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第四章.传热习题

（一）选择题：

1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（） C 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；

2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（）。B

A 、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C 、折射；

B 、克希霍夫； D 、普郎克； 3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。ACD ；BEF

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； 4、影响对流传热系数的因素有( )。ABCDE

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；

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

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；

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 Δ

t 对于该系统K

≈∴2112

ln m t t K A t A

T t T t α-?≈--

即

1ln

p m c A

T t T t α=--

∵A α↓ 则1

T t T t -↓

-∴2

t ↓

? 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：

0.8

0.023R e

u N =，即物性一定时，0.8

0.2

∝。

根据连续性方程，流量不变时，2

4V 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≈

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（）。D

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

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（）。B 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； 8、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（）。C

A 、③>④>①>②； C 、③>④>②>①；

B 、④>③>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 ； 9、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（）。B

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；

10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4

2.1?=e R ,此时对流传

热系数为α。若将水的流量减半，其对流传热系数'

α（）。B

A 、>(1/2)α8.0；

B 、<(1/2)α8.0；

C 、=(1/2)α8

.0； D 、无法确认；

分析：水的流量减半后，按流(

)

104

>e R 公式计算，α

α8

.0')

2/1(=但本例中流

型已变成渡流)

1053

?=e R ，此时α

αΦ='

。又50.8

6101R e

＜1

，∴()'12α＜ 11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。A 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； 12、关于下面两种说法的正确结论应是（）。C

1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关； 2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。

A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法不对；

B 、两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法不对；

13、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 A 、5%； B 、6%； C 、7%； D 、8%；解：由 ()

21T T c W Q

ph h h

-=，()

21t t c W Q

pc c c

得 ()()

()()

.04038

40509015535090211221=-=----=

----=

-T T t t T T Q Q Q h c

14、某套管换热器由?108×4mm 和?55×2.5mm 钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（B ）mm 。

A 、53；

B 、45；

C 、50；

D 、58；

15、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（）D A 、气体走管外，气体并联逆流操作； B 、气体走管内，气体并联逆流操作； C 、气体走管内，串联逆流操作； D 、气体走管外，串联逆流操作；

16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工程上是可行的：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温度；

D 、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；

17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（）C

A 、通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；

B 、系统中任一点的温度维持恒定；

C 、总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；

D 、系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；

18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（）B A 、20℃； B 、100℃； C 、60℃； D 、49.7℃。

19、有一套管换热器，长10m ，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（）C

A 、2倍；

B 、1.75倍；

C 、1.15倍；

D 、2.30倍；

20、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 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；Ｄ、表面光滑，颜色较深；

（二）填空题

1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的和边界层外的合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；对流传热

2、给热是以和的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度

3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要。答案：大

分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动的方向相反，引起湍动加剧。

4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而，随其温度的升高而。答案：增大；减小

5、在工程计算中，对两侧温度分别为t 1,t 2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。

答案；22

1λλλ+=

；2

1t t +=

6、对流传热的热阻主要集中在，因此，是强化对流传热的重要途径。答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度

7、在λ、μ、 ρ、 p

c 这4个物性参数中，若值大，对流传热系数α就增大；若值大，对流传热系数α就减小。

答案：ρ、p

c 、λ；μ

8、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍. 答案: 5.39

分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比,

而非摄氏温度,即

273300273600??? ??++=5.39。

9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大倍。答案：1

10、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为。

答案：临界温度差；临界热负荷

11、处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为。答案：400kg/h

分析：设

Q=m t KA ? m t A K Q ?=''∴==''

K K

Q Q K K

=1.1

故 Q '=1.1440

1.1=Q

=400kg/h

12、苯在内径为20mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/

（2

m ·℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm 的圆管，其对流传热系数

将变为Ｗ／（2

m ·℃）。答案：612

分析： α=0.023n

P d

.0Re

=0.023d λn

d W d Pr

4/8

.02

??????????

?????????

???????

????

???

μρπρ

∝8

.0)21(1?-+-d

.1-d

αα'

.12030-??? ??=0.482

α'=0.482α=0.482?1270=612W/(2m ·℃)

13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为。答案：104℃

分析： ε=20

20751--T =0.65 ∴1T =104℃

14、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于。答案：4%

15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于的缘故。答案：传热管表面有污垢积存

16、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况下,14

.03

/155

.0)

(

36.0W

P R N r

u μμ??=。可见对流传热系数与当量直径的__________成反

比。

答案：0.45次方

17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的为特征尺寸。答案：垂直高度

18、用套管换热器加热内管的空气，蒸汽在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸汽和空气的给热系数，需用的主要仪器有。答案：热电偶温度计、水银温度计、流量计

19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：14

.03

/13

/1)

(

)

(

86.1W

d P R N i

u μμ=。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，

则管内对流传热系数变为原来的倍。答案：2

分析：

.03

/13

/12)

(

)

(

/86

.1W

d P d W d d i r

i S i μμμ

ρπρλα??????????

?????

????

??????

=由

2)2

1(1

/13/11==∴

=∝--+--αα

αd

故αα2'

20、传热效率随传热单元数的增加而，但最后趋于一定值。答案：增大

（三）计算题

1、某流体通过内径为100mm 圆管时的流传热系数为120W/(m 2·℃),流体流动的

雷诺数Re=1.2×105,此时的对流传热系数关联式为4

.08.0Pr Re 023.0=Nu 。

今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？解：由对流传热系数α的计算公式：

0.8

0.4

0.023

du d λραμ

??= ???

当物性不变时0.80.2u d α-∝ ∵u 不变， ∴0.2

α-∝

求扁管的当量直径de ：

设a 、b ，分别为矩形截面的宽与长

由题意13

b =

2()a b d π+=

解之

a π=

d b π=

∴

3243388

3.140.0050.02952()

d d ab d

e d m

d a b ππππ??=

??=+

知

设αα'、分别为圆管与扁管的对流传热系数，则

.1)

0295

.005.0(

)

(

.02

.0'

===e

d d a

∴ α'=1.11α=1.11?100=111W/(?2

m ℃)

对流传热系数由原来的100W/(m 2·℃)，增至现在的111 W/(m 2·℃)。

分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。

2、一立式换热器规格如下：管长3m ，管数30根，管径为 φ25×2.5mm ，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却CS 2饱和蒸气，使之从饱和温度46 ℃ 降至10 ℃，走管外，其流量W=0.07kg/s ，其冷凝潜热为356kJ/kg ，比热容为1.05kW/(kg ℃) 。水走管内，且与CS 2呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ℃ 和30℃。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为K 1=200W/(m 2·℃)和K 2=100 W/(m 2·℃)。问此换热器是否合用？

分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积A 1和冷却段所需面积A 2，而A 1、A 2的求得又须以Δt m1、Δt m2为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t 。解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：

007.73025.014.330m

L d n A =???==π

（2）求所需的传热面积 ① 冷凝段与冷却段的传热量

r W Q 9.2435607.0=?=?=

()()kW

T T c W Q s P h h 2065104605.107.022=-?=-=

②两段的平均温差总传热量：kW

Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+=

冷却水用量

()

kg t t C Q W c p c /263.053018.45.2712=-?=

冷却水离开冷却段的温度

.718

.4263.065.2521=?+

p C C W Q t t ℃

冷凝段的平均温差 4646→℃

.384.716

30←

℃ 4

.1616

6.38ln 166.381=-=

?m t ℃

CS 2

冷却段

冷凝段

冷却段的平均温差 4646→℃

.384.7←

℃

.165

6.38ln 56.382=-=

?m t

③所需传热面积冷凝段 2

11184.47.2520010

9.241

t K Q A m =??=

冷却段

22261.14

.1610010

65.22

t K Q A m =??=

2145.661.184.4m

A A A =+=+='

A>'

A ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。

3、将流量为2200kg/h 的空气在蒸汽预热器内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）

分析：由传热基本方程m Q K A t =?着眼考虑：空气流量增加20%而进出口温度不变，即Q 增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K 接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有Δt m 及A 。解：空气

蒸汽

αα>> ，又管壁较薄可忽略其热阻

空气

α≈∴K

[[

]]4

.08.02

.08

.04

/023

.0Pr Re

023

.0r P d

Ws d d

d ?==ρπ

α 空气

在物性不变的前提下 8

.18.01

W C A =空气α(a)

()m m t dL n t A K Q ?≈??=πα

由题意，n 为常数

将∴（a ）式代入：

.08

.02

t W C Q m A

???= （b ）

（a ）、（b ）二式中1C 、2C 均为比例系数。设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b ）式：

.021128

.08

.02

128

.01

.1m

m m

m A A t t d d L L t t d d L L W W Q Q ?????

??=?????

? ?????? ????

????=

已知：=

2Q Q 1.2 (b)

比较（a ）、（b ）二式得

将已知数据代入

∴

增加冷凝量为

即蒸气冷凝量增加了64％。此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。

由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传

热推动力增加很少，这可由2'

t 与2t 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管内对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管内对流传热系数增大到原来的0.82 1.74=倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管内对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。 4、废热锅炉由φ25mm ?2.5mm 的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2.8MPa ，管内走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧，

?=2

1/(250m W α℃）水侧?=20/(10000m W α℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温

T 及w t 。

解：方法一：

（1）先求总传热系数（以管子内表面为基准） Ki=242W/(m 2·℃) （2）平均温度差

2.8MPa 下水的饱和温度为230℃。 ∴

（3）热通量

10010012ln ‘‘

’

t t A K ---=’K

t K t t t t m 2

11001001

2ln 2--=?-0604

.05.679092)3035(148310030100ln 2=??-=--‘

t C

1.342

?=‘t

.130

35)

301.34(2)()(21212=--?=--==t t C W t t C W Q Q W W c

p c c p c ‘‘‘00413

.000008.00000495.0004.025

2010000

125

2045

0025.0250

111=++=?+

o i

m i

i i d d d d b K αλαC

2702

)

230450()230550(?=-+-=

?m t 2

kW/m

3.65270242=?=?==

m i i

i t K A Q q

（4）管壁温度

1）先着眼于管内的对流传热。由牛顿冷却定律：又

239

250

103.655003

=?-

w q T T α℃

②再眼于管外的对流传热

235

10000

103.522303

=?+

=αq t t w ℃

方法二：

(1) 先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面）

00008

.00000495.0004.025

1000020

.222045

0025.025011

0321++=?+?+=

=++==d d d d b R R R K

R i

αλα

=0.00413(2

m ℃)/W

(2) 再求管壁温度

在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故

R t

T T T W 1=

--R

R t

T t t W 3=--

已知：t = 2300c T =

450

550+= 500℃ ∴ t w = T- )

t T R

R - =

239

)230500(00413

.0004.0500=--

℃

t w = t +

)

t T R

R -

=235

)230500(00413.00008

.0230=-?+

℃ 两种解法结果相同

分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要

kW/m

3.5227025

20242=??=?=?==

i i m o o

o t d d K t K A Q q )

(w i i T T q -=αC

5002

450

550?=+=

小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。

壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。

5、在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍试估算Ｑ/?t m 将如何变化？解：（1） α蒸汽》α空气 ∴K ≈ α空气

由 Q =KA Δt m 得 Q/A

A K t m

?≈?=?空气α

Re=μμ

du =

由上可知，当压强加倍后，管内空气的ρ，u 将有所改变，具体说ρ增大 u

减少，但质量流速G = u ρ不变。即Re=

μ不变。

又 P r=λμ

p c 不变 ∴ α不变

∴ Q/Δt m 亦不变化（2）传热管数目加倍。

传热管数目加倍，则传热面积A 加倍；但流通面积增大1倍后，流速相应减

少1倍，管内对流传热系数减至原来574.05.08

0=。倍。

∴ 15

.12574.0//1

=?=?

??A A t Q t Q m m αα）（）（

6、平均温度为270℃的机油从一φ108mm ×6mm 的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为340W/(m 2·℃)，大气温度为12℃。试求：(1)每米管长的热损失；(2)若管外包以导热系数为0.045W/(m ·℃)，厚度为20mm 的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？

假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用a T =8+0.05t W 来计算。其中t W 表示壁温，℃；αT 的单位为W/(m 2·℃)。解：（1）设油和空气的温度分别为t 1、t 2。从热油和空气的传热来看 Q=KA(t 1-t 2)

欲求Q 必先知K ，而K 又与αT 有关。

由αT 的计算式可以看出，求解t W 是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程Q T =αT A(t W -t)分析，要想求得t W 又须知Q T 。如此应采取试差法求解。设未保温时管外壁温度为265℃则 αT =8+0.05×265=21.3 W/(m 2·℃)

每米钢管的外表面积

A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m 2 散热量

Q T =αT A(t W -t)

=21.3×0.339(265-12)=1827W 校核壁温

由 Q=KA(t 1-t 2)

其中: 3.211

3401

T K αα =0.0499（m 2℃）/W ∴ K=20W/(m 2·℃)

又 Q=20×0.339(270-12)=1753W

稳定传热时，Q T 应等于Q ；现Q T >Q ，说明假设的壁温偏高。重设t W =250℃

αT =8+0.05×250=20.5W/(m 2·K) Q T =20.50×0.339(250-12)=1654W 校核壁温

.201

340

=0.0517(m 2·℃)/W

∴ K=19.3W/(m 2·K)

Q ≈19.3×0.339(250-12)=1688W Q T ≈Q,说明所设壁温合理。

故每米钢管的损失约为21688

1654+=1671W 。

(2)设保温后外壁温度为50℃ αT =8+0.05×50=10.5W/(m 2·℃)

此时每米管长的外表面积 A T =π(0.108+0.04)×1=0.465m 2 散热量 Q T =10.5×0.465(50-12)=186W 校核壁温

由于增加了保温层的热阻λb

，总热阻

045

.002.05

.101340

=λ

ααb

K T

=0.543(m 2·℃)/W

∴ K=1.84W/(m 2·℃)

传热面积取保温层内、外表面积的平均值 A=2

465

.0339.0+=0.402m 2

Q=KA(t 1-t 2)

=1.84×0.402(270-12)=190W Q ≈Q T ，说明所设壁温合理。

故保温后每米钢管热损失仅有2190186+=188W ，为不保温时的1671188

=11.3%。

分析：比较保温前后可以看出：保温前总热阻为0.0517(m 2·℃)/W ，保温后总热阻为0.543(m 2·℃)/W ，大了一个数量级；保温前钢管外壁温度为250℃，保温后保温层表面温度降至50℃，下降了200℃。

本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。

7、用传热面积1A =2

1m 的蛇管加热器加热容器中的某油品，拟将油温从201=t C ?升

至C t ?=802。已知加热器的总传热系数)

/(2002

C m W K ??=，油品质量kg m 500=，比

热容)

/(2.2C kg kJ c

??=。容器外表面散热面积2

12m

S =,空气温度20

=α

t ℃,空气与

器壁的对流传热系数)/(102

C m W ??=α，加热蒸汽的压强为kPa 250。试求：（1）所需加热时间；

（2）油品能否升至C ?90。

不考虑管壁热阻及油与壁面的对流传热热阻。分析：显然，这也是个不定态的问题。蒸气通过蛇管加热器使油品不断升温，当油品温度超过容器外空气温度后在自身升温的同时又不断向器外空气散热。器内﹑器外传热推动力都随时间不断变化。但不管情况如何改变，热平衡关系却总是成立的。因此，求解本题的关键在于找出其间这样一个平衡关系：蒸气的加热速率等于油品的吸热速率与容器向外散热速率之和。

又：油温升高的过程即为器壁向环境散热量不断增加的过程，直至这两个过程速率相等。此时的油品温度即为其可能达到的最高温度。

解：油品从C ?20升至C ?80所需时间

查表得，250KPa 时蒸气的饱和温度T A =127℃ 蛇管加热器的传热速率 ()

t T KA Q A

h -=1

式中 t ——任一瞬间油品温度，C ? 油品的吸热速率 θ

d dt

Q p

c =

器壁的散热速率 ()α

αt t A Q -=2

由热平衡关系 a

c h Q Q Q +=

故

()()

αθ

t t A d dt mc

t T KA p

S -+=-2

将已知条件代入

)()

20121010

2.250012712003

-?+??=-??t d dt t θ

整理 t

dt d -=9.863438

积分 ?

-=80

9.863438

d θ

∴

9.86209.86ln

3438--=Q

h s 17.27810==

(2) 油品可能升至的最高温度

令加热器的传热量与器壁的散热量相等

即 ()()α

αt t A t T KA A

-=-21

代入数据 ()()2012101271200-?=-??t t

解之 t =86.9℃<90℃

由计算结果知：油品从20℃升至80℃需2.17h 。油温最高升至86.9℃，不能达到90℃。

8、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

6000kg ，用夹套加热，传热面积为2

6m ，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0.1MPa 的饱和水蒸气，传热系数为?2

/800m w ℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要的时间？

已知溶液比热为?kg kJ /5℃，热损失忽略不计。解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量：

t t wc Q p t 8

12109)3060(1056000)(?=-??=-=

而夹套的传热效率：m t KA Q ?= 其中，对于MPa 1.0的饱和水蒸气，100

℃

.5360

10030100ln 3060ln 2

112=---=---=

?∴t T t T t t t m ℃

则 w Q 5

1057.26.536800?=??=

∴ 所需加热时间为：83

910

3.5100.9722.5710Q s h

Q τ?=

==?=?

9、现有两台单壳程单管程的传热面积均为2

20m 的列管式空气加热器，每台加热器均由64根mm 5.357??钢管组成。壳程为170℃的饱和水蒸气冷凝（冷凝潜热kg kJ r /2054=），空气入口温度301=t ℃，流量为s kg /5.2，以湍流方式通过管内。

（1）若两台换热器并联使用，通过每台热换器的空气流量均等，此时空气的对流传热系数为?2

/38m W ℃，求空气的出口温度2t 及水蒸气的总冷凝量0w 为多少？

（2）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度'2t 及水蒸气的总

冷凝量'0w 为多少？

假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量?

=kg c p

/1℃。

解：（1）两台并联使用：

==∴<<2

/38,m W K 空蒸空ααα ℃

对于其中一台：

p t KA t t c w ?=-)(2

1222

1121222ln )(2

t T t T t t KA

t t c w p ---=-?

即：KA

t T t T c w p =--2

122ln

3817030170ln

1015.22

?=--???∴t 解得：8.932

=t ℃

即空气的出口温度2t 为93.8℃ 两台的传热量：

W t t c w Q p 5

3122210595.1)308.93(105.2)'(2?=-?=-=

蒸汽总冷凝量：

kg s kg r

Q w /280/0777.010

205410595.123

50==??=

（2）两台串联使用：

741

.12

)

2('228

.08

.02

222===∴

?=w w w w 空

空αα

=?==?2

/2.6638741.1741.1'm W 空空

αα℃

即

/2.66''m

W K ==空α℃

又 2

'11

1'2

22''

1'2

22ln

)2()()2()(t

T t T t t A K t t c w t A K t t c w p m

p ---?

=-???=-

即：

K t

T t T c w p '

'1222ln

=--

∴

2.66217030

170ln

105.22'

??=--?t C

?=1212

即空气的出口温度C

t ?=1212

总传热量：

w t t

c w Q p 5

'22'

10275.2)30121(105.2)(?=-?=-=

水蒸汽总冷凝量：h

kg s kg r Q

/400/111.010205410

275.23

'==??==

10、有一套管换热器，管内为mm 254??，套管为mm 4116??的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为h Kg /4000。环隙为133.3℃

的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为Kg KJ /1.2168，冷凝传热膜系数为K m W ?2

/11630。

苯在50～80℃之间的物性参数平均值为密度

/880m

KJ =ρ，比热

KJ c p /86.1=℃，粘度2

/10

39.0m

Ns -?=μ，导热系数K

m W

?=/134.0λ，管内壁垢

阻为W cm /000265.02

，管壁及管外侧热阻不计。试求：

（A ）加热蒸汽消耗量；

（B ）所需的传热面积（以内管外表面计）。

（C ）当苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？

解：（1）加热蒸汽消耗量：

)

(1222t t c w Dr p -=

kg D D /103)5080(86.140001.2168=-?=??

（2）内管中苯的流速：

m d w u /643.005

.0785.08803600/4000785.0/2

2=??=

210

245.710

39.0880

643.005.0?=???=

-μρ

u d R e 湍流

m W P R d c P r

e p r 0

.08

.044

.08.02

/937)

41.5()

10254.7(05

.0134.0023

.0023.041

.5134

.010

39.01086.1?=?==∴=???=

-λαλ

则以内管外表面计的传热系数为：

000265

.050

5450

9375411630

122

=s R d d d d k αα

/656m

W K =?℃

.6780

3.133503.133ln

5080ln 2

112=---=

---=

?t T t T t t t m ℃

113

1122241.12

.67656)5080(1086.1)3600

4000(

)(m

A A t KA t t c w m p =?=-????=-∴

（3）苯的流量增加50%，而进出口温度不变，

则 383

.15

.1'8

.02

==αα

?=?=?2

2/1296937383.1'm W α℃

221

21''

'1d d k d d k αα-

9375450

129654656

1)'1(

=∴

d d d d K K αα

?=?2

/830'm W K ℃（以内管外表面计） m

p t A K t t c w '')(5.111222??=-∴

1121

1222'ln

')(5.1t T t T t t A K t t c w p ---=-?

即：

122'''ln

5.1A K t T t T c w p =--

.183080

'50'ln

1086.1)3600

4000

(5.13

?=--????T T

解得：2

.145'=T ℃

即苯的流量增加50%而温度不变时，加热蒸汽的温度应为145.2℃。

11、有一换热器，并流操作时，冷流体进出口温度分别为25℃和70℃，热流体进出口温度分别为150℃和100℃。若在两种流体流量和进出口温度均不变的条件下，将并流操作改为逆流操作，试问该换热器的传热速率和传热平均温度差有何变化？（定量说明）

计算时可视为C P 和K 常量。逆流操作时：

))1(/())1(1(11

111

1R e

R R e

NTU NTU ----=ε ))

1(/())1(1(22

222

2R e

R R e

NTU NTU ----=ε 解：1

211

2219.010015025

702

R T T t t C w C w p p ==--=

--=

∴热流体为最小热溶流体并流时：传热速率()()1

11501001501211P P P wC

C w T T C w Q

=-=-=（1）

传热平均温差

()()()()6

.6670

10025150ln

7010025150ln 2

2112211=-----=

-----=

?t T t T t T t T t m ℃

751

.06

.661001502111

=-=

?-=

P t T T C w KA NTu

逆流时：'1

NTu =1NTu =751.0

9.01'

1'==R R

∴

()()[]

()[]

()[]()[]

438

.09.01751.0exp 9.09.01751.0exp 11exp 1exp 111111

1=----=

----=

R NTu R R NTu ε

438

.025150150211211=-'-=

-'-=

T t T T T ε3.952='?T ℃

又：2

1211

T T T T t t t t -'-=

--'

1001503

.9515025

70252

--=

--'?

t 2.742='→t ℃

∴传热速率：

()()1

11112117.543.95150p p p C w C w T T C w Q =-='-='

传热平均温差

()()()()25

3.952.74150ln

253.952.74150ln 1

2211221-----=

-''--'-'-='?t T t T t T t T t m

=73.0℃

则传热速率增大：094

.1507.541

111==

p p C w C w Q Q

即增大9.4%。

传热平均温差增大：096

.16

.660.73==

?'?m

t t 即增大9.6%。

12、一长度为3m 、管外径为131mm 、管内通有123℃饱和蒸汽的竖直加热管。管外壁的温度为120℃，周围空气的温度为20℃，试求：（1）每米管道因自然对流而产生的热损失为多少?

（2）若管外包一层40mm 的保温层后,保温层外表面温度降至60℃,上述热损失减至多少?

解: (1)定性温度=

120=+℃,在此温度下空气的物性为

??=-2

/(10

96.2m W λ℃） /11092.23

-?=β℃

s m /1000.22

-?=υ

323

36.1701.010

93.110

93.1)

102()

20120(81.910

92.23701.0?=??=??=?-???=

=--r r r r P G t

g L G P υ

查表得：135

.01

=C 3/1=n

/111

)

36.1(3

96.2135.0)

(???

=?=-n

r r P G L

=6。84W/（m 2

℃）

W d

t t L

Q f W /281131.014.3)20120(84.6)(=??-=-=πα

（1）加保温后定性温度

60=+℃，在此温度下：

??=-m W /(1076.22

'λ℃） /11019.33'-?=β℃

s m /10

70.12

'-?=υ

P r '=0.699

G r '=2

1070.1()

2060(81.910

19.33--?-??? =1.17×1011

G r '·P r '=1.17×1011×0.699 =8.17×1010

α'=

/110

)

17.8(310

76.2135.0???

=5.39 W/(m 2·℃)

)

(L Q =5.39×3.14×0.131(60-20)=88.7W/m

即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m 减至88.7W/m 。

此题亦可采取简化的方法：如上求出α=6.84W/(m 2·℃)后，因为保温前后均属自然对流，假定物性不变，则保温前后对流系数的关系为

.1)

6020

120(

)(

/13

/1'

=--=??=t

∴

.536.184.636.1'

===ααW/(m 2·℃)

简化计算的结果与前面计算相差

.639

.503

.539.5=-％

分析：α=3

/123

)

(

r p t g L L C

??υβλ可以发现：当n=1/3时，定性尺寸（此例中既蒸汽管

的长度）可以消去。利用这种自然对流与定性尺寸无关的特点，可以在较小尺寸的模型上进行自然对流传热研究，即所谓的“自模化”实验，从而为实验工作带来诸多方便。

13、有一套管换热器，管内为mm 254??，套管为mm 4116??的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为h Kg /4000。环隙为133.3℃

的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为Kg KJ /1.2168，冷凝传热膜系数为K m W ?2

/11630。苯在50℃~80℃之间的物性参数平均值为密度

/880m

KJ =ρ，比热

KJ c p /86.1=℃，粘度2

/10

39.0m

Ns -?=μ，导热系数K m W ?=/134.0λ，管内壁垢

阻为W cm /000265.02

，管壁及管外侧热阻不计。试求：

（A ）加热蒸汽消耗量；

（B ）所需的传热面积（以内管外表面计）。

（C ）当苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？

解：（1）加热蒸汽消耗量：

)

(1222t t c w Dr p -=

kg D D /103)5080(86.140001.2168=-?=??

（2）内管中苯的流速：

m d w u /643.005

.0785.08803600/4000785.0/2

2=??=

210

245.710

39.0880

643.005.0?=???=

-μρ

u d R e 湍流

m W P R d c P r

e p r 0

.08

.044

.08.02

/937)

41.5()

10254.7(05

.0134.0023

.0023.041

.5134

.010

39.01086.1?=?==∴=???=

-λαλ

则以内管外表面计的传热系数为：

000265

.050

5450

9375411630

122

=s R d d d d k αα

/656m

W K =?℃

.6780

3.133503.133ln

5080ln 2

112=---=

---=

?t T t T t t t m ℃

113

1122241.12

.67656)5080(1086.1)3600

4000(

)(m

A A t KA t t c w m p =?=-????=-∴

（3）苯的流量增加50%，而进出口温度不变，

则 383

.15

.1'8

.02

==αα

?=?=?2

2/1296937383.1'm W α℃

221

21''

'1d d k d d k αα-

9375450

129654656

1)'1(

=∴

d d d d K K αα

?=?2

/830'm W K ℃（以内管外表面计） m

p t A K t t c w '')(5.111222??=-∴

121

1222'ln

')(5.1t T t T t t A K t t c w p ---=-?

即：

122'''ln

5.1A K t T t T c w p =--

.183080

'50'ln

1086.1)3600

4000

(5.13

?=--????T T

解得：2

.145'=T ℃

即苯的流量增加50%而温度不变时，加热蒸汽的温度应为145.2℃。

传热学简答分析题

简答分析题 1．牛顿冷却公式中的△t改用热力学温度△T是否可以？ 2．何谓定性温度，一般如何取法。 3．天花板上“结霜”，说明天花板的保温性能是好还是差。 4．同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么？ 5．何谓传热方程式，并写出公式中各符号的意义及单位。 6．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？ 7．毕渥数和努谢尔数有相同的表达式，二者有何区别？ 8．在圆筒壁敷设保温层后，有时反而会增加其散热损失，这是为什么？ 9．冬天，在同样的温度下，为什么有风时比无风时感到更冷？ 10．试用传热学理论解释热水瓶的保温原理。 11．比较铁、铜、空气、水及冰的导热系数的大小。 12．在空调的房间里，室内温度始终保持在20℃，但在夏季室内仅需穿件单衣，而在冬季却需要穿毛衣，这是什么原因？ 13．冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。 14．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉得更快些，你认为他应搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？ 15．窗玻璃对红外线几乎不透明，但为什么隔着玻璃晒太阳使人感到暖和？ 16.一铁块放入高温炉中加热，从辐射的角度分析铁块的颜色变化过程 17.我们看到的物体呈现某一颜色，解释这一现象。 18.北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下二面哪一面易结箱?为什么? 19.夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？ 20.为什么水壶的提把要包上橡胶？ 22.某管道外经为2r，外壁温度为tw1，如外包两层厚度均为r（即δ2＝δ3＝r）、导热系数分别为λ2和λ3（λ2 / λ3=2）的保温材料，外层外表面温度

传热学练习题

传热学练习题一、填空题 1、在范德瓦耳斯方程中，是考虑分子之间的斥力而引进的改正项，V an 2 2 是考虑到分子之间的而引进的改正项。 2、在等压过程中，引进一个函数H 名为焓则其定义为，在此过程中焓的变化为，这正是等压过程中系统从外界吸收的热量。 3、所在工作于一定温度之间的热机，以的效率为最高，这是著名的。 4、一个系统的初态A 和终态B 给定后，积分与可逆过程的路径无关，克劳修斯根据这个性质引进一个态函数熵，它的定义是，其中A 和B 是系统的两个平衡态。 5、在热力学中引入了一个态函数TS U F -=有时把TS 叫做，由于F 是一个常用的函数，需要一个名词，可以把它叫做。 6、锅炉按用途可分为电站锅炉、___________ 锅炉和生活锅炉。 7、锅炉按输出介质可分为、___________ 、__________ 和汽水两用锅炉。 8、锅炉水循环可分为___________ 循环和_________ 循环两类。 9、如果温度场随时间变化，则为__________。 10、一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时__________。 11、导热微分方程式的主要作用是确实__________。 12、一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时__________。 13、膜状凝结时对流换热系数__________珠状凝结。二、判断题 1、系统的各宏观性质在长时间内不发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。（） 2、温度是表征物体的冷热程度的，温度的引入和测量都是以热力学定律为基础的。（） 3、所谓第一类永动机，就是不需要能量而永远运动的机器。（） 4、自然界中不可逆过程是相互关联的，我们可以通过某种方法把两个不可逆过程联系起来。（） 5、对于处在非平衡的系统，可以根据熵的广延性质将整个系统的熵定义为处在局域平衡的各部分的熵之和。（） 6、测量锅炉压力有两种标准方法，一种是绝对压力，一种是相对压力都称为表压力。（）

传热学重点章节典型例题

第一章 1-1 对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？解：（ a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。（ b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流和热辐射。所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（ a ）布置。 1-7 一炉子的炉墙厚 13cm ，总面积为 20m 2 ，平均导热系数为 1.04w/m · k ，内外壁温分别是 520 ℃及 50 ℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是 2.09 × 10 4 kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式每天用煤 1-9 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

1-14 宇宙空间可近似的看作 0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为 0.7 ，试计算航天器单位表面上的换热量？解：航天器单位表面上的换热量 1-27 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ = 0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面 3 被高温流体加热，平板的平均导热系数λ =17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面 3 的 t w3 温度为多少？解：表面 1 到表面 2 的辐射换热量 = 表面 2 到表面 3 的导热量第二章

传热学试题(答案)

①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流

?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热

31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )

传热学题目

传热学 1．热流密度q 与热流量的关系为（以下式子A 为传热面积，λ为导热系数，h 为对流传热系数）：( ) (A)q＝φA (B)q＝φ/A (C)q=λφ (D)q＝hφ 2．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：( ) (A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 3. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (A)传热系数较大的一侧（B）传热系数较小的一侧 (C)流体温度较高的一侧（D）流体温度较低的一侧 4. 导温系数的物理意义是什么? ( ) （A）表明材料导热能力的强弱（B）反映了材料的储热能力（C）反映材料传播温度变化的能力

（D）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( ) (A)切线方向(B)法线方向 (C)任意方向(D)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响? ( ) (A)出现温差(B)出现临界热流 (C)促进传热(D)没有影响 7. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? ( ) （A）变大（B）变小（C）不变（D）可能变大，也可能变小 8. 物体之间发生热传导的动力是什么? ( ) (A)温度场(B)温差 (C)等温面(D)微观粒子运动

9. 通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？( ) (A)直线(B)双曲线 (C)抛物线(D)对数曲线 10. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W/(m. K)，通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( ) (A) 220m (B)22m (C)2.2m (D)0.22m 11. 第二类边界条件是什么? ( ) （A）已知物体边界上的温度分布。（B）已知物体表面与周围介质之间的传热情况。（C）已知物体边界上的热流密度。（D）已知物体边界上流体的温度与流速。12. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120℃，三层热阻之比R λ1、R λ2 、R λ 3 =1：2：3，则各层的温度降为( )

第四章传热习题

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（）

传热练习题2_化工原理

传热一、填空 1、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放（），这是因为（）。 2、某物体（可近似为灰体），在20℃时，其黒度为ε=0.8，则其辐射能力的大小为（），其吸收率为（）。 3、管内对流传热，流体内温度梯度最大是在（），原因是（）。 4、膜系数α越（），液体核状沸腾时，△t越大，α越（）。 5、在一列管换热器中用壳程的饱和蒸汽加热管程的液体（无相变），若饱和蒸汽侧的饱和蒸汽压力增大，而液体的流量和进口温度不变，则液体出口温度（），蒸汽侧的对流传热系数（）。 6、某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液，现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均无变化，请列举二个可以导致上述现象的原因：①（）②（） 7、常见的列管换热器折流板型式有（），（）。在列管式换热器的壳程中设置折流板的优点是（），缺点是（）。 8、随着温度的增加，空气的黏度（），空气的导热系数（）。 9、某一段流体流过一段直管后，在流入同一内径的弯管段，则弯管段的传热系数比直管段传热系数（），因为（）。 10、角系数取决于换热物体的（），（）和（），而与（）和（）无关。 11、基尔霍夫定律的表达式为（），该定律的前提假设条件是（）。 12、在空气—水换热的换热器中，为强化传热可能采取的措施有哪些（），传热壁面的温度接近于（）的温度。 13、列管换热器中，若冷热两种流体的温度差相差较大，则换热器在结构上常采用（）办法，常用的结构形式有（）。 14、化工生产中常以水蒸汽作为一种加热介质，其优点是（）。水蒸汽冷凝时应及时排除不凝性气体，其原因是（）。 15、大容积中的饱和沸腾传热可分为（），（）和（），而在工业生产中常在（）阶段操作。 16、一回收烟道气热量的废热锅炉，在流程安排上，烟道气（入口温度为60℃）应走（），水（入口温度为90℃）应走（），主要是为避免（）。 17、三层圆筒壁热传导过程，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同，在其它条件不变时，若将第二层和第三层的材质互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。 18、在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（），冷凝传热量（）。 19、在管壳式换热器中热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程改为双程，则传热温度差（）。 20、在高温炉外设置隔热挡板，挡板材料黑度愈低，热损失愈（）。 21、写出两种带有热补偿的列管换热器名称①（），②（）。 22、斯蒂芬—波尔茨曼定律的数学表达式为（），它表示（）。 23、327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的（）倍。 24、若换热器中流体温度变化较大，总传热系数随温度变化大时，传热面积可采用（）求之。 25、沸腾传热设备壁面越粗糙，气化核心越（），沸腾传热系数越（

传热学习题

习题(2009年10月9日) 1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大?(圆管壁) 2.一个外径为50mm的钢管，外敷一层8mm、导热系数λ=0.25W/(m·K)的石棉保温层，外面又敷一层20mm厚，导热系数为0.045W/(m·K)的玻璃棉，钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉外测温度为40℃，试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。(275.2℃) 3.一个外径为60mm的无缝钢管，壁厚为5mm。导热系数λ=54W/(m·K)，管内流过平均温度为 95℃的热水，与钢管内表面的换热系数为1830W/(m2·K)。钢管水平放置于20℃的大气中，近壁空气作自然对流，换热系数为7.86W/(m2·K)。试求以管外表面积计算的传热系数和单位管长的换热量(7.8135 W/(m2·K)，110.4W/m) 4.无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y2cosx。试说明该导热物体在x=0， y=l处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低?(升高) 5.两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20℃，分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温度突然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需时间之比。铜和钢的热扩散率分别为103×10-6m2/s，12.9×10-6m2/s。(0.125) 6.用热电偶测量气罐中气体温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为 10W/(m2·K)。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几?(16.6%) 要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多长时间? (25.6s) 己知热电偶焊锡丝的λ=67W/(m·K)，ρ=7310kg/m3，c=228J/(kg·K)。 7.一直径为5cm的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的表面传热系数为24 W/(m2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间（570s）。已知钢球的λ=33W/(m·K)，ρ=7753kg/m3，c=480J/(kg·K)。 8.一温度计的水银泡呈圆柱形，长20mm，内径为4mm，初始温度为t0，今将其插入到温度较高的储气罐中测量气体温度。设水银泡同气体间的对流传热表面传热系数为11.63 W/(m2·K)，水银泡一层薄玻璃的作用可以忽略不计，试计算此条件下温度计的时间常数（148s），并确定插入5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几（0.133）？水银的物性参数如下：λ=10.36W/(m·K)，ρ=13110kg/m3，c=138J/(kg·K)。 9.有一各向同性材料的方形物体，其导热系数为常量。已知各边界的温度如图1所示，试求其内部网格节点1、2、3和4的温度。（t1=250.04℃；t2=250.02℃；t3=150.02℃；t4=150.01℃）10.如图2所示，一短直肋二维稳态导热体，肋高H=10cm，肋厚δ=10cm，肋宽b=1m，沿肋宽无温度梯度。已知肋材料λ=0.4W/（m·K），肋基温度t0=500℃，对流传热边界条件h=400W/ （m2·K），t f=20℃。（1）建立各节点的温度方程式并求各节点的温度；（t1=144.1℃；t2=27℃；t3=20.09℃；t4=22.38℃）（2）计算该直肋的散热量。（9931.2W） t=100℃ t = 1 ℃ 4 图1 图2

传热习题集资料

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、、

传热复习题附答案

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

传热学例题

例4-1某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表面温度t2为300℃，平壁材料导热系数（式中t的单位为℃，λ的单位为 W/(m·℃)）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。解：（1）导热系数按常量计算平壁的平均温度为：平壁材料的平均导热系数为：由式可求得导热热通量为：设壁厚x处的温度为t，则由式可得：故上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x和等温表面的温度呈直线关系。（2）导热系数按变量计算由式得：

或积分得（a）当时，，代入式a，可得：整理上式得：解得：上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的；而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。例4-2燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝热转，厚度为290mm，最外层为普通砖，厚度为228mm。已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃，试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。

解：在求解本题时，需知道各层材料的导热系数λ，但λ值与各层的平均温度有关，即又需知道各层间的界面温度，而界面温度正是题目所待求的。此时需采用试算法，先假设各层平均温度（或界面温度），由手册或附录查得该温度下材料的导热系数（若知道材料的导热系数与温度的函数关系式，则可由该式计算得到λ值），再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。若计算结果与所设的温度不符，则要重新试算。一般经5几次试算后，可得合理的估算值。下面列出经几次试算后的结果。耐火砖绝热砖普通砖设t2耐火砖和绝热砖间界面温度，t3绝热砖和普通砖间界面温度。，由式可知：再由式得：所以

传热习题答案

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)

传热学经典计算题

传热学经典计算题热传导 1. 用热电偶测量气罐中气体的温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为()210/W m K ?。热电偶近似为球形，直径为0.2mm 。试计算插入10s 后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1％，至少需要多长时间？已知热电偶焊锡丝的()67/W m K λ=?，7310ρ= 3/kg m ，()228/c J kg K =?。解：先判断本题能否利用集总参数法。 3 5100.110 1.491067hR Bi λ--??===?＜0.1 可用集总参数法。时间常数 3 73102280.110 5.563103c cV c R hA h ρρτ-??===?= s 则10 s 的相对过余温度 0θθ=exp c ττ??-= ???exp 1016.65.56??-= ???％热电偶过余温度不大于初始过余温度1％所需的时间，由题意 0θθ=exp c ττ??- ??? ≤0.01 exp 5.56τ?? - ???≤0.01 解得 τ≥25.6 s

1、空气以10m/s 速度外掠0.8m 长的平板，C t f 080=,C t w 030=，计算该平板在临界雷诺数c e R 下的c h 、全板平均表面传热系数以及换热量。（层流时平板表面局部努塞尔数 3/12/1332.0r e x P R Nu =，紊流时平板表面局部努塞尔数3/15/40296.0r e x P R Nu =，板宽为1m ，已知5105?=c e R ，定性温度C t m 055=时的物性参数为： )/(1087.22K m W ??=-λ，s m /1046.1826-?=ν，697.0=r P ）解：(1)根据临界雷诺数求解由层流转变到紊流时的临界长度 C t t t w f m 055)(21=+=,此时空气得物性参数为： )/(1087.22K m W ??=-λ，s m /1046.1826-?=ν，697.0=r P )(92.0101046.1810565m u R X ul R c c e c e =???==?=-ν ν 由于板长是0.8m ，所以，整个平板表面的边界层的流态皆为层流 ? ==3/12/1332.0r e x P R hl Nu λ)/(41.7697.0)105(8.01087.2332.0332.023/12/1523/12 /1C m W P R l h r e c c ?=????==-λ (2)板长为0.8m 时，整个平板表面的边界层的雷诺数为： 561033.41046.188.010?=??==-νul R e 全板平均表面传热系数: )/(9.13697.0)1033.4(8.01087.2664.0664.023/12/1523/12 /1C m W P R l h r e c ?=????==-λ 全板平均表面换热量W t t hA w f 9.557)3080(18.09.13)(=-???=-=Φ

传热试题

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

对流传热例题

例题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% 在管壳式换热器中，热流体从90?C 冷却至70?C ，冷流体从20?C 加热到60?C ，如两流体作逆流时的对数平均温差为；两流体作并流时的对数平均温差为。一立式换热器规格如下：管长3m ，管数30根，管径为 φ25×2.5mm ，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却CS 2饱和蒸气，使之从饱和温度46 ?C 降至10 ?C ，走管外，其流量W=0.07kg/s ，其冷凝潜热为356kJ/kg ，比热容为1.05kW/(kg ℃) 。水走管内，且与CS 2呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ?C 和30?C 。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为K 1=200W/(m 2·?C)和K 2=100 W/(m 2·?C)。问此换热器是否合用？解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积： 2007.73025.014.330m L d n A =???==π （2）求所需的传热面积 ①冷凝段与冷却段的传热量 kW r W Q 9.2435607.0=?=?= ()()kW T T c W Q s P h h 2065104605.107.022=-?=-= 总传热量：kW Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+= ②两段的平均温差冷却水用量 ()()s kg t t C Q W c p c /263.053018.45.2712=-?=-= 冷却水离开冷凝段的温度 4.718.4263.065.2521=?+=+=C p C C W Q t t 冷凝段的平均温差 4.16166.38ln 166.381=-=?m t 冷却段的平均温差

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为室内空气的温度，保温层外表面的发射率问：(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式； (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解： (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： q i厂d (T； -T；) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t的单位为°C, x单位为m 试求： t (1) 墙壁两侧表面的热流密度； (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x

解：(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度： q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线，每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝缘层的外表面温度受环境影响，假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多少？解：(1)以长度为L 的导线为例，导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分热量用于导线的升温，其热量为心务中：一部分热量通过绝热层的导热传到大气中，其热量为：门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知：l 2RL -门述二厶E = I 2RL -门即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.： 0 = 0

传热学(典型题集锦)_27124分析

传热学（一）第一部分选择题 ?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选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( ) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( ) A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较

5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（） A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（） A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较 8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（） A. 大一点好 B. 小一点好

C. 大、小都一样 D. 无法判断第二部分非选择题 ?填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 如果温度场随时间变化，则为。 12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。 13. 导热微分方程式的主要作用是确定。 14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。 15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。 16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。 17. 普朗克定律揭示了按波长和温度的分布规律。 18. 角系数仅与因素有关。 19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ，材料导热系数为 0.15 ，壁面两侧的温度差为 150 ℃，则通过该平壁导热的热流密度为。 20. 已知某流体流过固体壁面时被加热，并且，流体平均温度为 40 ℃，则壁面温度为。 ?名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 21. 导热基本定律 22. 非稳态导热 23. 凝结换热

第二章传热习题答案

【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