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传热习题课计算题

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传热学习题课 文件

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1.冬天，室外气温为 -10℃，室外空气与外墙之间的表面传热系数为
23.2W / m2 K ，室内空气与内墙之间的表面传热系数为 8.1W / m2 K 。设整个
建筑物由壁厚为 23cm的砖墙及内外各涂有 5mm 厚的水泥组成，墙壁的高度和宽
度均为 3m ，房顶和地面均绝热。砖的导热系数为 0.84W / m K ，水泥的导热系 数为1.1W / m K 。要使室内温度维持在 20℃，需要配置功率多大的取暖器？如
内装满工业用油，油中安置了一电热器，使得罐的内表面温度维持在 400K 。该W / m2 K 。 ri 0.5m ，
l 2.0m。试确定所需的电加热功率。
Shanghai Jiao Tong University
4.试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量的大小：凸面锥台、圆柱、
凹面锥台。比较的条件是 d1、t1、t2 及导热系数均相同。三种形状物体的直径与 x
轴的关系可以统一表示为 d axn ，其中 a 及 n 之值如下：
凸面锥台 柱体
凹面锥台
1
a 0.506m 2 0.08m
n
0.5
0.0
其中， x1 25mm, x2 125mm。
20.24m
1 2
1.5
6.为测定管内蒸汽的温度，在管道壁安装了套管温度计，套管长度为 70mm ，
套管壁厚 2mm ，套管材料导热系数 46.5W / m K ，蒸汽管道壁面温度为 50℃，
蒸汽与套管间的对流换热表面传热系数为116W / m2 K 。若温度计指示温度为
115℃，试确定蒸汽的真实温度。
（2）球的温度降低到 30℃所需要的时间；（3）此时释放的总热量。

化工原理培训传热练习

化工原理培训传热练习

一、计算练习题1. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×，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；②并流和逆流操作时所需传热面积；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，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。

解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =×103J/（kg ·K ）。

热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =×10－3+×10－5+×10－3=×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。

并流操作80 50 2.341565ln 1565=-=并m t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作 8050 4023545=+=逆m t ∆℃传热面积 83.540133101.34=⨯⨯==逆逆m i i t K S ∆m 2因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。

传热习题

传热习题

传热习题一. 填空与选择1.①一列管换热器，列管规格为φ38×3,管长4m, 管数127根，则外表面积Ｆ1=_________________,而以内表面积计的传热面积F2=_____________________。

②两流体的间壁换热过程中 Q= m Cp△t计算式中, △t 表示_________________。

答：①F1=127×4π×0.038 ，F2=127×4π×0.032；②T1-T2 或t2– t1 。

2.①稳定热传导是指______________________________不随时间而改变。

②套管换热器，内管外径d1、外管内径d 2，则环隙的当量直径de=______________。

答：①传热系统中各点的温度仅随位置变；②d2– d1 。

3.①物体黑度是指在__________温度下，物体的__________与__________之比，在数值上它与同一温度下物体的__________相等。

②两固体间辐射传热速率公式为____________________________________________。

t04a05030答：①同一，辐射能力，黑体辐射能力，吸收率；②Q1——2=C1——2φA[(T1/100)4 - (T2/100)4 ] 。

4.①将单程列管式换热器改为双程的作用是__________，但这将使________减小，______ 增大。

②对流过程是__________和__________之间的传热过程。

答：①提高管内α，△t m，阻力；②流体，壁面5.①为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是________Ａ．表面光滑，颜色较浅Ｂ．表面粗糙，颜色较深Ｃ．表面粗糙，颜色较浅②某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为100℃ , 空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，问此套管换热器内管壁温应是___________ Ａ.接近空气平均温度Ｂ.接近饱和蒸汽和空气的平均温度Ｃ.接近饱和蒸汽温度答：① A；② C 。

传热习题课例题原题

传热习题课例题原题

传热习题课例题原题及答案1、某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5 m2的单程列管换热器。

用180℃的热废气预热轻油，轻油走管外，其流量为200kg·h-1，比热为2 kJ·kg-1·k-1，温度由30℃升至80℃。

轻油与热气体作逆流流动，热废气出口温度为70℃。

求换热器的热负荷和传热系数。

答案：Q =20000kJ·h-1K =34ｗ·m-2·k-12、在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液，溶液量为1.4kg·s-1，比热为2 kJ·kg-1·k-1，走内管（规格为Ф25×2.5 mm），从150℃冷却到100℃。

冷却水走套管环隙，从25℃升温至60℃，水的比热为 4.18 kJ·kg-1·K-1。

（1）已知溶液一侧的对流传热系数为1160 w·m-2·K-1，冷却水一侧的对流传热系数为930 w·m-2·K-1，忽略管壁和污垢的热阻及热损失，求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量（kg·h-1）。

（2）计算内管的外表面积和管长。

答案：（1）K2=464w.m-2.k-1q m'= 3445kg.h-1（2）A2= 3.67m2 L = 46.7 m3、100 ℃的饱和水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝, 冷凝潜热为2258.4 kJ · kg－1,总传热系数2039 w · m－2 ·K－1，传热面积为12.75 m2, 15 ℃的冷却水以2.25×105 kg · h－1的流量在管内流过,已知水的等压比热为4.18 kJ · kg－1 · K－1，设总传热温差可以用算术平均值计算,求：（1）冷却水出口温度；（2）水蒸汽冷凝量（kg · h－1）。

热工学-传热习题

热工学-传热习题

1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。

解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝m 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h =70W/(m 2·K) ，热流密度为q =5000W/m 2，试求管壁温度及热流量。

解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm ，热导率分别为0.6 W/(m ⋅K)和0.4 W/(m ⋅K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 ︒C 和80 ︒C 不变。

（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(m ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。

解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到：247.5 mm δ=4． 热电厂有一外径为100 mm 的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为04.0=λ W/(m ⋅K)的玻璃绵保温。

传热习题课计算题

传热习题课计算题

传热习题课计算题1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。

已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。

（取水的比热cp=4.18某103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q＝qmcp(T2－T1)＝1500/3600某4.18某103某(80－50)=52.25kW传热温度差△tm：热流体80→50冷流体30←155035△t1=50，△t2=35t1502t235传热温度差△tm可用算数平均值：t1t25035tm42.5℃22Q52.25103K615W/m2℃Atm242.52、一列管换热器，由φ25某2mm的126根不锈钢管组成。

平均比热为4187J/kg·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。

已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi为520W/m2·℃，蒸汽对管壁的传42热系数α0为1.16某10W/m·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。

试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：以管平均面积为基准，11dmb1dm）Kidi0d0解：（1）传热量：Q＝qmcp(t2－t1)＝15000/3600某4187某(80－20)≈1.05某106W总传热系数：（以管平均面积为基准）1dmb1dm11230.002123Kidi0d0K5202217116.10425解得：K＝434.19W/m2·℃对数平均温差：1102011080△t190△t2301tmt1t2lnt1t29030ln903054.61℃传热面积：QKAmtmAmQKtm105.10643419.54.6144.28m2AmndmL；列管长度：LAm44.284.87mndm126314.0.023（2）管程为4程时，只是αi变大：强制湍流时：αi＝0.023（λ/d）Re0.8Pr0.4，u变大，Re＝duρ/μ变大4程A＇＝1/4A（单程），则：4程时u＇=4u（单程）0.80.8有520＝1576.34W/m2·℃i（4程）＝4αi（单程）＝4某4程时：1K1dmb1dm11230.002123idi0d0K1576.342117116.10425K=1121.57W/m 2·℃Q1.05106A17.14m2Ktm1121.5754.614程列管长：LA17.141.88mndm1263.140.0233、有一列管式换热器，装有φ25某2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。

热工学传热习题

热工学传热习题

热工学-传热习题.————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ1. 一大平板，高3m ，宽2ｍ,厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。

解:解：由傅立叶导热定律: 热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝ｍ 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50m ｍ,长２.５m 的管子内流动并被加热,已知空气平均温度为80℃,管内对流换热的表面传热系数为ｈ=70W/（ｍ2·Ｋ) ,热流密度为q =5000Ｗ/m 2，试求管壁温度及热流量。

解:由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3.炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为２50 mm,热导率分别为0．6 Ｗ／(m ⋅Ｋ)和0.4 W/(ｍ⋅K ）,炉墙内外壁面温度分别维持70０ ︒C 和80 ︒Ｃ不变。

(1）试求通过炉墙的热流密度;（2)如果用热导率为0．076 Ｗ／(ｍ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变,试确定该保温层的厚度。

解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到:247.5 mm δ=4． 热电厂有一外径为1００ mm 的过热蒸汽管道（钢管）,用热导率为04.0=λ W/（m ⋅K)的玻璃绵保温。

传热学习题——精选推荐

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传热学习题传热学课习题第1章习题4. 面积为l m2、厚度为25mm的聚氨酯泡沫塑料平板，其两表面的温差为5℃，导热系数为0.032W/(m·K)，试计算单位时间通过该平板的热量。

8. 面积为3×4m2的一面墙壁，表面温度维持60℃，环境空气温度维持20℃，空气与壁面的对流换热系数为10W/(m2·K)，试计算这面墙壁的散热量。

9. 一块黑度为0.8的钢板，温度为27℃，试计算单位面积上每小时内钢板所发射的辐射能。

10. 冬季室内空气温度tf1=20℃，室外空气温温度tf2=-25℃。

室内、外空气对墙壁的对流换热系数分别为?1=10 W/(m2·K)和?2= 20 W/(m2·K)，墙壁厚度为?= 360mm，导热系数?=0.5W/(m·K)，其面积F=15m2。

试计算通过墙壁的热量损失。

第2章习题4. 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁内的温度分布。

5. 一铝板将热水和冷水隔开，铝板两侧面的温度分别维持90℃和70℃不变，板厚10mm，并可认为是无限大平壁。

0℃时铝板的导热系数λ=35.5 W/(m·K)，100℃时λ=34.3 W/(m·K)，并假定在此温度范围内导热系数是温度的线性函数。

试计算热流密度，板两侧的温度为50℃和30℃时，热流密度是否有变化？6. 厚度为20mm的平面墙的导热系数为1.3 W/(m·K)。

为使通过该墙的热流密度q不超过1830W/m2，在外侧敷一层导热系数为0.25 W/(m·K)的保温材料。

当复合壁的内、外壁温度分别为1300℃和50℃时，试确定保温层的厚度。

9. 某大平壁厚为25mm，面积为0.1m2，一侧面温度保持38℃，另一侧面保持94℃。

通过材料的热流量为1 kW时，材料中心面的温度为60℃。

试求出材料的导热系数随温度变化的线性函数关系式。

热传导和传热的计算练习题

热传导和传热的计算练习题

热传导和传热的计算练习题热传导是指物体内部分子间的能量传递过程，而传热是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。

掌握热传导和传热的计算方法对于解决实际问题具有重要意义。

下面将通过一些练习题来加深对热传导和传热计算的理解。

1. 练习题 1一个长度为2 m，截面积为0.01 m²的铜棒，两端温度分别为100 ℃和50 ℃。

铜的导热系数为400 W/(m·K)。

求棒子上每单位长度的热流量。

解答：首先通过热传导公式：热流量 = 导热系数 ×截面积 ×温度差 ÷长度我们可以计算出每单位长度的热流量：热流量 = 400 × 0.01 × (100 - 50) ÷ 2 = 100 W/m2. 练习题 2一个半径为0.05 m的球体，表面温度为500 K，球体内部温度为300 K。

假设球体的导热系数为20 W/(m·K)，求球体表面每单位面积的传热量。

解答：我们可以通过球体的表面积来求解每单位面积的传热量：表面积= 4πr²传热量 = 导热系数 ×表面积 ×温度差传热量= 20 × 4π × (0.05)² × (500 - 300) = 100 π W/m²3. 练习题 3一片0.02 m²的玻璃窗户，室内温度为20 ℃，室外温度为10 ℃。

忽略玻璃的导热特性，求窗户每秒传递的热量。

解答：窗户的传热量可以通过传热率公式来计算：传热率 = 1.6 W/(m²·K) （常用值）传热量 = 传热率 ×面积 ×温度差传热量 = 1.6 × 0.02 × (20 - 10) = 0.32 W4. 练习题 4一个铝制容器内装有100 g的水，初始温度为25 ℃。

将容器置于100 ℃的蒸汽中，经过一段时间后，水的温度达到90 ℃。

化工原理 培训传热练习

化工原理 培训传热练习

一、计算练习题1. 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；②并流和逆流操作时所需传热面积；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，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。

解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =1.86×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =4.178×103J/（kg ·K ）。

热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3=7.54×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。

并流操作80 50 2.3415651565=-=t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作80 50 4023545=+=逆m t ∆℃传热面积 83.540133=⨯==逆逆m i i t K S ∆m 2因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。

化工原理-传热习题及答案

化工原理-传热习题及答案

传热习题及答案一、选择题：1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）CA 、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；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、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、ＦＡ、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；3、影响对流传热系数的因素有( )。

A 、B 、C 、D 、EA 、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；4、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：AA 、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；解：原因是：流量不变 2d 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 dα∝，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 AT t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓ ⇒ 本题在于灵活应用管内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，管内流速也发生变化。

管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈5、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（ ）。

传热过程计算习题

传热过程计算习题

C min 1 e xp[ NTU min (1 )] C max 并流： C min 1 C max
21
三、传热效率与传热单元数的关系
若热流体为最小值流体，则令：
Cmax qm,c c pc , Cmin qm,hc ph
得出了冷流体为最小值相同的公式。
同理，逆流时传热效率和传热单元数的关系：
C min 1 e xp[ NTU min (1 )] C max C min C min 1 e xp[ NTU min (1 )] C max C max
f ( NTU, Cmin / Cmax ) 绘图
22
传热单元数法
单程逆流换热器中ε和 NTU 关系
2. 实验测定总传热系数K
方法：实验测定流体的温度、流量等参数， 通过 Q KSt m计算。 [例]

3. 换热器的操作型计算
[例4-11] T1 t1 20℃
T=116.3℃ P=1.765105Pa
t2 80℃ T2 壳间水蒸气冷凝
空气湍流

若qm,c’=1.2 qm,c，t1、t2不变，应采取什么措施? （忽略管壁热阻和污垢热阻）
1 1 1 3500 1000 1 1 778W m 2 K 1
17.7 ℃
30℃ 15℃
K1
1

1


3
Q1 1.22 105 S1 3.04 m 2 K1t m ,1 778 51.6

78.5℃
冷却段
t m , 2
17.7 ℃ 78.5 17.7 30 15 32.8C 78.5 17.7 ln 30 15

传热习题课计算题

传热习题课计算题

1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。

已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。

（取水的比热c p=4.18×103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q ＝q m c p (T 2－T 1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△t m ：热流体 80 → 50冷流体 30 ← 15△t 1=50， △t 2=352355021<=∆∆t t 传热温度差△t m 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃ ⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm 的126根不锈钢管组成。

平均比热为4187J/kg·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。

已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m 2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m 2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。

试求：管程为单程时的列管长度（有效长度） （总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K m i mi ⋅++⋅=αλα）解：传热量：Q ＝q m c p (t 2－t 1)＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W总传热系数：（以管平均面积为基准） 1111152023210002171116102325004K d d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα .. 解得： K ＝434.19W/m 2·℃ 对数平均温差： 110110 2080△t 1=90 △t 2=30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=1212903090305461ln ln .℃ 传热面积： Q KA t m m =∆ A QK t m m m ==⨯⨯=∆10510434195461442862.... A n d L m m =π； 列管长度：L A n d m m m ==⨯⨯≈π44281263140023487....3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。

传热学练习题含答案

传热学练习题含答案

传热学练习题含答案一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时传热系数K应( )A、减小B、增大C、无法判断D、基本不变正确答案：B2.对流传热速率等于系数×推动力，其中推动力是( )A、两流体的速度差B、流体温度和壁温度差C、两流体的温度差D、同一流体的温度差正确答案：B3.制冷分为四个过程，其中给深冷分离提供冷剂是在( )过程中。

A、蒸发B、压缩C、膨胀D、冷凝正确答案：A4.能用于输送含有悬浮物质流体的是( )A、节流阀B、闸阀C、旋塞D、截止阀正确答案：C5.会引起列管式换热器冷物料出口温度下降的事故有 ( )A、正常操作时，冷物料进口管堵B、冷物料泵坏C、热物料泵坏D、热物料流量太大正确答案：C6.离心泵抽空、无流量，其发生的原因可能有：①启动时泵内未灌满液体；②吸入管路堵塞或仪表漏气；③吸入容器内液面过低；④泵轴反向转动；⑤泵内漏进气体；⑥底阀漏液。

你认为可能的是( )A、①③⑤B、全都是C、全都不是D、②④⑥正确答案：B7.导致列管式换热器传热效率下降的原因可能是( )A、列管结垢或堵塞B、不凝气或冷凝液增多C、道或阀门堵塞D、以上三种情况正确答案：D8.反应压力不变，循环氢纯度越高对加氢反应( )A、不利B、有利C、无影响正确答案：B9.加氢裂化的优点是( )A、可生产高辛烷值汽油B、可生产高十六烷值柴油C、可生产优质航煤正确答案：C10.换热器折流板间距最小为( )mm。

A、100B、80C、20D、50正确答案：D11.蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值( )A、不变B、降低C、升高D、都可能正确答案：B12.为防止急冷水系统腐蚀，通常在急冷水中注入( )A、KOB、HClC、P2O5D、NaOH正确答案：D13.某换热器中冷热流体的进出口温度分别为T1=400K、T2=300K、t1=200K、t2=230K，逆流时，Δtm=( )KA、100B、132C、170D、200正确答案：B14.为防止反应釜中的物料被氧化，可采用以下措施( )A、向反应釜通N2气或水蒸汽B、对反应釜抽真空C、向反应釜通空气D、将反应釜的物料装满正确答案：A15.套管换热器的换热方式为( )A、混合式B、间壁式C、蓄热式D、其他方式正确答案：B16.关于原料配比，叙述不正确的是( )。

传热计算题——精选推荐

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传热计算题1．有无保温层的热损失平壁炉炉壁是用内层为120mm 厚的某种耐火材料和外层为230mm 厚的某种建筑材料砌成，两种材料的导热系数均未知。

已测得炉内壁壁温为800℃，外侧壁面温度为113℃。

为减少热损失，在普通建筑材料外面又包砌一层为50mm 的石棉，包砌石棉后测得的各层温度为：炉内壁温度800℃、耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃、建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉层外侧温度为77℃。

问包砌后热损失比原来减少百分之几？ 答：42.5%2．导热系数为变量时的热损失有一水蒸汽管道，其外径为426mm ，长为50m ，管外覆盖一层厚为400mm 的保温层，保温材料的导热系数随温度变化，其关系为))(./(1095.04C t K m W t ︒⨯+=-为温度，式中λ。

现已测得水蒸气管道的外表面温度为150︒C ，保温层外表面温度为40︒C ，试计算该管道的散热量。

答：19.1kW3．导热总温差在多层壁内的分配及保温材料的合理使用φ60×3mm 钢管外包一层30mm 石棉层（导热系数为0.16W/(m.K)）后，再包一层30mm 软木（导热系数为0.04 W/(m.K)），已测得管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃。

又已知大气温度为20℃。

(1) 求每米管长所损失的冷量及软木层外壁面与空气间的对流传热膜系数。

(2) 计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数。

若忽略钢管壁热阻，重新计算每米管长损失的冷量。

(3) 若将两层保温材料互换（各层厚度仍为30mm ），钢管内壁面温度仍为-110℃，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为10℃。

求此时每米管长损失的冷量。

(4) 若将两层保温材料互换，钢管内壁温度仍为-110℃，计算每米管长实际损失的冷量及最外层的石棉层表面的实际温度。

提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。

(5) 由以上各题的计算结果，您将得到哪些有用的结论？答：(1)-52.1W/m, 9.21W/(m 2.K)；(2)0.01%,29.94%,70.05%,-52.1W/m ；(3)-38.1W/m ；(4)-38.74W/m,12.6︒C4．保温层的临界半径在φ25×2.5mm 的蒸气管道外包一层厚度为37.5mm 、导热系数为0.8W/(m.K)的保温层。

传热计算习题附详细答案

传热计算习题附详细答案

传热计算题1.在一内径为0.25cm的管轴心位置上，穿一直径为 0.005cm的细导线，用以测定气体的导热系数。

当导线以0.5A 的电流时，产生的电压降为0.12V/cm，测得导线温度为167℃，空心管内壁温度为150℃。

试求充入管内的气体的导热系数试分析仪器精度以外造成结果误差的客观原因。

2．有两个铜质薄球壳，内球壳外径为0。

015m，外球壳内径为 0.1m，两球壳间装入一种其导热系数待测的粉粒料。

内球用电加热，输入功率为 50w，热量稳定地传向外球，然后散发到周围大气中。

两球壁上都装有热电偶，侧得内球壳的平均温度为120℃，外求壳的平均温度为50℃，周围大气环境温度为20℃；设粉粒料与球壁贴合，试求：（1）待测材料的导热系数（2）外球壁对周围大气的传热系数3．有一面积为10cm2带有保护套的热电偶插入一输送空气的长管内，用来测量空气的温度。

已知热电偶的温度读数为300℃，输气管的壁温为 200℃，空气对保护套的对流传热系数为60w/m2.k，该保护套的黑度为 0.8，试估算由于辐射造成的气体温度测量误差。

并叙述减小测量误差的途径。

已知 Stefan-Bohzman常数σ=5.67×10-9w/m2k 。

4．用两个结构尺寸相同的列管换热器按并联方式加热某中料液。

换热器的管束由32根长 3m 的Ф25×3mm 的钢管组成。

壳程为120℃的饱和蒸汽。

料液总流量为20m3/h，按相等流量分配到两个换热器中作湍流流动，由 25℃加热到 80℃。

蒸汽冷凝对流传热系数为8Kw/m2.℃，管壁及污垢热阻可不记，热损失为零，料液比热为 4.1KJ/kg.℃，密度为 1000kg/m3。

试求：（1）管壁对料液的对流传热系数（2）料液总流量不变，将两个换热器串联，料液加热程度有何变化？（3）此时蒸汽用量有无变化？若有变化为原来的多少倍？（两者情况下蒸汽侧对流传热系数和料液物性不变）5．某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2（管外面积），均由128根Ф25×2.5mm的钢管组成。

传热习题

传热习题
【解法一】 ： LMTD 法 注意：不必试差！
Re 2
4m s 2 u2 d 2 4 2000 3600 1.229 104 104 2 N2 d 2 180 2 10 5 0.016
结论：在相同条件下，
t m ,逆 t m ,并
A逆 A并
T1
并流
T2 t2 t1
t2 t1
逆流
0
A
【解法二】 ： -NTU法
水 t2
逆流时：
2=3.5kW/m2K cp2=4.187 kJ/kgK 216kg/h T2=80℃ t1=20℃
按冷、热流体当中的任 一计算均可。以下以热流密 度最小的热流体为基准计算。
Q KAt m Q m s1c p1 T1 T2
150 53.4 ln 80 20
Q m s 2 c p 2 t 2 t1
Q K 2 tm 逆d外 L逆
L逆
1 A A b A A A Rs 1 Rs 2 K 1 A1 A1 Am A2 2 A2 t t 1 t m 2 1.56m t ln 2 t 1
K 0.894kW m 2 K
(以外表面为基准) ----参见解法一
0.910 216 2.0 L逆 1.56m 0.894 0.025 3600
并流时：
C R1
m s 1 c p1 m s 2c p2

c p1 c p2

2.0 0.478 4.187
并流时：
Q、t2、K与逆流时相同
水 t1=20℃ 2=3.5kW/m2K cp2=4.187 kJ/kgK 216kg/h 油 216kg/h T1=150℃ cp1=2.0 kJ/kgK，252.5mm 1=1.5 kW/m2K (以外表面为基准) T2=80℃ t2
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1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。

已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。

（取水的比热c p=4.18×103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q ＝q m c p (T 2－T 1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△t m ：热流体 80 → 50 冷流体 30 ← 15△t 1=50， △t 2=352355021<=∆∆t t 传热温度差△t m 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm的126根不锈钢管组成。

平均比热为4187J/k g·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。

已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m 2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m 2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。

试求：管程为单程时的列管长度（有效长度）（总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K m i m i ⋅++⋅=αλα）解：传热量：Q ＝q m c p (t 2－t 1)＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W 总传热系数：（以管平均面积为基准）1111152023210002171116102325004Kd d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα .. 解得： K ＝434.19W/m 2·℃ 对数平均温差： 1101102080△t 1=90 △t 2=30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=12129030905461ln ln .℃ 传热面积： Q KA t m m =∆ A Q K t m m m==⨯⨯=∆10510434195461442862....A n d L m m =π； 列管长度：L A n d m m m ==⨯⨯≈π44281263140023487....3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。

若水蒸汽的冷凝传热膜系数为1×104W/m2·K，管壁及两侧污垢热阻均忽略不计，而且不计热损失，已知空气在平均温度下的物性常数：λ=2.85×10-2W/m·K，μ=1.98×10-5N·s/m2，=1kJ/k g·K，Pr=0.7。

cp试求：(1）空气在管内的对流传热系数；（2）求换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）；（3）通过计算说明该换热器能否满足要求；（4）计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。

解：(1) 空气在管内流速：ρρππρπ112.22320)02.0(43600800044222=⨯⨯=⨯=⨯=nd q nd q u mvR ....e ==⨯⨯=>-du ρμρρ0022212119810223434310540.6＜Pr=0.7＜160 l/d=2/0.02=100＞50传热系数αi=⨯⎛⎝ ⎫⎭⎪00230804.Re Pr ..λd=⨯⨯⨯⨯-00232851000222343430720804.......= 85.68W/m 2·K（2）总传热系数：ioi o d d K αα111+=202568.851101114⋅+⨯=K 解得：K ＝68.08W/m 2·K（3）传热量： )t (t c q t KA Q p m m 12-=∆=实际所需传热面积： mp m t K t t c q A ∆-=)(12108108 2085△t 1＝88 △t 2＝23∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=1212882388234844lnln .℃ ()Am =⨯⨯⨯-⨯=800036001010852068084844438032....该换热器所能提供传热面积A '：'==⨯⨯⨯=A n dl m π3203140025250242...∵A ＜ A ' ∴该换热器能满足要求。

（4）W )t (t c q Q p m 53121044.1)2085(100.136008000⨯=-⨯⨯⨯=-= )(W o o T T A Q-=α71.10724.501011044.110845≈⨯⨯⨯-=-=o o W A Q T T α℃ A i =nd i l=320×3.14×0.02×2＝40.19m 232.9419.4068.851044.1285205≈⨯⨯++=+=i i W A Q t t α℃所以：壁温接近于蒸汽流体一侧（或者说接近α大的一侧流体温度）4、用110℃的饱和水蒸汽将流量为35m3/h的某稀溶液在双程列管换热器中从75℃加热至90℃。

若每程有直径为φ25×2.5mm的管子30根，且以管外表面积为基准的传热系数K=2800W/m2.℃，蒸汽侧污垢热阻和管璧热阻可忽略不计。

试求：(1)换热器所需的管长；(2)当操作一年后，由于污垢累积，溶液侧的污垢系数为0.00008m2.℃/W，若维持溶液的原流量及进口温度不变，其出口温度为多少？又若必须保证溶液原出口温度，可采用什么措施？=4.2kJ/k g·℃。

注：溶液的密度及比热与水近似：ρ＝1000kg/m3；cP解：（1）110110 75 9035 20∆∆∆∆∆tt tt tm=-=-=1212352035202680ln ln.（或5.2723520221=+=∆+∆=∆tttm℃）WttcqttcqQpvpm33121 2105.612)7590(102.41000360035)()(⨯=-⨯⨯⨯⨯=-=-=ρ传热面积：AQK tm m==⨯⨯=∆6125102800268081632...A＝nπd（2L）L＝A/（2nπd）=8.16/（2×30π×0.025）＝1.7m（2）11111001'-='=+K K d d R K K d d R i i 202500008.028001⨯+= 所以： ⋅='2/2188m W K ℃110110 75t 235 110－t 2)(12t t c q t A K Qp m m -=∆'=2211035ln)110(3516.82188t t ---⨯⨯()=⨯⨯⨯-351000360042107532.t解得： t 2≈88℃措施：（1）提高加热蒸汽温度（调节蒸汽的压力）； （2）清除污垢。

5、热空气在φ25×2.5mm的钢管外流过，对流给热系数为50W/m 2.K ，冷却水在管内流过，对流给热系数为1000W/m 2.K ，已知钢管的导热系数W/m ·K ，水侧污垢热阻W K m R si /1058.023⋅⨯=-，热空气侧污垢热阻W K m R so /105.023⋅⨯=-。

试求：(1)传热系数；(2)若管内对流给热系数增大一倍，传热系数有何变化？ (3)若管外对流给热系数增大一倍，传热系数有何变化？解：已知)/(502K m W o ⋅=α， )/(10002K m W i ⋅=α(1) ii oi o si m o so o d d d d R d bd R K αλα++++=11 2010002520251058.05.224525105.2105.0501333⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+=--- 00125.0000725.0000062.00005.002.0++++=W K m /0225.02⋅=)/(4.442K m W K ⋅=ii o i o si m o so o d d d d R d bd R K αλα211++++=' 20100022520251058.05.224525105.2105.0501333⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+=--- 解得：)/(6.452K m W K ⋅='传热系数提高：%7.2%1004.444.446.45=⨯-ii o i o si m o so o d d d d R d bd R K αλα++++=''211 2010002520251058.05.224525105.2105.05021333⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=--- 解得：)/(8.792K m W K ⋅=''传热系数提高：%7.79%1004.444.448.79=⨯-6、某厂只能用120℃饱和水蒸汽，通过φ25×2.5mm、长3m 的单管程列管式换热器，将列管内的17.2[m 3/h]水溶液从20℃加热到75℃，冷凝水于饱和温度下排出。

已知管侧水溶液]/[25002C m W i ︒⋅=α，壳侧蒸汽]/[100002C m W o ︒⋅=α，溶液在管内呈湍流，试问换热器的管数为若干？水溶液密度3/1050m kg =ρ，比热为C kg kJ ︒⋅/17.4。

热损失及管壁、垢层热阻均可忽略。

检修时发现该换热器有三根管子已坏，拟将坏管堵塞再继续使用，试问此方案是否可行（通过计算或推导说明）？解： （1）][101151)2075(1017.4360010502.17)(3312W t t c q tc q Q p v p m ⨯=-⨯⨯⨯⨯=-=∆=ρ 100001202525001111+=+=o i o i o d d K αα]/[67.16662C m W K o ︒⋅= 120120 蒸汽 2075 水△t 1＝100 △t 2＝45][88.6845100ln 45100ln 2121C t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆ o o t A K Q ∆=][02.1088.6867.166610115123m t K Q A m o o =⨯⨯=∆=][4355.423025.014.302.10根≈=⨯⨯==⇒=dl A n dl n A o o ππ(2) 8.0u∝α，且nn A A u u '='='（连续性方程） 故]/[26502500)4043()(28.08.0C m W n n i i ︒⋅=⨯='='αα ]/[175010000120252650111112C m W d d K oi o i ︒⋅=+=+'='αα][425.9403025.014.3n l 2m d A =⨯⨯⨯='='π][10113688.68425.917503W t A K Q m ⨯=⨯⨯=∆''='∴<',Q Q 不能完成换热任务φ⨯的管子组成。