壁A 与B 接触面的温度T 2； g) 推导材料A 中温度分布表达式； h)
确定A 面绝热表面温度T 1。
【29】使用裸露的热电偶对一炉膛的烟气温度进行测量，热电偶测得数据8001=t ℃，已知水冷壁壁面温度620=w t ℃，烟气对热电偶表面的对流换热表面传热系数h ＝58.2w/(m 2·K)，热电偶的表面发射率3.01=ε。试回答下述问题：
（1）试求炉膛烟气的真实温度，并分析测温误差。
（2）使用热电偶测温时发现使用说明书中给出该仪器的时间常数的值，请问
是否合适，并分析原因。
（3）若要减少热电偶测温误差，可以采用什么方法？
水流
冷却
t 1
t 2 t 3
【31】在某一瞬间，厚为1m 的墙内的温度分布为：
2
50300900)(x x x T --=（℃）
。其中坐标x 由内墙指向外墙，单位为m 。墙壁的面积为10m2，有均匀内热源3
/1000m W q
= 存在。墙材物性为3
/1600m kg =ρ，)/(40K m W ?=λ，)/(4K kg kJ c p
?=。
i) 确定热量进入墙内（x=0）和传出墙外（x=1）处的传热速率 j) 确定墙内储存能量的变化速率
k) 确定x=0m 、0.25m 和0.5m 处的温度随时间的变化率。
【32】设100A 的电流突然流经直径为1mm 的金属导线，金属导线电阻值为0.01Ω/m ，置于温度为20℃的恒温槽中。导线表面与恒温槽中冷却液发生对流换热，表面传热系数为500)
/(2
K m W ?，导线
的物性参数如下：3
/8000m
kg =ρ
，)/(500K kg J c
p
?=，)/(35K m W ?=λ。
问导线最终将稳定在多少温度？
从通电开始瞬间到导线温度与稳定值相差1℃时，需要多少时间？
【33】初始温度为20℃的热电偶突然放入300℃的空气中，30秒钟后热电偶的指示温度为160℃。按照集总参数法，试求：（1）该热电偶的时间常数；（2）热电偶指示温度上升到290℃需要多长时间？
【34】如图所示的空腔由两个表面发射率均为0.8的平行灰体表面1、2组成，C
t
w ?=271
，C
t
w ?=1272
。空腔内抽成真空，且空腔厚
度远小于其高度与宽度。表面2是厚δ= 0.1m 的平板的一侧表面，其另一侧表面3被高温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5 W/m ?K ，试求在稳态工况下的 （1） 表面3的温度t w3； （2） 热流密度。
t w t 3w t
【35】一直径为12mm ，初始温度为1150K 的钢球，突然被置于温度为325K 的空气中冷却,钢球与空气的表面传热系数为20()K
m
W 2
?。已知钢球的物性参数如下：c =600()K kg J ?， ρ
=7800kg/m 3， λ =40()K m W ?。试确定： （1）钢球中心温度被冷却到400K 所需时间？
（2）如果考虑辐射的影响，冷却时间应加长还是缩短？为什么？
【36】白天，投射到一大水平屋顶上的太阳照度Gs = 1100W/m 2，室外空气温度t f = 27℃，有风吹过时空气与屋顶的表面传热系数为h = 25()K m W 2
?，屋顶下表面绝热，上表面发射率2.0=ε，对太阳辐射的吸收比6.0s
=α，求稳定状态下屋顶的温度。设太空温度为0K 。
【37】选用套筒式换热器来冷却一台大型燃气轮机的润滑油，套筒内管直径D i ＝25mm ，通冷却水，冷却水质量流量为0.2kg/s ；套筒外管直径D o ＝45mm ，环形空间通质量流量为0.1kg/s 的润滑油。试问内管水及环形空间油对套管内管壁的表面传热系数h i 、h o 分别为多少？ 参考资料：
湍流情况下，内管及环形对流换热经验关联式均可采用：
4
.08.0Pr Re
023.0f
f
f
Nu
=，
计算时不考虑各种因素的修正；
层流情况下，内管水对流换热经验关联式可用：
14
.03
1
)
(
)
Pr (Re 86.1w
f f f f
L
d Nu
ηη?
?=
环形空间油的Nu 数则可从下表获得：
D i /D o Nu i Nu o 0.50 5.74 4.43 1.0
4.86
4.86
计算中需要的物性参数可取自下表：
名
称 Cp
(J ﹒kg -1
﹒
K -1
)
η (N ﹒s ﹒m -2
) λ （W ﹒m -1
﹒K -1
） Pr
机油
2131 3.25×10-2
0.138
水4178 725×
0.625 4.85
10-6
若上题中油和冷却水以逆流方式换热，其进口温度分别为100℃和30℃。如果管壁热阻和污垢热阻忽略不计，油的出口温度要降到60℃，管子必须多长？
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
传热讨论题 1、污垢和流量对传热的影响 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内，逆流换热；工艺上要求将流量为810kg/h 的此流体从120?C 冷却到70?C ，其比热容为C p 1=3.36kJ/(kg.K)，其对流传热系数=2326W/(m 2.K)，并可视为不变。已知内管为φ57×3.5mm 钢管，水的初温为20?C ，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70?C ，测得水出口温度为50?C ，管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)，水的比热为C p 1=4.187kJ/(kg.K)。忽略热损失。试问： （1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45?C ，冷却水量保持不变，求内壁的污垢系数。（管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热膜系数可视为不变） （2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几？ （3）同问题2清垢后水的流量增加了73.2%，如采用原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化；如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？（平均温差可用算术平均值计算）。 解：（1）解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，使热阻增大，总传热系数下降，单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从50?C 下降到45?C ；由于冷却水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式（在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等于热流体放出的热量），所以热流体在流量不变的情况下，其出口温度上升。 原工况（结垢前）：)()(12222111t t C m T T C m Q p p -=-= 原工况热负荷：kW .)(.Q 837701203633600 810 =-??= 冷却水用量：s /kg ...t t C Q m p 3010) 2050(18748 37)(1222=-?=-= 现工况（结垢后）：)()(12222111t 't C m 'T T C m 'Q p p -=-= 现工况热负荷：kW .)(..'Q 531204518743010=-??= 现工况热流体的出口温度：C ./..C m 'Q T 'T p ?=?-=-=33783600 8103635 311201112
第四章《传热》练习题 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、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。 A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律； B、克希霍夫定律；D、普郎克定律； 答案：B 3、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 4、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 5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径 增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。 A、不可行的； B、可行的； C、可能行，也可能不行； D、视具体情况而定； 答案：A 解：原因是：流量不变 2 d u=常数 当管径增大时，a. 2 / u l d ∝ ， 0.80.2 1.8 /1/ u d d α∝=
b. d 增大时，α增大，d α∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降 根据 ()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 121ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则 12ln T t T t -↓-∴2t ↓ ? 本题在于灵活应用管强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。 根据连续性方程，流量不变时，24V d u π ==常数，所以管径变化，管流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小， 可以忽略不计，总热阻近似等于管传热热阻，即K α≈ 6、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 7、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
传热 概念： 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 （1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8） （2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K (例4－9) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10） 二实验题（10） 1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？ 2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？ 3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的 和S？为什么？ 换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？ 4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分） 当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分） 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。 （3分）5．灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 三计算题（60分） 3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为 1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温
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（ ）
传热习题课 一、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/m2?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/m2?K。两种保温材料的导热系数分别为0.06 W/m?K和0.25W/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？ 二、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？ （3）若采用一双管程的换热器，管子数量和尺寸不变，蒸汽温度和空气进口温度不变，空气出口温度为多少度？ 忽略气体温度变化对其物性的影响。
三、 有一单管程列管式换热器，该换热器管径为φ 25×2.5mm ，管子数37根，管长3米。今拟采用此换热器 冷凝并冷却CS 2饱和蒸汽，自饱和温度46℃冷却到10℃。 CS 2在壳程冷凝，其流量为300kg/h ，冷凝潜热为 351.6kJ/kg 。冷却水在管程流动，进口温度为5℃，出口温 度为32℃，逆流流动。已知CS 2在冷凝和冷却时的传热系 数分别为K)291W/(m =21?K 及K)174W/(m =2 2?K 。问 此换热器是否适用？（传热面积A 及传热系数均以外表面 积计） 四、有一单壳程、双管程列管式换热器。壳程为120℃饱和水蒸气冷凝，常压空气以12m/s 的流速在管程内流过。列管为φ3825×.mm 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℃。又已知蒸汽侧对流传热系数为10W /(m K)42?， 壁阻及垢阻可忽略不计。试求：(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φ542×mm ，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。
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 、 、
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)
传热习题课 ⒈有一列管换热器，装有Φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将质量流量8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热至85℃，选用108℃的饱和水蒸气于壳程作加热介质。若水蒸气的冷凝传热系数为10000W/(m2·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。 试求：①空气侧的对流传热系数； ②换热器的总传热系数（以管外表面为基准）； ③通过计算说明该换热器能否满足要求？ ④管壁的温度。 ⒉每小时500kg的常压苯蒸汽，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30℃，冷却介质为20℃的冷水，冷却水的出口温度不超过45℃，冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸汽的冷凝温度为80℃，汽化潜热为390kJ/kg，平均比热容为1.86kJ/(kg·K)，并估算出冷凝段的总传热系数为500W/(m2·K)，冷却段的总传热系数为100W/(m2·K)，忽略热损失。试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少？若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少？ ⒊换热器1，由38根Φ25×2.5mm、长4m的无缝钢管组成。110℃的饱和水蒸汽走壳程，用于加热流量为8kg/s、初温为25℃的甲苯，可使甲苯的出口温度高于70℃，满足工艺要求，此时甲苯侧的对流传热系数为1100W/(m2·K），蒸汽的冷凝对流传热系数为104 W/(m2·K）。现因生产需要，甲苯的处理量增加60%。 试求：①此时甲苯的出口温度为多少？ ②仓库中另有换热器2，它由38根Φ25×2.5mm、长3m的无缝钢管组成，拟将其与换热器1并联使用，如图所示，且甲苯流量均匀分配（m c1=m c2)，则甲苯的出口温度为多少？ ③若m c1：m c2 = 2：1，结果又如何？ 已知甲苯的流动均在完全湍流区，C P=1840J/(kg·K)。且污垢热阻、管壁热阻可忽略。
一填空 (1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于侧的对流传热系数，而壁温接近于侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻（大、小）一侧的α值。间壁换热器管壁温度t W接近于α值（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈（大、小），其两侧的温差愈（大、小）。 (3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈，其两侧的温差愈。 (4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在，减少热阻的最有效措施是。 (5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加、或；翅片管换热器安装翅片的目的是。 (6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻，各层导热速率。 (7) 物体辐射能力的大小与成正比，还与成正比。 (8) 写出三种循环型蒸发器的名称、、。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、和三个阶段。实际操作应控制在。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而。 (10) 传热的基本方式有、和三种。热传导的基本定律是其表达式为??????。 (11) 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的____倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的倍。（设条件改变后仍在湍流范围） (12) 导热系数的单位为，对流传热系数的单位为，总传热系数的单位为。 二、选择 1 已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度＿＿耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3 一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数αi=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α将变为。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响 5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的______在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积
传热 习题课 2014年12月 1、 用一单管程列管式换热器，将1.5kg/s 的有机蒸汽冷凝,蒸汽在管外的冷凝热阻可以忽略,冷凝温度60℃,汽化潜热为395kg/kJ 。管束由n 根φ25×2.5mm 的钢管组成，管内以河水为冷却剂,其入口温度为25℃。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。试问： （1）冷却水用量（选择冷却水出口温度）； （2）管数n 与管长L （水在管内的流速可取为1m/s 左右）； （3）若冷却水用量增加50%，而其它条件不变，仍用上述换热器，求有机蒸汽的冷凝量； （4）若将原换热器改为双管程，而其它条件不变，求有机蒸汽的冷凝量。 2、 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。试问： （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） 2 水蒸汽 （a) 串联方案 （b) 并联方案 3、 有一单管程列管式换热器，该换热器管径为φ 25×2.5mm ，管 子数37根，管长2米。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS 2 饱和蒸汽，自饱和温度46℃冷却到10℃。CS 2在壳程冷凝， 其流量为300kg/h ，冷凝潜热为351.6kJ/kg 。冷却水在管程流 动，进口温度为5℃，出口温度为32℃，逆流流动。已知CS 2 在冷凝和冷却时的传热系数分别为K)291W/(m =21?K 及K)174W/(m =22?K 。问此换热器是否适用？（传热面积A 及传热系数均以外表面）
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
、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 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； 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； A、C、D； B、E、F 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； 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 D 5、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； C 6、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； B 7、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； A 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（）。 A、5%； B、6%； C、7%； D、8%； 【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 第四章 传热 一、填空题： 1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将 材料包在内层，其原因是 ， 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度 2、厚度不同的三种平壁，各层接触良好，已知 321b b b >>；导热系数321λλλ<<。在稳定传热过程中， 各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度降低而—————————— 。 解①R 1>R 2>R 3 ， Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、 ①物体辐射能力的大小与 成正比，还与 成正比。 ②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段，操作应控制在 。 因为 4 0100? ?? ??==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ，E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、 ①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ，折流挡板的形状有 等。 ②多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 ；若某层的平均导热面积最大，则通过该层的热流密度 。 解①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②最大 ， 最小 5、 ①在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 ；易结垢的流体走管 ；高压流体走管 ；有腐蚀性液体走管 ；粘度大或流量小的流体走管 。 ①外， 内 ，内 ， 内 ， 外 6、①在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 。 ②列管换热器的管程设计成多程是为了 ；在壳程设置折流挡板是为了 ； 解 ①壳程 ， 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α ， 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁 w t 接近α 侧的流体温度；总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。 ②对于间壁式换热器： m t KA t t Cp m T T Cp m ?=-=-)()(122' 2211'1等式成立的条件 是 、 、 。 解①大 ， 热阻大 ②稳定传热 ， 无热损失 ， 无相变化 8、①列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是 。 ②等温面不会相交，因为 。 解①增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高α值，支承管子 ②一个点不可能具有两个不同的温度 9、①由多层等厚度平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 ，其两侧的温度差愈 。 ②为了减小高温发热体辐射热的散失，可采用在发热体之外设置 的措施。化工原理—传热复习题及答案
第二章传热习题答案
化工原理课件传热习题201111(DOC)
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