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传热考试习题及答案

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第四章一、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. 对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 。

6. 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。

7. 对流传热系数的主要影响因素有（1） （2） （3）（4） （5） 。

8. 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 。

9. 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。

10. 当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为：10111αα+=K 此时若10αα<<，则有 。

11. 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 。

12. 蒸汽冷凝有 和 两种方式。

13. 总传热系数的倒数K1代表 ，提高K 值的关键是 。

14. 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。

15. 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 。

16. 写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。

二、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 αB 提高0αC 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（ ）A1λ<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>λ3B λ1<λ2<λ3C λ2>λ3>λ1D λ2<λ3<λ 15. 对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）A 两流体的温度差B 流体与壁面（或反之）间的温度差C 同一流体的温度差D 流体的速度差6. 计算液体无相变时在圆直管内对流传热系数，若可采用公式nr p Nu 8.0Re 023.0=,式中指数n 为（ ）A 0.4B 0.3C 被加热时为0.4，被冷却时为0.3D 被加热时为0.3，被冷却时0.47. 水在无相变时在原址观众强制湍流，对流传热系数i α为1000W/（m 2.℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则i α为（ ）A 2000B 1741C 不变D 5008. 对间壁两侧流体一侧恒温,另一侧变温的传热过程,逆流和并流时m t ∆大小为( )A 逆m t ∆>并m t ∆B 逆m t ∆<并m t ∆C 逆m t ∆=并m t ∆D 无法确定三、判断1. 保温材料应采用导热系数小的材料制作( )2. 管壳式换热器的传热面积既是管子截面积,可按照24i d nS π=来计算( ) 3. 在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（ ）4. 努塞尔特准数的表达式为λαμ=Nu （ ）， 普兰特准数的表达式为 λμp r C P = （ ） 5. 导热系数λ，对流传热系数α及总传热系数K 都是表征物质性能的参数（）6. 对于符合121)11(-+≈ααK 情况来说,若21αα<<时,要提高K 值时则主要用提高1α的值（ ）7. 换热器应采用导热系数大的材料来制造（ ）8. 管壳式换热器设计时，腐蚀性的流体宜走管程（ ），而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程（ ）四、简答1. 何谓热对流？它又可分为哪两类？何谓对流传热？2. 管壳式换热器主要由那些部件所构成？它的传热面积如何计算？3. 何谓定态传热？有什么特点？4. 傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。

5. 圆筒壁的定态热传导与平壁的定态热传导有何区别？6. 写出当采用平均对流传热系数时的对流传热速率方程，并说明各量的含义及单位7. 对流传热系数的物理意义是什么？它的单位是什么？它与导热系数有何不同？8. 总传热系数K 的物理意义是什么？影响K 值的主要因素有哪些？在设计换热器时，K 值有哪些来源？9. 若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？10. 在使用实验得到的α关联式时，应注意哪几点？11. 换热器为何应定期清洗？12. 简述总传热速率方程的重要性。

13. 简述何谓强化传热？有哪三个主要途径？五、计算题1. 一红砖平面墙厚度为500mm ，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为0.57/W （m ℃）。

求：（1）通过平壁的热传导通量q 。

（2）平壁内距离高温侧350mm 处的温度，℃。

2. 用平板法测定固的导热系数。

在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。

若所测固体的表面积为0.012m ，厚度为20mm 。

实验测得电流表读数为0.58A ，伏特计读数为100V ，两侧表面的温度分别为180℃和30℃。

求：该材料的导热系数λ。

3. 某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，()℃./4.11m W =λ，mm b 2301=；中间是保温砖，()℃./15.02m W =λ，mm b 1152=；最外层是建筑砖，()℃./8.03m W =λ，mm b 2303=。

今测得其内壁温度℃9001=t ，外壁温度℃804=t 。

求（1）通过炉墙单位面积的热损失2/m W 。

（2）各层的温差。

（3）各层接触面的温度。

（假设各层接触良好）4. 平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，()℃./07.11m W =λ，mm b 2001=；中间是绝缘砖，()℃./14.02m W =λ，mm b 1002=；最外层是钢板，()℃./453m W =λ，mm b 63=。

若耐火砖层内表面温度℃11501=t ，钢板外表面温度℃304=t 。

求（1）导热的热通量q 。

（2）若计算结果与实验的热损失不符，分析原因并计算附加热阻附R 。

5. 某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为100mm ，其导热系数分别为()℃./9.0m W 及()℃./7.0m W 。

待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。

为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为40mm ，导热系数为()℃./06.0m W 的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。

今设原来的两层材料导热系数不变。

求：加上保温层后单位面1积炉壁的热损失比原来减少的百分数。

6. 有一直径为mm 5.332⨯φ的钢管，其长度为3m ，已知管内壁温度为100℃，外壁温度为90℃。

求该管的热损失为多少KW 。

（已知钢管的导热系数为45()℃./m W ）7. 有一蒸汽管外径为25mm ，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm ，外层与内层保温材料的导热系数之比为4/12=λλ，此时的热损失为L Q 。

今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为LQ '。

求L L Q Q /'，并说明何种材料放在里层为好。

8. 在一个mm 5.360⨯φ的钢管外包有两层绝热材料,里面为mm 40的氧化镁粉,平均导热系数为0.07()℃./m W ；外层为20mm 的石棉层，其平均导热系数为0.15()℃./m W ，钢的导热系数为45()℃./m W ，现测出管内壁温度为500℃，最外层温度为80℃。

求（1）每米管长的热损失。

（2）两层保温层界面的温度。

（假设层间接触良好）9. 求绝压为140KPa ，流量为1000h kg /的饱和水蒸汽冷凝后并降温到60℃时所放出的热量。

用两种方法计算并比较结果。

已知140KPa 水蒸汽的饱和温度为109.2℃，冷凝热为2234.4Kg KJ /，焓为2692.1Kg KJ /；60℃的水的焓为251.21Kg KJ /。

10. 将0.417s Kg /、80℃的有机苯，通过一换热器冷却到40℃；冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃。

假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为1.6()℃./Kg KJ 。

求：（1）冷却水用量h m /3？ （2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到6h m /3，问此时冷却水的终温将是多少？11. 在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。

热水流量为2000h Kg /，进口温度为80℃，冷水流量为3000h Kg /,进口温度为10℃，热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为4.187()℃//Kg KJ 。

求（1）若要求将冷水加热到30℃，此时并流和逆流的平均温度差m t ∆。

（2）若要将冷水加入到40℃，采用并流能否完成任务？（计算后说明）12. 在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却苯。

苯在管内流动，进口温度为80℃，出口温度为35℃；冷却水进口温度23℃，出口温度为30℃。

求两流体间的传热平均温度差m t ∆。

13. 有一列管换热器由Φ25×2.5mm ，长为3m 的60根钢管组成。

热水走管内，其进、出口温度分别为70℃和30℃；冷水走管间，其进、出口温度分别为20℃和40℃，冷水流量为1.2 Kg/s 。

两流体作逆流流动，假设热水和冷水的平均比热容均为4.2 KJ/（Kg ·℃），换热器的热损失可略。

求：总传热系数K 0。

14. 有一传热面积S 0为15m 2的管壳式换热器中，壳程通入饱和水蒸汽以加热管内空气。

150℃的饱和水蒸汽冷凝为同温度下的水排出。

空气流量为2.8 Kg/s ，其进口温度为30 ℃，比热容可取1.0 KJ/（Kg ·℃），空气对流传热系数87 W/（m 2·℃），换热器热损失可略。

求空气的出口温度t 2。

15. 流量为1930 Kg/h ，温度为90℃的正丁醇在换热器中被冷却到50℃，冷却介质为18℃的水。

在平均温度下（70℃）正丁醇的比热容为2.98 KJ/（Kg ·℃），取水的比热容为4.187 KJ/（Kg ·℃）。

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化工原理传热复习题

化工原理传热复习题

传热复习题1（1）保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？答：首先，保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构。

夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失。

其次，瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射散热量。

举例说，如夹层内壁温度为98 C ，外壁温度为28C ，黑度为0.95的玻璃表面镀上黑度为0.02的银层后,其辐射散热量可由原来的5502m W 降至6.152m W 。

第三，在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作，大，在数值上常视为相等，但就其本质讲，含义是完全不同的。

（4）何谓换热器的控制热阻?答:换热器的总热阻1/K 主要取决于冷、热流体的对流传热热阻，当然也和管壁的热阻及污垢热阻有关，即，λααb K i ∑++=0111若忽略管壁及污垢热阻，则有111αα+≈i K如果i α和0α相接近，也就是两种流体的传热阻力差不多时，在谋求强化传热过程中，一般要考虑把i α、0α都增大。

但往往有这种情况，两者的α值相差很大，例如i α>>0α,则11αα<<i。

这时11α≈K K ≈0α即总传热系数K 值接近对流传热系数小的一侧流体的α 值，在本例条件下总热阻完全被管外的对流传热热阻所控制。

1/0α被称为控制热阻。

答：不正确。

冷却介质的出口温度越高，其用量越小，回收热能的品位也越高，动力消耗也随之减小。

但出口温度升高的结果，导致传热推动力即对数平均温差降低，所需传热面积增大，设备费用增大。

因此必须从综合角度考虑，全面加以权衡，确定一个适宜的出口温度。

对于常用的冷却介质工业水，出口温度不宜过高。

还因为工业水中含有许多盐类。

如CaCO 3、 MgCO 3、CaS04、、MgSO 4等。

若出口温度过高，上述盐类就会因溶解度减小而析出，附在器壁表面上形成热阻很大的垢层，使传热过程恶化。

尽管可以采取在冷却水中添加阻垢剂等化学方法，但至少从目前看，效果很有限。

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。

传热学第五版复习题答案

传热学第五版复习题答案

传热学第五版复习题答案1. 什么是傅里叶定律？它描述了什么物理现象？傅里叶定律描述了热传导现象。

它指出，在稳态条件下，通过材料的热流密度与材料的温差梯度成正比。

数学表达式为：\[ q = -k\frac{dT}{dx} \]，其中 \( q \) 是热流密度，\( k \) 是热导率，\( \frac{dT}{dx} \) 是温度梯度。

2. 热对流与热辐射有什么区别？热对流是指流体中热量的传递，依赖于流体的运动和温度差。

热辐射是指物体通过电磁波传递热量，不需要介质，与物体的温度有关。

3. 描述牛顿冷却定律，并给出其数学表达式。

牛顿冷却定律描述了物体在流体中冷却的速率与物体表面温度和流体温度之差成正比。

数学表达式为：\[ \frac{dT}{dt} = h(T -T_{\infty}) \]，其中 \( \frac{dT}{dt} \) 是温度变化率，\( h \) 是对流换热系数，\( T \) 是物体表面温度，\( T_{\infty} \) 是流体温度。

4. 什么是热阻？在电路中如何类比？热阻是描述热流通过材料时阻碍程度的物理量，类似于电路中的电阻。

在电路中，电阻阻碍电流流动，而在热传导中，热阻阻碍热量流动。

热阻 \( R \) 定义为：\[ R = \frac{\Delta T}{q} \]，其中\( \Delta T \) 是温差，\( q \) 是热流。

5. 什么是斯特藩-玻尔兹曼定律？它在实际应用中有什么意义？斯特藩-玻尔兹曼定律描述了黑体单位面积的辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。

数学表达式为：\[ E = \sigma T^4 \]，其中\( E \) 是辐射功率，\( \sigma \) 是斯特藩-玻尔兹曼常数，\( T\) 是绝对温度。

这个定律在热辐射传热、太阳能利用等领域有重要应用。

6. 什么是热交换器？它有哪些类型？热交换器是一种设备，用于在两种或多种流体之间传递热量，而流体本身不混合。

传热学习题答案(DOC)

传热学习题答案(DOC)

传热学习题答案1-9 一砖墙的表面积为122m ，厚为260mm ，平均导热系数为1.5W/（m.K ）。

设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。

解：根据傅立叶定律有：WtA9.207626.05)(25125.1=--⨯⨯=∆=Φδλ1-11 夏天，阳光照耀在一厚度为40mm 的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木门内表面热流密度为15W/m 2。

外变面温度为40℃，内表面温度为30℃。

试估算此木门在厚度方向上的导热系数。

解：δλtq ∆=，)./(06.0304004.015K m W t q =-⨯=∆=δλ1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式()f w t t rlh q -=π2所以()f w t t d qh -=π＝49.33W/(m 2.k) 1-14 一长宽各为10mm 的等温集成电路芯片安装在一块地板上，温度为20℃的空气在风扇作用下冷却芯片。

芯片最高允许温度为85℃，芯片与冷却气流间的表面传热系数为175 W/(m 2.K)。

试确定在不考虑辐射时芯片最大允许功率时多少？芯片顶面高出底板的高度为1mm 。

解：()()[]⨯⨯⨯+⨯⨯=∆=Φ001.001.0401.001.0./1752max K m W t hA (85℃-20℃) ＝1.5925W1-15 用均匀的绕在圆管外表面上的电阻带作加热元件，以进行管内流体对流换热的实验，如附图所示。

用功率表测得外表面加热的热流密度为3500W/2m ；用热电偶测得某一截面上的空气温度为45℃，内管壁温度为80℃。

设热量沿径向传递，外表面绝热良好，试计算所讨论截面上的局部表面传热系数。