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第五章 传热一、填空题5.1圆管内强制湍流，流量为V q ，管径为d 时，对流传热系数为1α；若管径不变而流量减少为2V q ，此时对流传热系数为2α，则2α=_0.5743_1α；若流量不变而管径减少为2d ，此时对流传热系数为3α，则3α=_3.482_1α；。
5.2单壳体无相变换热器，管程（水）与壳程（油）的质量流量均一定（流动均处于高度湍流）加热管尺寸不变，若：（1）将总管数变为原来的3/4，则管程对流传热系数i α为原来的_1.259__倍；（2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程对流传热系数i α为原来的__1.741_倍；管程阻力损失为原来的_8_倍；5.3用饱和水蒸气在套管式换热器中加热冷空气，此时壁温接近于 _蒸汽_ 的温度。
5.4设计时212121,t t T T q q m m ，，，，均恒定，若将单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程，列管总数维持不变，则K__变大_，Δ tm __变小__（变大、变小、不变）。
5.5当采用复杂流型时，温差修正系数ψ不应小于0.8，其原因是_传热推动力损失大；操作不稳定___。
不考虑工艺方面的因素，试仅从传热角度考虑判断哪一种较好。
5. 6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_空气_侧的对流传热系数，而壁温接近于__水蒸气__侧流体的温度值。
5.7热传导的基本定律是___傅立叶定律____。
5.8间壁换热器总传热系数K 接近于热阻__大__（大，小）一侧的对流传热系数α值，间壁换热器壁温t w 接近于α值__大__（大，小）一侧流体的温度值。
5.9由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料导热系数越大，则该壁面的热阻越_小__，其两侧的温差越_小__。
5.10在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在_滞流层内_，减小热阻最有效的措施是_提高流体的湍动程度，以减薄滞流层的厚度__。
5.11厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻__ R 1>R 2>R 3__，各层的传热速率__ Q 1=Q 2=Q 3_。
实验三、总传热系数与对流传热系数的测定一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法； 3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理本实验采用套管式换热器，热流体走管间，为蒸汽冷凝，冷流体走内管，为空气。
该传热过程由水蒸气到不锈钢管外管壁的对流传热、从外管壁到内管壁的传导传热、内管壁到冷水的对流传热三个串联步骤组成。
图1. 传热实验装置流程图1-空气流量调节阀 2-转子流量计 3-蒸汽调节阀 4-蒸汽压力表 5-套管换热器 6-冷凝水排放筒 7-旋塞 8-空气进口温度计 9-空气出口温度计 10-不凝气排放口套管换热器5由不锈钢管（或紫铜管）内管和无缝钢外管组成。
内管的进出口端各装有热电阻温度计一支，用于测量空气的进出口温度。
内管的进、出口端及中间截面外壁表面上，各焊有三对热电偶，型号为WRNK-192。
不锈钢管规格Φ21.25⨯2.75，长1.10米 S=πd o L=0.0734m 2 紫铜管Φ16⨯2，长1.20米 S=πd o L=0.0603m 2 转子流量计（空气，0~20m 3/h ，20℃）数字显示表SWP-C40 此设备的总传热系数可由下式计算：mt S Q K ∆⋅=其中 ()()出进出进t T t T t T t Tt m -----=∆ln式中：Q ——传热速率，W ；S ——传热面积，m 2；S=πd o L;m t ∆——对数平均温度差，℃T ——饱和蒸汽温度，℃，根据饱和蒸汽压力查表求得；出进、t t ——分别为空气进、出口温度，℃。
通过套管换热器间壁的传热速率，即空气通过换热器被加热的速率，用下式求得：()进出t t c m Q p s -⋅⋅=， W其中，C p 应取进、出口平均温度下空气的比热容。
W=V s ⋅ρ，其中ρ为进口温度下空气的密度。
对流传热系数的计算公式为m t S Q ∆⋅⋅=α式中S ─内管的内表面积，m 2；α─空气侧的对流传热系数，W/(m 2⋅︒C)；∆t m ─空气与管壁的对数平均温度差，︒C 。
间壁式换热器传热计算一、换热器的传热量：平均温压，；：间壁式换热器的传热热阻，。
二、间壁式换热器的传热热阻间壁式换热器的传热热阻为传热过程中各项热阻之和：：流体与间壁表面之间的热阻，；：间壁的导热热阻，。
三、间壁式换热器计算的基本方法1、平均温压法温压修正系数指按某种流动形式工作时的平均温压与按逆流工作时的平均温压的比值。
一般要，至少也不小于0.8.2、传热单元数法：换热器的总热导(即换热器传热热导的倒数)与流体热容流量的比值。
三、间壁式换热器传热计算的步骤间壁式换热器设计计算的要点平均温压法法（此方法较合理）1.根据给定的二流体的流量、比热容及进出口的三个温度，计算传热量及另一温度。
2.计算和。
3.根据选定的换热器的流动形式，计算值。
4.由值求得的值。
5.布置换热面，使直接计算出的值与步骤4计算出的值相符合。
1.2步骤与法相同。
3. 根据选定的换热器的流动形式，计算的值。
4. 由二流体进出口温度，计算。
5. 计算所需的值。
6. 布置换热面，使直接计算出的值与步骤5计算出的值相符合。
法（很少需要重复计算）平均温压法1.根据换热器的结构，计算值。
2.计算和。
3.根据选定的换热器的流动形式，由值和的值求得值。
4.由值求出流体出口温度。
5.求传热量。
1.假设一流体的出口温度，计算传热量及另一流体的出口温度。
2.同步骤一。
3. 计算和。
4. 根据换热器的流动形式，求得。
5. 计算。
6. 计算传热量Q，并与一种假设值进行比较，两者差别较大时，重复步骤。
7. 计算出口温度。
间壁式换热器组合传热计算的要点（法）设计计算校核计算1.根据给定的二流体的流量、比热容及进出口的三个温度，计算传热量Q及另一温度。
2.按定义计算组合的E、R。
3.根据选定的组合型式，求出单只换热器所要求达到的e值。
4.由所选定的单只换热器的型式，由要求的e和r，求得单只换热器要求的ntu值。
5.由ntu值求得单只换热器的ka值。
6.布置单只换热器，使算出的ka值与步骤5相符合。
化工原理练习题三参考答案班级：学号：姓名：一、填空1、间壁式换热器的传热过程是热流体对间壁面的对流传热、间壁的热传导、间壁面对冷流体的对流传热2、有相变时的对流传数系数比无相变时大，粘度μ值越大，对流给热系数小。
3、二流体逆流流动，T1＝300℃，T2＝200℃，t2＝180℃，t1＝25℃，Δt m＝145.8℃4、间壁二侧流体的传热过程α1、α2值相差大α1＜＜α2，K值总是接近α1 那侧的。
5、某保温材料λ＝0.02J／(m·s·K)，厚度为300mm，测得低温处t o＝80℃，单位面积导热速率为30J／(m2·s)，求高温处t1＝530 ℃。
6、平壁稳定热传导过程，通过三层厚度相同的材料，每层间温度变化如图所示。
试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序λ3＞λ1＞λ2，以及每层热阻的大小顺序Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３。
7、列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近饱和水蒸气的温度，总传热系数K的值接近空气传热膜系数。
8、固定管板式列管换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走管程。
9、绝对黑体的发射能力与绝对温度 4 方成正比。
10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，某温度曲线如图所示，则A层导热系数小于B层导热系数，将A层材料放在里层时保温效果较好。
11、沸腾传热可分为三个区域，它们是自然对流、核状沸腾和膜状沸腾。
应维持在核状沸腾区内操作。
12、完成以下方程，并指出吸收系数的单位：吸收速率速率方程吸收系数的单位N A=k L（C i—C A）m/sN A=K G（p A—p*A）kmol／(m2.s.kPa)N A=K Y（Y—Y* ）kmol／(m2.s)13、假设气液界面没有传质阻力．故p i与c i的关系为呈相平衡。
如果液膜传质阻力远小于气膜的，则K G与k G的关系为相等，在填料塔中，气速越大，K G越大，扩散系数D越大，K G越大。
14、用水吸收空气中少量的氨。
间壁式换热器的操作方法
1.首先将间壁式换热器放置在水平平稳的位置。
根据需要连接进出口管道。
2.打开进出口阀门，将待处理的物质输送至换热器中，同时启动电机。
3.当物质通过换热器时，热量从高温的流体传递到低温的流体中。
在传热的过程中，需要控制流量和温度以便满足特定的需求，通常使用温度和压力传感器进行监测和控制。
4.待处理物质在换热器内部经过多次循环和传热，最终通过出口管道输出，并结束整个换热过程。
5.当结束操作后，将进出口阀门关闭，并停止电机运行。
清洗和维修时，需要先拆卸换热器，并根据不同的情况进行清洗或维修操作。
