传热习题集
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 、 、
三种。
16. 在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的平壁，每层间温度变化如图所示。试判
断λ1、λ2、λ3的大小顺序，以及每层热阻R1、R2、R3的大小顺序。
t w1
t w4
17、圆筒壁的热传导与平壁的热传导不同之处在于：。
18、通过三层平壁的热传导中，假设各层壁面间接触良好，若测得各层壁面温度t W1，t W2，
t W3,和t W4分别为600℃、500℃、200℃和100℃，各层热阻之比为。19、总热阻是由热阻的那一侧的对流传热所控制，即当两个对流传热系数相差较
大时，要提高K值，关键在于提高对流传热系数的那一侧的a值，亦即尽量其中最大的分热阻。
20、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。
21、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）。
22、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，其两侧的温差愈小。
23、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。
25、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R1 > R2 > R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。30、在钢、水、软木之间，导热效果最佳的是，保温效果最佳的是。
26、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。
27、传热推动力为，在稳定的串联传热中，某一步的热阻愈小，其对应的推动力愈。
28、将列管换热器做成多管程的目的是
；在壳程设置折流挡板的目的是
。
29、在列管式换热器中，用水冷凝乙醇蒸气，乙醇蒸汽宜安排走。
30、导致列管式换热器传热效率下降的原因有、、等。
二、选择题
1、温度升高，固体金属的热导率（）
A、升高
B、降低
C、不变
D、不确定
2、工业上，凉水塔的换热方式是（）
A、混合式
B、间壁式
C、蓄热式
D、辐射式
3、下面不是工业上常用的冷却剂是（）
A、水
B、空气
C、熔盐
D、盐水
4、工业上某流体需冷却至-2℃，我们可以选择（）冷却介质。
A、水
B、空气
C、熔盐
D、盐水
5、用于加热冷凝的液体，使其再受热汽化，且为蒸馏过程的专用设备（）。
A、冷却器
B、预热器
C、过热器
D、再沸器
6、下面不是沉浸式蛇管换热器的优点的是（）
A、结构简单
B、能承受高压
C、传热面积大而且可以改变
D、价格低廉
7、下面不是喷淋式蛇管换热器的缺点的是（）
A、喷淋不均匀
B、不适用周围环境要求干燥的场所
C、占地面积大
D、管外给热系数小
8、固定管板式换热器热补偿的方式为（）
A、膨胀节
B、内浮头
C、U形管
D、无特别的补偿方式
9、下面不是固定管板式换热器缺点为（）
A、壳程清洗困难
B、检修困难
C、管程清洗困难
D、热补偿较困难
10、下面对换热介质清洁度要求较高的场合是（）
A、固定管板式换热器壳程
B、固定管板式换热器管程
C、浮头式换热器壳程
D、U 形管式换热器壳程
11、下列列管式换热器操作程序哪一种操作不正确（）。
A.开车时，应先进冷物料，后进热物料
B.停车时，应先停热物料，后停冷物料
C.开车时要排出不凝气
D.发生管堵或严重结垢时，应分别加大冷、热物料流量，以保持传热量
12、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.管道或阀门堵塞
D.以上三种情况
13、对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是( )。
A. 改变工艺条件
B. 改变传热面积
C. 改变流体性质
D. 改变流体的流动状态
14、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
15、用120℃的饱和水蒸汽加热常温空气。蒸汽的冷凝膜系数约为2000W/(m2?K),空气的膜系数约为60W/(m2?K)，其过程的传热系数K及传热面壁温接近于（）。
A、2000W/(m2?K)，120℃；
B、2000W/(m2?K)，40℃；
C、60W/(m2?K)，120℃；
D、60W/(m2?K)，40℃
16、列管换热器的传热效率下降可能是由于（）。
A、壳体内不凝汽或冷凝液增多；
B、壳体介质流动过快；
C、管束与折流板的结构不合理；
D、壳体和管束温差过大
17、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?tm的大小为（）。
A、?tm逆>?tm慕；
B、?tm逆
C、?tm逆=?tm慕；
D、不确定
18、对于列管式换热器，当壳体与换热管温度差（）时，产生的温度差应力具有破坏性，因此需要进行热补偿。
A、大于45℃；
B、大于50℃；
C、大于55℃；
D、大于60℃
19、夏天电风扇之所以能解热是因为（）。
A、它降低了环境温度
B、产生强制对流带走了人体表面的热量
C、增强了自然对流
D、产生了导热
20、用饱和水蒸气加热空气时，传热管的壁温接近（）。
A、蒸汽的温度
B、空气的出口温度
C、空气进、出口平均温度
D、无法确定
21、要求热流体从300℃降到200℃，冷流体从50℃升到260℃，宜采用（）换热。
A、逆流
B、并流
C、并流或逆流
D、以上都不正确
22、气体的导热系数数值随温度的变化趋势为（）
A.T升高，λ增大
B.T升高，λ减小
C.T升高，λ可能增大或减小
D.T变化，λ不变
23、一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于（）；
A、35℃
B、120℃
C、77.5℃
D、50℃
24、管壳式换热器启动时，首先通入的流体是( )。
A、热流体
B、冷流体
C、最接近环境温度的流体
D、任意
25、换热器中被冷物料出口温度升高，可能引起的有原因多个，除了( )。
A、冷物料流量下降
B、热物料流量下降
C、热物料进口温度升高
D、冷物料进口温度升高
26、某反应为放热反应，但反应在75℃时才开始进行，最佳的反应温度为115℃。下列最合适的传热介质是：（）
A、导热油；
B、蒸汽和常温水；
C、熔盐；D热水
27、列管换热器停车时（）
A.先停热流体，再停冷流体
B.先停冷流体，再停热流体
C.两种流体同时停止
D.无所谓
28、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（）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
A、②>④>③>①
B、③>④>②>①
C、.③>②>①>④
D、②>③>④>①
29、某厂已用一换热器使得烟道气能加热水产生饱和蒸汽。为强化传热过程，可采取的措施中（）是最有效，最实用的。
A、提高烟道气流速
B、提高水的流速
C、在水侧加翅片
D、换一台传热面积更大的设备
30、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为（）。
A、传导和对流
B、传导和辐射
C、传导、对流和辐射，但对流和辐射是主要的。
31、对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是( )。
A. 改变工艺条件
B. 改变传热面积
C. 改变流体性质
D. 改变流体的流动状态
32、对流传热膜系数的单位是（）。
A 、W/(m2·℃) B、J/(m2·℃) C、W/(m·℃) D、J/(S·m·℃)
33、金属的纯度对导热系数的影响很大，一般合金的导热系数比纯金属的导热系数会
A、增大
B、减小
C、相等
D、不同金属不一样
34、对流传热时流体处于湍动状态，在滞流内层中，热量传递的主要方式是（）
A、传导
B、对流
C、辐射
D、传导和对流同时
35、稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（）。
A. 愈大
B. 愈小
C. 不变
D.无法确定
36、在列管式换热器中，用水冷凝乙醇蒸气，乙醇蒸汽宜安排走（）。
A. 管程
B. 壳程
C. 管、壳程均可
D.无法确定
37、列管换热器中下列流体宜走壳程的是（）。
A、不洁净或易结垢的流体
B、腐蚀性的流体
C、压力高的流体
D、被冷却的流体
38、多层串联平壁稳定导热，各层平壁的导热速率（）。
A、不相等；
B、不能确定；
C、相等；
D、下降。
39、空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2、λ3，其大小顺序正确的是（）。
A、λ1>λ2>λ3 ；
B、λ1<λ2<λ3；
C、λ2>λ3>λ1 ；
D、λ2<λ3<λ1
40、为减少圆形管导热损失，采用包覆三种保温材料a、b、c，若三层保温材料厚度相同，导热系数λa>λb>λc，则包覆的的顺序从内到外依次为（）
A、a、b、c；
B、b、a、c；
C、c、a、b；
D、c 、b、a
41、水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液,水蒸气走壳程。为强化传热,下列措施中最为经济有效的是( )。
A、增大换热器尺寸以增大传热面积；
B、在壳程设置折流挡板；
C、改单管程为双管程；
D、减小传热壁面厚度
42、下列不能提高对流传热膜系数的是（）。
A、利用多管程结构
B、增大管径；
C、在壳程内装折流挡板；
D、冷凝时在管壁上开一些纵槽
三、判断题
1、工业上传热一般是单个热量的传递形式完成的。（）
2、金属的热导率大多随其纯度的增高而增大。（）
3、气体的热导率随温度升高而增大。（）
4、加热炉辐射室的作用是回收烟气余热。（）
5、混合式换热器是实际生产中应用最为广泛的一种形式（）
6、夹套式换热器主要应用于反应过程的加热。（）
7、夹套式换热器蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水则由下部接管流出。（）
8、喷淋式蛇管换热器与沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果也较好等
优点（）
9、套管式换热器适用于所需传热面积小，小容积流量的流体的场合。（）
10、列管换热器是一种传统的，应用最广泛的热交换设备，在高温高压以及大型装置中得到
普遍应用。（）
11、U形管换热器采用补偿圈（膨胀节）来抵消热应力。（）
12、浮头式换热器适用于壳体与管束温差较大或壳程流体容易结垢的场合。（）
13、饱和蒸汽一般宜走壳程。（）
14、黏度大、流量小的流体宜选管程。（）
15、换热器生产过程中，物料的流动速度越大，换热效果越好，故流速越大越好。（）
16、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T流传热系数，而
壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。（）
17、换热器冷凝操作应定期排放蒸汽侧的不凝气体。（）
18、列管式换热器中设置补偿圈的目的主要是便于换热器的清洗和强化传热。（）
19、当流量一定时，管程或壳程越多，给热系数越大。因此应尽可能采用多管程或多壳程换
热器。（）
20、冷热流体进行热交换时，流体的流动速度越快，传热热阻越大；（）
21、层流内层影响传热、传质，其厚度越大，传热、传质的阻力越大。（）
22、用饱和水蒸汽加热某反应物料。让水蒸汽走管程，以减少热量损失。（）
23、某反应为放热反应，但反应在75℃时才开始进行，最佳的反应温度为115℃，最合适的
传热介质热水。（）
24、管壳式换热器启动时，首先通入的流体是冷介质。（）
25、在稳定的串联传热中，某一步的热阻愈小，其对应的推动力愈大。（）
26、翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数。
（）27、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，则该壁面的热阻愈小，
其两侧的温差愈小。（）
28、减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。（）
四、计算题
1、在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃，其平均比热 C P烃=2.38kJ/kg.℃，环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热Ｃp水＝4.17kJ/kg.℃，基于传热外面积的总传热系数K0=2000W/m2·℃, 设其值恒定, 忽略热损失。试求： A)冷却水用量；B)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。
2、一单程列管式换热器, 由直径为Φ25×2.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动, 流量为1.25 kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动, 进口水温为20℃, 出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃), 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
3、 一单壳程单管程列管换热器, 由多根Φ25×2.5mm 的钢管组成管束, 管程走某有机溶
液, 流速为0.5m/s ，流量为15T/h,比热为1.76kJ/kg.K,密度为858kg/m 3,温度由20℃加热
至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700W/m 2K 和
10000W/m 2K 。钢导热系数为45W/m.K 。垢层热阻忽略不计。
求:A)此换热器的总传热系数; (以外表面积为基准)
B)此换热器的管子根数及管长;
C)在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要采取什么措施？
4、90℃的正丁醇，在逆流操作的换热器中被冷却到50℃，正丁醇的流量为1930kg/h ，冷却
介质为18℃水，换热器的传热面积为6m 2，总传热系数K=230W/m 2.℃，热损失不计。求：
② 冷却水出口温度；
③ 冷却水消耗量。 ７０℃正丁醇Ｃp ＝２.９８kJ/kg.℃
水 Ｃp ＝４.１８７kJ/kg.℃
生产要求？
原来的多少倍才能满足试问此换热器管长增为失忽略不计，发生变化，换热器的损温度，流量及物性均不假设水和液体的进出口，体进出口温度降至。现因生产任务要求液和体的进出口温度分别为，液
和出口温度分别为水冷却某液体，水的进、在逆流换热器中，用C C C C C 00000707515080 155
6、在一逆流操作的列管换热器中，用初温为30℃的比热容为2.2kJ/(kg ·℃）的原油，将流量3kg/s 的比热容为1.9kJ/（kg ·℃）的重油由180℃冷却到120℃，原油的出口温度为80℃。换热器的总传热系数K 0=120w/(m 2·℃），试求：
（1）原油的用量
（2）换热器所需的传热面积。
7、在一列管式换热器中，将某种油品由25℃加热到60℃，油在换热器管内流动，其流量为4kg/s ，油的平均比热容为1.8kJ/(kg ·℃)。加热剂为100℃的饱和水蒸汽，在其换热管外冷凝，已知总传热系数为720W/(m 2·℃)。换热器的列管为φ25mm ×2.5mm ，管长3m ，试求该换热器所需的管子数。
8、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℃。苯的比热容1.86×103J/（kg ·K ）换热器的总传热系数为400W/（m 2·K ），试求：
①冷却水消耗量；
②逆流操作时所需的管长。
9、在一列管式换热器中，将某种油品由25℃加热泪盈眶到60℃，油在换热器管内流动，其流量为4kg/s ，油的平均比热容为1.8kJ/(kg ·℃)。加热剂为100℃的饱和水蒸汽，在其换热管外冷凝，已知总传热系数为720W/(m 2·℃)。换热器的列管为φ25mm ×2.5mm ，管长3m ，试求该换热器所需的管子数。
一、填空题
1、热传导、热辐射、热对流
2、混合式、间壁式、蓄热式
3、蒸汽、热水、烟道气、溶盐、矿物油
4、蛇管式、夹套式、套管式、列管式
5、壳体、管束、管板、折流挡板
6、提高管外流体的对流传热系数
7、膨胀节、U型管、内浮头
8、对流、热传导、对流
9、降低、提高、提高、提高
10、<、λ A
11、α1
12、降低、增加、增加
13、热导率、W/(m.K)
14、热流体出口温度、热流体进口温度、逆流
15、热传导、热辐射、热对流、提高K、提高S、提高温差
16、λ1〉λ2〉λ3；R1〈 R2〈 R3
17、传热面积不同
18、1：3：1
19、小；小
20、空气、饱和水蒸汽
21、傅立叶定律；大；大；大；大
22、小、小
23、滞离层内（或热边界层内）；提高流体湍动程度
24、膨胀节、采用浮头式、 U管式结构
25、R1 > R2 > R3 ；Q1 = Q2 = Q3 ；钢、软木
26、提高管外流体的对流传热系数；生产能力、压降
27、温差、小
28、提高管外流体的对流传热系数；提高管内流体的对流传热系数
29、壳程
30、列管结垢或堵塞、不凝气或冷凝液增多、管道或阀门堵塞
二、选择题
1、B ；
2、A ；
3、C ；
4、D ；
5、D；
6、C ；
7、D；
8、A；
9、C； 10、A；
11、D；12、D； 13、D； 14、B； 15、C； 16、A ；17、C； 18、B； 19、B； 20、A 21、A；22、A； 23、B；24、B；25、B；26、D；27、A；28、D；29、A；30、C；
31、D；32、A；33、B；34、A；35、A；36、B；37、D；38、C；39、B；40、D；
41、C；42、B；
化工原理传热习题及答案汇总
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
化工原理传热题库
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
传热习题课的题
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。
第五章传热学
第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？ 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率 σ α2 2 x A ，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？ 答： =???- =y y t t h λ（5—4） ) ()( f w t t h h t -=??-λ （2—11） 式（5—4）中的h 是未知量，而式（2—17）中的h 是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的λ为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？ 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？
答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动 量方程引出边界层厚度的如下变化关系式： x x Re 1~ δ 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为： 2 2 1xy u v dx d y u v x y u ?+- =??+??ρ ρ 根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y 方线的数量 级为δ 则有 2 21 1 11 1 111δ ρ δ δv +? - =? +? 从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧 也是数量级为1级， 为使等式是数量级为1，则v 必须是2 δ量级。 x δ 从量级看为1δ 级 1 ~ 1 1~ 1 11~ 1Re 12 δ δ δ ?= ∞v x u x 量级 两量的数量级相同，所以x δ 与 x Re 1成比例 5-2、对于油、空气及液态金属，分别有1>>r P ，1?r P ，1< 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 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（ ） 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 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） 第五章 对流换热分析 通过本章的学习，读者应熟练掌握对流换热的机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相似理论指导下的实验研究方法，进一步提出针对具体换热过程的强化传热措施。 5.1内容提要及要求 5.1.1 对流换热概述 1．定义及特性 对流换热指流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程。在对流换热过程中，流体内部的导热与对流同时起作用。牛顿冷却公式w f ()q h t t =-是计算对流换热量的基本公式，但它仅仅是对流换热表面传热系数h 的定义式。研究对流换热的目的是揭示表面传热系数与影响对流换热过程相关因素之间的内在关系，并能定量计算不同形式对流换热问题的表面传热系数及对流换热量。 2．影响对流换热的因素 （1）流动的起因：流体因各部分温度不同而引起密度差异所产生的流动称为自然对流，而流体因外力作用所产生的流动称为受迫对流，通常其表面传热系数较高。 （2）流动的状态：流体在壁面上流动存在着层流和紊流两种流态。 （3）流体的热物理性质：流态的热物性主要指比热容、导热系数、密度、粘度等，它们因种类、温度、压力而变化。 （4）流体的相变：冷凝和沸腾是两种最常见的相变换热。 （5）换热表面几何因素：换热表面的形状、大小、相对位置及表面粗糙度直接影响着流体和壁面之间的对流换热。 综上所述，可知表面传热系数是如下参数的函数 ()w f p ,,,,,,,,h f u t t c l λραμ= 这说明表征对流换热的表面传热系数是一个复杂的过程量，不同的换热过程可能千差万别。 3．分析求解对流换热问题 分析求解对流换热问题的实质是获得流体内的温度分布和速度分布，尤其是近壁处流体内的温度分布和速度分布，因为在对流换热问题中“流动与换热是密不可分”的。同时，分析求解的前提是给出正确地描述问题的数学模型。在已知流体内的温度分布后，可按如下的对流换热微分方程获得壁面局部的表面传热系数 2x x w,x W/(m K)t h t y λ??? ?=- ? ? ??? 由上式可有 2x x w,x W/(m K)h y λθ?θ?? ?=- ? ? ??? 其中θ为过余温度，t t θ=-。 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) 第五章传热【学生自测题】 一、填空或选择 1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差。 2. 一定质量的流体在φ25×2.5mm的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数 a i=1000W/m2·℃，如果流量和物性不变，改在φ19×2mm的直管内流动，其a i为W/m2·℃。 A．1259；B．1496；C．1585；D．1678。 3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从20℃升至30℃，苯由80℃降至40℃，则最小值流体为，此换热器的传热效率η=____ 。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_________ 。 5. 有一套管换热器，在内管中空气从46℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸气冷凝，管壁温度接近___ ℃。 A．35；B．119.6℃；C．77.3 。 6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈____ 。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度；乙）换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。则： A．甲乙均合理；B．甲乙均无理；C．甲合理，乙无理；D．甲无理，乙合理。 8. 在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对a的影响是______ 。 A．不凝气体的存在会使a大大降低；B．不凝气体的存在会使a升高； C．不凝气体的存在对a无影响。 9. 对在蒸气-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上可行的是____ 。 A．提高空气流速；B．提高蒸气流速；C．采用过热蒸气以提高蒸气流速； D．在蒸气一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。 10. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该____ 。 A．增大；B．变小；C．不变；D．不确定。 11. 327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的____倍。 12. 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。 13. 在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在___流动，总传热系数接近的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于___温度。 14. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板，以提高___程流速。设置隔板以提高____程流速，以达到强化传热的目的。管程流速的选取，对一般液体取___，气体取____，如果该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在____流动。 15. 斯蒂芬─波尔茨曼定律的数学表达式是____ ，该式表明____ 。 二、计算题 1. 设计由φ25×2mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/kg·℃的溶液在管内作湍流流动，流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为a i=520W/m2·℃，蒸气冷凝时的对流传热系数a o=1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数l=17W/m ·℃，忽略污垢热阻和热损失，试求： （1）管程为单程时的列管有效长度； （2）管程为四程时的列管有效长度（仍为136根）。 2. 有一单程列管式换热器，内装有φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将质 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 第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？ 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率σα22x A ，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？ 答：0=???-=y y t t h λ（5—4） )()(f w t t h h t -=??-λ （2—11） 式（5—4）中的h 是未知量，而式（2—17）中的h 是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的λ为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？ 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？ 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组 及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动 量方程引出边界层厚度的如下变化关系式： x x Re 1~δ 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为： 221xy u v dx d y u v x y u ?+-=??+??ρρ 根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y 方线的数量级为δ 则有 22 111111 11δρδδv +?-=?+? 从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧 也是数量级为1级， 为使等式是数量级为1，则v 必须是2δ量级。 x δ 从量级看为1δ 级 1~11~111~1Re 1 2δδδ?=∞v x u x 量级 两量的数量级相同，所以x δ与x Re 1成比例 5-2、对于油、空气及液态金属，分别有1>>r P ，1?r P ，1< 、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 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 第五章 传热 一．填空 1. 传热的三种基本方式为___________ 、_____________、____________。 2. 工业上两种流体热交换的基本方式有_________、__________、__________。 3. 热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________、 _______________、________________________________。 4. 对流传热又分___________对流和___________对流。 5. 不需要任何介质的传热称为_________传热。 6. 傅立叶定律表达式为_________，负号表示_____________________。 7. 一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为___________。 8. 金属的导热系数大多随其纯度的增加而_____，随其温度的升高_____。 9. 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。 10. 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________。 11. 吸收率等于1的物体称为_____________。 12. 反射率等于1的物体称为_____________。 13. 透过率等于1的物体称为_____________。 14. 能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体 称为_____________。 15. 灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的 _____________。 16. 用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________ 的材料包在内层，以 达到好的保温效果。 17. ()()n e R d Pr ..023.08.0内λ α=式中两个准数Re =__________，Pr=__________. 若液体被冷却时n=____________。化工原理传热练习题(DOC)
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