传热习题课

化原传热 习题

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 =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）

4、 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg ，冷凝温度为110℃，冷凝潜热为363 kJ/kg ，

冷凝传热系数10000W/m2?℃。换热器的内管尺寸为φ57×3.5mm，外管尺寸为φ89×3.5mm，有效长度为5m。冷却水初温为16℃，以3000kg/h的流量进入内管，比热为4.174kJ/kg?℃，粘度为1.11cP，密度为995kg/m3。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。求：（1）冷却水出口温度；

（2）管内水的对流传热系数；

（3）若将内管改为φ47×3.5mm的钢管，长度不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝量变为原来的多少倍？

传热习题讨论课

传热讨论题 1、污垢和流量对传热的影响 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内，逆流换热；工艺上要求将流量为810kg/h 的此流体从120?C 冷却到70?C ，其比热容为C p 1=3.36kJ/(kg.K)，其对流传热系数=2326W/(m 2.K)，并可视为不变。已知内管为φ57×3.5mm 钢管，水的初温为20?C ，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70?C ，测得水出口温度为50?C ，管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)，水的比热为C p 1=4.187kJ/(kg.K)。忽略热损失。试问： （1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45?C ，冷却水量保持不变，求内壁的污垢系数。（管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热膜系数可视为不变） （2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几？ （3）同问题2清垢后水的流量增加了73.2%，如采用原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化；如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？（平均温差可用算术平均值计算）。 解：（1）解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，使热阻增大，总传热系数下降，单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从50?C 下降到45?C ；由于冷却水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式（在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等于热流体放出的热量），所以热流体在流量不变的情况下，其出口温度上升。 原工况（结垢前）：)()(12222111t t C m T T C m Q p p -=-= 原工况热负荷：kW .)(.Q 837701203633600 810 =-??= 冷却水用量：s /kg ...t t C Q m p 3010) 2050(18748 37)(1222=-?=-= 现工况（结垢后）：)()(12222111t 't C m 'T T C m 'Q p p -=-= 现工况热负荷：kW .)(..'Q 531204518743010=-??= 现工况热流体的出口温度：C ./..C m 'Q T 'T p ?=?-=-=33783600 8103635 311201112

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

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。

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)

传热习题课-2013

传热习题课 ⒈有一列管换热器，装有Φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将质量流量8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热至85℃，选用108℃的饱和水蒸气于壳程作加热介质。若水蒸气的冷凝传热系数为10000W/(m2·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。 试求：①空气侧的对流传热系数； ②换热器的总传热系数（以管外表面为基准）； ③通过计算说明该换热器能否满足要求？ ④管壁的温度。 ⒉每小时500kg的常压苯蒸汽，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30℃，冷却介质为20℃的冷水，冷却水的出口温度不超过45℃，冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸汽的冷凝温度为80℃，汽化潜热为390kJ/kg，平均比热容为1.86kJ/(kg·K)，并估算出冷凝段的总传热系数为500W/(m2·K)，冷却段的总传热系数为100W/(m2·K)，忽略热损失。试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少？若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少？ ⒊换热器1，由38根Φ25×2.5mm、长4m的无缝钢管组成。110℃的饱和水蒸汽走壳程，用于加热流量为8kg/s、初温为25℃的甲苯，可使甲苯的出口温度高于70℃，满足工艺要求，此时甲苯侧的对流传热系数为1100W/(m2·K），蒸汽的冷凝对流传热系数为104 W/(m2·K）。现因生产需要，甲苯的处理量增加60%。 试求：①此时甲苯的出口温度为多少？ ②仓库中另有换热器2，它由38根Φ25×2.5mm、长3m的无缝钢管组成，拟将其与换热器1并联使用，如图所示，且甲苯流量均匀分配（m c1=m c2)，则甲苯的出口温度为多少？ ③若m c1：m c2 = 2：1，结果又如何？ 已知甲苯的流动均在完全湍流区，C P=1840J/(kg·K)。且污垢热阻、管壁热阻可忽略。

传热习题课

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）

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

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

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=35 235 50 21<=??t t 传热温度差△t m 可用算数平均值： 5.422 3550221=+=?+?=?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，0 0111d 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） 1111152023210002171116102325 004K d d b d d K i m i m = ?++?=?++??αλα .. 解得： K ＝434.19W/m 2·℃ 对数平均温差： 110 110 20 80 △t 1=90 △t 2=30 ?????t t t t t m = -= -=1212 9030905461ln ln .℃ 传热面积： Q KA t m m =? A Q K t m m m = = ??=?10510434195461 442862.... A n d L m m =π； 列管长度：L A n d m m m = =??≈π4428 1263140023 487....

传热复习题

1. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( ) A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 （答案 A） 2. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 （答案 A） 3. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层 的热阻 R 1R 2 R 3 ( )。 A. R 1>(R 2 +R 3 ) B. R 1 <(R 2 +R 3 ) C. R 1=(R 2 +R 3 ) D. 无法比较 （答案 C） 4. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ 12 有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却 蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ 2 ( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 （答案 A） 5. 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时: （1）传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( ) （答案 A、B、 C） 6. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观 C. 增加传热面积，提高传热效果。 （答案 C） 7. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。

A. 等于 B. 大于 C. 小于 （答案 C ） 8. 导热是（ ）热量传递的主要方式。 A. 固体中 B. 液体中 C. 气体中 （答案 A ） 9. 热量传递的基本方式是（ ）。 A. 恒温传热和稳态变温传热字 B. 导热给热和热交换 C. 气化、冷凝与冷却 D. 传导传热、对流传热与辐射传热 （答案 D ） 10. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ ）。 A. 热流体的热阻 B. 冷流体的热阻 C. 冷热两种流体的热阻 D. 金属壁的热阻 （答案 D ） 11. 传热速率公式q ＝KA Δt m Δt m ）。 A.器壁内外壁面的温度差 B.器壁两侧流体对数平均温度差 C.流体进出口的温度差 D.器壁与流体的温度差 （答案 B ） 12. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ ）。 A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 （答案 C ） 13. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1116)(2K m W ?，α2 11600) (2K m W ? 要提高传热系数（K ），最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α1; B. 设法增大α2;C. 同时增大α1α2 （答案 A ） 14. 用饱和水蒸汽加热空气时，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 （答案 A ） 15. 间壁两侧流体的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（ ）之值。 A. 大者； B. 小者； C. 两者； （答案 B ） 16. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K 值接近于（ ）。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 （答案 B ） 17. 对流传热仅发生在（ ）中。 A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体 （答案 C ） 18. 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（ ）。

传热习题课

第四章 传热习题 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？ 解： () () m W 150m W 100 159100 502159ln .11159 50 2159ln 1 .014017014.32ln 21ln 21232 1 212 1=++?++ ?+-??= + -= r r r r t t L Q πλ πλ A 、 B 两层互换位置后，热损失为 () () m W 5.131m W 100 159100 502159ln 1 .01159 50 2159ln .114017014.32ln 21ln 21232 1 212 1=++?++ ?+-??= + -= r r r r t t L Q πλ πλ 6．在一传热面积为40 m 2的平板式换热器中，用水冷却某种溶液，两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30 000kg/h ，其温度由22 ℃升高到36 ℃。溶液温度由115 ℃降至55 ℃。若换热器清洗后，在冷、热流体流量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升至40 ℃，试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，冷、热流体的物性可视为不变，水的平均比热容为4.174 kJ/(kg·℃)；（2）两种情况下，i o αα、分别相同；（3）忽略壁面热阻和热损失。 解：求清洗前总传热系数K ()()C 7.52C 22 5536115ln 225536115m ?=?-----=?t () ()()C m W 231C m W 7 .52403600223610174.4300002 2 3 m ??=????-???= ?= t S Q K 求清洗后传热系数K ' 由热量衡算 h p ,h 12c p ,c 2 ()()W C T T W C t t -= - h p ,h 12 c p ,c 2 ()()W C T T W C t t ''-=-

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。壳程为 170℃的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜热为r=2054KJ/kg），凝液不过冷。空气走管程，其入口温度t1=30℃，流量为4500kg/h 假定空气的物性参数不随温度、压力变化，可视为常数，分别为C P=1.005KJ/Kg.K，ρ=1.06Kg/m3，μ=20.1×10-3cp ,λ=0.029w/m.k。热损失可略，管内湍流时空气的对流给热系数可用下式计算： N u=0.02R e0.8。 （1）若两台换热器并联使用，通过两台换热器的空气流量均等，试求空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量 m1(kg/h) （2）若两台改为串联使用，试求此时空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量m1(kg/h)。 （3）试比较并联及串联时传热效率的大小，并求两种方式下总传热能力的比值 Q串/ Q并。 6．现有两台单壳程单管程的传热面积均为20m2的列管式空气加热器，每台加热器均由64根Ф57×3.5mm钢管组成，壳程为170℃的饱和水蒸汽，空气入口温度为30℃，流量为 2.5kg/s ，以湍流方式通过管内。 （1）若两台换热器并联使用，通过两台换热器的空气流量均等，此时空气的对流传热系数为38w/m2℃，求空气的出口温度t2(℃)

传热学课后习题..

第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλ t q ?= 2.2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图)。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B

传热习题例题

导热必须画热路图。 1. 锅炉炉墙由三层平壁组成，内层是厚度为10.23m δ=，1 1.20/()W m K λ=?的耐火砖层；外层是厚30.24m δ=，30.60/()W m K λ=?的红砖层；两层中间填以厚度20.05m δ=，20.095/()W m K λ=?的石棉保温层。炉墙内侧烟气温度1511f t =℃，烟气侧对流换热的表面传热系数 K 21=35/()h W m ?；锅炉炉墙外空气温度222f t =℃，空气侧对流换热的表面传热系数K 2 2=15/()h W m ?。试求通过该炉墙单位面积的热损失和炉墙内外表面温度和。 1w 2w t t

2 加热炉炉墙厚δ=0.3m ，导热系数λ=0.6W/(m ·K)，墙外表面的发射率ε=0.8，墙外空气温度=25℃。墙外的对流换热的表面传热系数h=12W/(m f t 2 ·K)，在稳态情况下测得墙外表面温度2t =50℃，周围辐射环境温度为sur T =298K ，求墙的内表面温度1t 。 解：稳态下，从炉墙内表面传出的热量必将以对流和辐射的方式散出，根据对单位表面面积的能量守恒关系可以列出：rad conv cond q q q +=代入每种传热方式相应的热流密度方程，有 )()(44222 1sur f T T T T h T T ?+?=?εσδλ

对流 1. 一种润滑油以0.6m/s 的速度流过平板的上方，平板的导热系数为λ=35W/(m ·K)。油温为=60℃，平板温度f t w t =30℃。油的物性如下：ν=16.7×10-6m 2 /s,f λ=0.123W/(m ·K)，Pr=230。求在板长x=0.5m 处的局部对流换热系数，平均对流换热系数及流体在该壁面处的温度梯度0=??y y t 。 解；该位置的局部Re 数为：5610517964107.165.06.0Re ×<=××==?∞νx u 是层流。 由公式

传热习题课1

【例1】保温层临界厚度的计算 内层（即保温层）以导热方式传热，外层以自然对流方式传热，属于稳定的传热过程。则 ??? ? ??+-=-=-=αλπαπλπ21212212211/ln 21212/ln r r r L t t Lr t t L r r t t Q b b ∵r 2 ↑ ，（ λ 1 2/ln r r ）↑ ，而 α 21r ↓ ∴Q 的大小要取决于哪一个增加或减少的速率快慢。 01/ln )1 1)((22 2122 2 2212 =??? ? ??+---=αλαλπr r r r r t t L dr dQ b 得r 2=λ/α。即保温层临界厚度r c =λ/α。 当r 2<λ/α时，2 dr dQ >0，随r 2的增大，热损失增大， 当r 2>λ/α时，2 dr dQ <0，随r 2的增大，热损失减少。 因 （ 2 dr dQ ）’ <0，故Q 有极大值。 一般情况下，皆超过临界值，只有当管径较小或保温层材

料的λ较大时，才需要校验是否小于临界值。记住有一个临界保温层厚度的概念。象流体力学中也存在同样问题，低速下（一般情况），光滑球的阻力小于粗糙球的阻力，而在高速下（特殊情况），则刚好相反。 【例2】 有一台套管换热器,内管为φ38×2.5 mm钢管,外管为φ57×3 mm钢管,换热管总长36 m,逆流操作,管内走水,将管间4200kg/h的苯液从65℃冷却到35℃,水温从25℃升到35℃,现已知苯侧对流传热系数为2030 w/m2.K,水侧对流传热系数为6610 w/m2.K,苯侧垢层热阻为0.18 m2.K/kw,苯液比热c P1=1.80 kJ/kg.k,钢导热系数λ=45 w/m.K。试计算 (1)该换热器传热系数K (2)水侧垢层热阻R s2 【解】 (1)Q=m s1c p1(T1-T2) =(4200/3600)×1.8×1000×(65-35) =63000 w A1=πd1l=3.14×0.038×36=4.295 m2 Δt m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2) =((65-35)-(35-25))/ln(30/10)