传热-计算题

化工原理考试题及答案

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

五、计算题：

1.（12分）题号4219 第4章知识点 430 难度中等

有一壁厚为10mm的钢制平壁容器, 内盛80℃的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数为240w.m .K 。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16w.m .K ,厚度为 50mm 的保温材料。保温层为10℃的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10 w.m .K 。试求：(1)每小时从每m 面积所损失的热量kJ.h .m ;(2)容器内表面的温度T (钢材的导热系数为45w.m .K )

***答案***

1.q=K△tm △tm=80-10=70℃

K=1/(1/α0+1/αi+b1/λ1+b2/λ2)

=1/(1/10+1/240+0.01/45+0.05/0.16)

=2.399w.m .K

q=2.399×70=167.9w.m

每小时散热量 qh=3600×168/1000=604.4kJ.m .h

2.q=αi(80-Tｗ) 80-Tｗ=167.9/240=0.7

∴Tｗ=79.3℃

2.（8分）题号4221 第4章知识点 100 难度容易

外径为100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为λw.m .K 的绝缘材料,管外壁温度为t ,每米管长的热损失为Qw.m ,试求绝热层外壁温度t （设管外壁与绝热层接触良好）

***答案***

Q=2πλ(t1-t2)/ln(r2/r1) ∴t2=t1-Q ln(r2/r1)/(2πλ)

=t1-Q/λ[ln(0.13/0.05)/(2×3.14)

=t1-0.152Q/λ

3.（10分）题号4223 第4章知识点 300 难度中等

100℃的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝,冷凝潜热为2258.4kJ.kg ,总传热系数2039w.m .K ，传热面积为12.75m ,15℃的冷却水以2.25×10 kg.h 的流量在管内流过,设总传热温差可以用算术平均值计算,求水蒸汽冷凝量kg.h ?

***答案***

Q=Gc·Cpc(t2-t1)=KA△tm,

△tm=[(100-15)+(100-t2)]/2=(185-t2)/2

Q=2.25×10^5×4.18×10^3×(t2-15)/3600

=2039×12.75×(185-t2)/2

t2=23.1℃

Q=2039×12.75×(185-23)/2=2105kw

D=2105×3600/2258.4=3355kg.h

4.（10分）题号4226 第4章知识点 100 难度容易

某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m, 炉墙导热系数λ＝1.038w.m .K 。其外用导热系数为0.07w.m .K 的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃, 绝热层外壁温度为38℃,如允许最大热损失量为950w.m 。求:

（1）绝热层的厚度; （2）耐火砖与绝热层的分界处温度

***答案***

（1ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ＋ｂ /λ ）

＝（980－38）/（0.213/1.038＋ｂ /0.07）＝950

得：b2＝0.055m

（2）ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ）

＝（980－T ）/（0.213/1.038）＝950

得：T ＝785℃

5.（15分）题号4228 第4章知识点 300 难度中等

在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg.h 的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.174kJ. kg K, 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.m K ,且保持不变.设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。

***答案***

冷却水用量：

W ｃ （T －T ）＝W ｃ （t －t ）

3500×2.38×（100－60）＝W×

4.174×（50－40）

∴W ＝7982kg.h

Δt 逆＝（50－20）/ｌｎ（50/20）＝32.75

Δt 并＝（60－10）/ｌｎ（60/10）＝27.9

Q＝KAΔt Q＝333200kJ.h

A逆＝333200×10 /（2000×32.75×3600）＝1.41m

πｄ ｌ＝1.41 3.14×0.18×ｌ＝1.41

∴ｌ＝2.5 m

A并＝333200×10 /（2000×27.9×3600）＝1.66 m

3.14×0.18×ｌ＝1.66

∴ｌ＝2.93 m

6.（10分）题号4230 第4章知识点 100 难度容易

某平壁炉的炉壁由耐火砖、绝热砖和钢板组成, 如图所示。

其导热系数λ和厚度ｂ数据如下：

耐火砖：λ ＝1.05w.m .K , b ＝200mm；

绝热砖：λ ＝0.151w.m .K ,b ＝100mm；

钢板：λ ＝45w.m .K , b ＝6mm。

耐火砖内侧温度t ＝1150℃, 钢板的外侧温度t ＝30℃。

试求：（1）单位面积的热损失q；（2）绝热砖和钢板的界面温度t 。假设各层间接触良好

本题目有题图：titu089.bmp

***答案***

（1）ｑ＝（t －t ）/（ｂ /λ +ｂ /λ +ｂ /λ ）

＝（1150－30）/（0.2/1.05＋0.1/0.151＋0.006/45）

＝1313 w.m

（2）ｑ＝（t －t ）/（ｂ /λ ）＝1313

t ＝1313×0.006/45＋30

＝30.2℃

7.（15分）题号4233 第4章知识点 300 难度中等

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℃,其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17kJ.kg .K ,基于传热外面积的总传热系数K =2000w.m .K ,设其值恒定, 忽略热损失。试求：(1)冷却水用量；(2)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

***答案***

冷却水用量

Wh Cp h (T1 -T2 )＝Wc Cp c (t2 -t1 )

3500×2.38×(100-60)＝Wc× 4.17×(50-40)

Wc ＝7990kg.h

Δt逆＝(50-20)/ｌｎ(50/20)＝32.75℃

Δt并＝(60-10)/ｌｎ(60/10)＝27.9℃

Q＝KAΔtm

Q＝7990×4.17×(50-40)=3.332×10 kJ.h

∴A逆＝3.332×10 /[(2000/1000)×32.75×3600]＝1.41(m ) πｄ0 ｌ＝1.41

3.14×0.18×ｌ＝1.41 ∴ｌ逆＝2.5 (m ) A并＝3.332×10 /[(2000/1000)×27.93×3600]＝1.66(m )

3.14×0.18×ｌ并＝1.66 ∴ｌ并＝2.93 (m )

8.（12分）题号4235 第4章知识点 100 难度中等

φ120×5mm的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为0.07w.m .K 。设蒸汽管的内壁温度为110℃,管壁导热系数为45w.m .K 。要求保温层外壁温度不超过20℃,每米蒸汽管的热损失控制在60w以下,试计算保温层的最小厚度。

***答案***

按多层圆筒导热

ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2π

λ ）＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））

将ｒ ＝0.06m,ｒ ＝0.055m，ｒ ＝0.06＋δ

λ ＝0.07w/(m·K),λ ＝45w/(m·K)，ｑ ＝60w/m

t ＝110℃,t ＝20℃代入上式

60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ /0.06)/(2π

×0.07))

=90/(0.00031+(lnｒ +2.813)/0.4398)

解得ｒ ＝0.116m,

δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm

注：本题可简化不计管壁热阻。

9.（15分）题号4237 第4章知识点 300 难度较难

高温气体在废热锅炉中φ38×3mm的钢质列管内流过,进口温度580℃,出口温度470℃,管外沸腾水温为225℃。已知气体一侧的对流传热系数为

300w.m .K ,水侧的对流传热系数为10000 w.m .K 。不计污垢热阻,试求总温度差、跨过各个膜层的温度差以及内、外壁面的平均温度各为多少? （钢的λ＝45w.m .K ）

***答案***

基于外传热面积的总传热系数为:

Ko=1/[(1/αo+b.do/(dm.λ)+do/(di.αi)]

=1/(1/10000+0.003×38/35/45+38/32/300)

=242w.m .K

总温度差

△tm=[(580-225)-(470-225)]/ln[(580-225)/(470-225)]

=296.6℃

跨过管外膜层的温度差: △tm0=tｗ-ts=tｗ-225

跨过管内膜层的温度差:

△tmi=[(T1-Tｗ)-(T2-Tｗ)]/ln[(T1-Tｗ)/(T2-Tｗ)]

=(580-470)/ln[(580-Tｗ)/(470-Tｗ)]

因是稳定传热,故跨过各层的传热速率相等,即:

Ko.π.do.L.△tm= αo.π.do.L.△tmo=αi.π.di.L.△tmi

将已知值代入前两项,即:242×296.6=10000×(tｗ-225) 解得管外壁温度tｗ=232.2℃将已知值代入首未项,即

242×38×296.6=300×32×(580-470)/ln[(580-Tｗ)/(470-Tｗ)]

ln[(580-Tｗ)/(470-Tｗ)]=0.387

(580-Tｗ)/(470-Tｗ)=e = 1.473

解得管内壁温度Tｗ=237.4

10.（16分）题号4239 第4章知识点 100 难度较难

某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成,相邻材料之间接触密切,各层材料的厚度和导热系数依次为b =250mm,λ =1.4w.m .K ，b =130mm，λ =0.15w.m .K , b =200mm,λ =0.8w.m .K 。已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度 t=820℃, 保温砖与建筑砖接触面上的温度t =260℃,试求：(1)各种材料层的单位面积计的热阻；

(2)通过炉壁的热量通量,3)炉壁导热总温差及其在各材料层的分配。

***答案***

(1) 耐火砖以单位面积计的热阻为:

R1=b1/λ1=0.25/1.4=0.17 9m .K/w

保温砖以单位面积计的热阻为:

R2=b2/λ2=0.13/0.15=0.8 67m .K/w

建筑砖以单位面积计的热阻为:

R3=b3/λ3=0.2/0.8=0.25m K/w

(2)在定态条件下通过各材料的热通量相等,故炉壁的热通量为

q=(t -t )/R2=(820-260)/0.867=645.9w.m

(3) 炉壁导热总温差为:

∑△t=q∑R=645.9(0.179+0.867+0.25)=837.1℃

△t1=qR1=645.9×0.179=115.6℃

△t2=qR2=645.9×0.867=560℃

△t3=qR3=645.9×0.25=161.5℃

△t1:△t2:△t3=R1:R2:R3=0.179:0.867:0.25=1:4.8:1.4

11.（16分）题号4241 第4章知识点 300 难度中等

在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液,溶液量为1.4kg.s ,比热为2kJ. kg .K ,走内管(规格为φ25×2.5mm),从150℃冷却到100℃。冷

却水走套管环隙,从25℃升温至60℃,水的比热为4.18kJ.kg .K 。1. 已知溶液一侧的对流传热系数为1160w.m .K ,冷却水一侧的对流传热系数为930 w. m .K ,忽略管壁和污垢的热阻及热损失, 求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量(kg.h )。 2.计算内管的外表面积和管长。

***答案***

溶液放热Q=msCp△T=1.4×2×10×

(150-100)

=1.4×10 w

1/K =d /(α d )+1/α

=0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15×10

K =464w.m .K

冷却水用量 ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]

=1.4×10 /[4180(60-25)]

=0.957kg.s =3445kg.h

△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃

A =Q/(K△

tm)=1.4×10 /(464×82.3)=3.67m

l=A /(πd )=3.67/(π×0.025)=46.7m

12.（15分）题号4243 第4章知识点 300 难度较难

在传热面积为20m 的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200kg.h 的冷却水,冷却进口温度为110℃的醋酸,两流体逆流动。换热器刚投入使用时,冷却水出口温度为45℃,醋酸出口温度为40℃,运转一段时间后,冷热流体流量不变,进口温度不变,而冷却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热Cp=4.2kJ.kg .K ,热损失可忽略。 ***答案***

Q=(WCp)(t2-t1)=13200×4.2(45-20)/3600=385kw

△tm=(65-20)/ln(65/20)=38.2℃

K=Q/(A△tm)=385/(38.2×20)=0.5039kw.m .K

过一段时间之后:

Q'=13200×4.2×18/3600=277.2kw

W1Cp1=385/70=5.5 T2'=110-277.2/5.5=59.6℃

△tm=[(110-38)-(59.6-20)]/ln[(110-38)/(59.6-20)]

=54.2℃

K'=Q'/(A△tm')=277.2/(20×54.2)=0.2557kw.m .K

∴(K-K')/K×100%=(0.5039-0.2557)/0.5039×100%=49.3%

13.（14分）题号4245 第4章知识点 300 难度中等

90℃的正丁醇,在逆流换热器中被冷却到50℃,换热器的换热面积为6m ,传热系数K=230w.m .K ,正丁醇的流量为1930kg.h 。冷却介质为18℃水,热损失可以忽略。求：(1)冷却水出口温度；(2)冷却水消耗量。70℃正丁醇Cp＝2.98kJ.kg .K ,水Cp＝4.187kJ.kg .K

***答案***

Q＝Gh CP h (T1 -T2 )＝(1930/3600)×2.98×10

(90-50)＝6.39×10 ｗ

∴Δtm ＝Q/KA＝6.39×10 /(230×6)＝46.3℃

Δtm ＝（(T1 -t2 )+(T2 -t1 )）/2

＝（(90-t2 )+(50-18)）/2

＝61－t2 /2＝46.3

∴t2 ＝29.4℃

Q＝Gc CP c (t2 -t1 )

∴冷却水消耗量

Gc ＝Q/（CP c (t2 -t1 )）

＝6.39×10 /(4.18×1000×(29.4-18))

＝1.34kg.s =4.8×10 kg.h

△1=90-29.4=60.6℃△2=50-18=32℃

△1/△2 =60.6/32=1.89<2

故平均温度差采用算术均是可以接受的.

14.（16分）题号4247 第4章知识点 300 难度困难

在并流换热器中,用水冷却油。换热管长1.5m。水的进出口温度为15℃和40℃；油的进出口温度为120℃和90℃。如油和水的流量及进口温度不变,需要将油的出口温度降至70℃,则换热器的换热管应增长为多少米才可达到要求?（不计热损失及温度变化对物性的影响）

***答案***

由热量衡算

G C （T －T ）＝G C （t －t ）

按题意在两种情况下：

G ,C ,T 和G ,C ,t 不变, 故得

（G C ）/（G C ）

＝（t －t ）/（T －T ）＝（t '－t ）/（T －T '）

＝（40－15）/（120－90）＝（t '－15）/（120－70）

t '　＝56.7℃

由Q＝KAΔt , 现K不变,而

Δt ＝（（120-15）-（90-40））/ｌｎ（120-15）/（90－40）

＝74.1℃

Δt '　＝（（120－15）－（70－56.7））/ｌｎ（120－15）/

（70－56.7）＝44.4℃

故 Q/Q　＝G C （T －T ）/（G C （T －T '））＝ＬΔt /（Ｌ　Δt ）,

即（120－90）/（120－70）＝1.5×74.1/（Ｌ'　×44．4）

得Ｌ　＝4.17m。

15.（16分）题号4249 第4章知识点 300 难度较难

有一台套管换热器, 内管为φ38×2.5mm钢管,外管为φ57×3mm钢管,换热管总长36m,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2030w.m .K ，水侧对流传热系数为6610 w.m .K , 苯侧垢层热阻为0.18m .K.kw ,苯液比热为 1.80kJ.kg .K ,钢导热系数λ＝45w.m .K 。试计算（1）该换热器传热系数K （2）水侧垢层热阻R 。

***答案***

（1）Q＝m ｃ （T －T ）

＝(4200/3600)×1.8×1000×（65－35）

＝63000ｗ

A ＝πｄ ｌ＝3.14×0.038×36＝4.2 95m

Δt ＝（Δt －Δt ）/ｌｎ（Δt /Δt ）

＝（（65－35）－（35－25））/ｌｎ（30/10）

＝18.2℃

K1＝Q/（AΔ

t ）＝63000/（4.295×18.2）

＝805.95ｗ/(m·

K)

（2）R ＝1/K－（1/α ＋ｂA /（λA ）＋R ＋A

/（α A ））

＝1/805.95-(1/2030+0.0025×38/(45×35.5)+0.18/100 0+38/(6610×33)) ＝0.000334m·

K/ｗ

16.（16分）题号4251 第4章知识点 300 难度困难

有一列管换热器,由φ25×2.5mm长为2m的26根钢管组成。用120℃饱和水蒸汽加热某冷液体,该液体走管内,进口温度为25℃,比热为1.76kJ.kg .K ,流量为18600kg.h .管外蒸汽的冷凝传热系数为1.1×10 w.m .K ,管内对流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。求冷液体的出口温度。（设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计）

***答案***

据题意 Rs i ≈Rs o ≈0 b/λ≈0

do/(αi di )＝6/αo

∴ Ko ＝1/（1/αo +ｄo /(αi ｄi )）＝1/（1/αo +6/αo ）

＝1.1×10 /7＝1571.43w.m .K

Ao ＝ｎπｄo ｌ＝26×3.14×0.025×2＝4.082 m

T1 ＝120℃－－－→T2 ＝120℃（T1 ＝T2=T）

t1 ＝25℃－－－→t2 ＝?℃

Q＝ｗc CP C（t2 －t1 ）＝Ko Ao（T -t1 -T +t 2 ）/ｌｎ（

(T - t1 )/(T -t2 )）

18600/3600×1760) (t2 -t1 )＝1571.43×4.082(t2 -t1)/ｌｎ

（(T - t1 )/(T - t2 )）

ｌｎ（(T-t1 ) /(T-t2 )）＝1571.43×4.082×3600/(18 600×

1760)＝0.7054

∴（T-t1 ）/（T-t2 ）＝2.025

120-25＝2.025(120-t2 )

∴ t2 ＝120- 95/2.025＝73.08℃

17.（10分）题号4253 第4章知识点 300 难度容易

采用传热面积为4.48m 单程管壳式换热器,进行溶剂和某水溶液间的换热.流量为3600kg.h ,比热为1.88kJ.kg .K 的苯,80℃冷却至30℃, 水溶液由20℃被加热到30℃。忽略热损失。试求：传热系数K

***答案***

（1）由 Q=K.A△tm 式求 K

其中: Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1．88×10 (80-5

0)=56400ｗ

Δt ＝（Δt －Δt ）/ｌｎ（Δt /Δt ）

＝[（80－30）－（50－20）]/ｌｎ[(80-30)/(50-20)]

＝39.2℃

∴ 56400=K×4.48×39.2

解得K=321ｗ.m .℃

18.（14分）题号4255 第4章知识点 100 难度较难

某蒸汽管外包有两层厚度相等的绝热材料, 已知第二层的平均直径相当于第一层的平均直径的两倍, 而第二层的导热系数为第一层的二分之一。如将两层材料的位置调换, 则每米管长的热损失将如何变化?

***答案***

由多层圆筒导热关系,不计钢管热阻,并设两层材料对换位置

后,外侧壁温相同,均为t3

ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋

ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））

ｑ　

＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）

＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））

按题意：ｒ ＝2ｒ 和λ ＝（1/2）λ……①

故由ｒ ＝（ｒ －ｒ ）/ｌｎ（ｒ /ｒ ）＝2ｒ

＝2×（ｒ －ｒ ）/ｌｎ（ｒ /ｒ ）

而ｒ －ｒ ＝ｒ －ｒ

故ｌｎ（ｒ /ｒ ）＝2ｌｎ（ｒ /ｒ ）……②

由①、②代入下式：

ｑ　

/ｑ ＝（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋ｌｎ（ｒ

/ｒ ）/（2πλ ））/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋

ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））＝4/5,

即对换后热损失减少20％。

19.（10分）题号4258 第4章知识点 300 难度容易

有一列管换热器,用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的簿壁列管内作湍流流动, 由40℃冷却到 -5℃,液氨侧的对流传热系数为1880w.m .K ,空气侧的对流传热系数为：46.5w.m .K 。忽略管壁和污垢热阻。求: (1)平均温度差; (2)总传热系数；

***答案***

1）

Δtm ＝（(40-(-15))-(-5-(-15))）/ｌｎ(55/10)＝26.4℃

2）1/K＝1/46.5 + 1/1880 K≈45.4w.m .K 20.（12分）题号4260 第4章知识点 300 难度中等

一套管换热器，外管为φ83×3.5mm, 内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为 60m。用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg 。已知油的流量为7200 kg.h , 密度为810kg.m ,比热为 2.2 kJ.kg .K ,进口温度为30℃,出口温度为80℃。试求：(1)蒸汽用量；(不计热损) (2)传热系数；

***答案***

（1）蒸汽用量Q放＝W.ｒ＝2205×w.kJ.h

Q吸＝W'. Cp (t出－t入）

＝7200×2.2×（80－30）＝7.92×10 kJ.h

Q放＝Q吸

∴ｗ＝7.92×10 /2205≈359.2kg.h

（2）传热系数的计算由Q＝KAΔtm

Δtm ＝（(120-30)- (120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(120-80)）

＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃

∴Ki＝Q/AiΔtm

＝7.92×10 /[60×π×(50/1000)×61.66]

≈1363 kJ.h .m .K

＝378.8 (w.m .K )

good ok 6/7/2010

化工原理考试题及答案

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

五、计算题：

1.（16分）题号4241 第4章知识点 300 难度中等

在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液,溶液量为1.4kg.s ,比热为2kJ. kg .K ,走内管(规格为φ25×2.5mm),从150℃冷却到100℃。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃,水的比热为4.18kJ.kg .K 。1. 已知溶液一侧的对流传热系数为1160w.m .K ,冷却水一侧的对流传热系数为930 w. m .K ,忽略管壁和污垢的热阻及热损失, 求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量(kg.h )。 2.计算内管的外表面积和管长。

***答案***

溶液放热Q=msCp△T=1.4×2×10×

(150-100)

=1.4×10 w

1/K =d /(α d )+1/α

=0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15×10

K =464w.m .K

冷却水用量 ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]

=1.4×10 /[4180(60-25)]

=0.957kg.s =3445kg.h

△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃

A =Q/(K△

tm)=1.4×10 /(464×82.3)=3.67m

l=A /(πd )=3.67/(π×0.025)=46.7m

2.（15分）题号4243 第4章知识点 300 难度较难

在传热面积为20m 的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200kg.h 的冷却水,冷却进口温度为110℃的醋酸,两流体逆流动。换热器刚投入使用时,冷却水出口温度为45℃,醋酸出口温度为40℃,运转一段时间后,冷热流体流量不变,进口温度不变,而冷却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热Cp=4.2kJ.kg .K ,热损失可忽略。

***答案***

Q=(WCp)(t2-t1)=13200×4.2(45-20)/3600=385kw

△tm=(65-20)/ln(65/20)=38.2℃

K=Q/(A△tm)=385/(38.2×20)=0.5039kw.m .K

过一段时间之后:

Q'=13200×4.2×18/3600=277.2kw

W1Cp1=385/70=5.5 T2'=110-277.2/5.5=59.6℃

△tm=[(110-38)-(59.6-20)]/ln[(110-38)/(59.6-20)]

=54.2℃

K'=Q'/(A△tm')=277.2/(20×54.2)=0.2557kw.m .K

∴(K-K')/K×100%=(0.5039-0.2557)/0.5039×100%=49.3%

3.（14分）题号4245 第4章知识点 300 难度中等

90℃的正丁醇,在逆流换热器中被冷却到50℃,换热器的换热面积为6m ,传热系数K=230w.m .K ,正丁醇的流量为1930kg.h 。冷却介质为18℃水,热损失可以忽略。求：(1)冷却水出口温度；(2)冷却水消耗量。70℃正丁醇Cp＝2.98kJ.kg .K ,水Cp＝4.187kJ.kg .K

***答案***

Q＝Gh CP h (T1 -T2 )＝(1930/3600)×2.98×10

(90-50)＝6.39×10 ｗ

∴Δtm ＝Q/KA＝6.39×10 /(230×6)＝46.3℃

Δtm ＝（(T1 -t2 )+(T2 -t1 )）/2

＝（(90-t2 )+(50-18)）/2

＝61－t2 /2＝46.3

∴t2 ＝29.4℃

Q＝Gc CP c (t2 -t1 )

∴冷却水消耗量

Gc ＝Q/（CP c (t2 -t1 )）

＝6.39×10 /(4.18×1000×(29.4-18))

＝1.34kg.s =4.8×10 kg.h

△1=90-29.4=60.6℃△2=50-18=32℃

△1/△2 =60.6/32=1.89<2

故平均温度差采用算术均是可以接受的.

4.（16分）题号4247 第4章知识点 300 难度困难

在并流换热器中,用水冷却油。换热管长1.5m。水的进出口温度为15℃和40℃；油的进出口温度为120℃和90℃。如油和水的流量及进口温度不变,需要将油的出口温度降至70℃,则换热器的换热管应增长为多少米才可达到要求?（不计热损失及温度变化对物性的影响）

***答案***

由热量衡算

G C （T －T ）＝G C （t －t ）

按题意在两种情况下：

G ,C ,T 和G ,C ,t 不变, 故得（G C ）/（G C ）

＝（t －t ）/（T －T ）＝（t '－t ）/（T －T '）

＝（40－15）/（120－90）＝（t '－15）/（120－70）

t '　＝56.7℃

由Q＝KAΔt , 现K不变,而

Δt ＝（（120-15）-（90-40））/ｌｎ（120-15）/（90－40）

＝74.1℃

Δt '　＝（（120－15）－（70－56.7））/ｌｎ（120－15）/

（70－56.7）＝44.4℃

故 Q/Q　＝G C （T －T ）/（G C （T －T '））＝ＬΔt /（Ｌ　Δt ）,

即（120－90）/（120－70）＝1.5×74.1/（Ｌ'　×44．4）

得Ｌ　＝4.17m。

5.（16分）题号4249 第4章知识点 300 难度较难

有一台套管换热器, 内管为φ38×2.5mm钢管,外管为φ57×3mm钢管,换热管总长36m,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2030w.m .K ，水侧对流传热系数为6610 w.m .K , 苯侧垢层热阻为0.18m .K.kw ,苯液比热为 1.80kJ.kg .K ,钢导热系数λ＝45w.m .K 。试计算（1）该换热器传热系数K （2）水侧垢层热阻R 。

***答案***

（1）Q＝m ｃ （T －T ）

＝(4200/3600)×1.8×1000×（65－35）

＝63000ｗ

A ＝πｄ ｌ＝3.14×0.038×36＝4.2 95m

Δt ＝（Δt －Δt ）/ｌｎ（Δt /Δt ）

＝（（65－35）－（35－25））/ｌｎ（30/10）

＝18.2℃

K1＝Q/（AΔ

t ）＝63000/（4.295×18.2）

＝805.95ｗ/(m·

K)

（2）R ＝1/K－（1/α ＋ｂA /（λA ）＋R ＋A

/（α A ））

＝1/805.95-(1/2030+0.0025×38/(45×35.5)+0.18/100 0+38/(6610×33)) ＝0.000334m·

K/ｗ

6.（16分）题号4251 第4章知识点 300 难度困难

有一列管换热器,由φ25×2.5mm长为2m的26根钢管组成。用120℃饱和水蒸汽加热某冷液体,该液体走管内,进口温度为25℃,比热为1.76kJ.kg .K ,流量为18600kg.h .管外蒸汽的冷凝传热系数为1.1×10 w.m .K ,管内对流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。求冷液体的出口温度。（设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计）

***答案***

据题意 Rs i ≈Rs o ≈0 b/λ≈0

do/(αi di )＝6/αo

∴ Ko ＝1/（1/αo +ｄo /(αi ｄi )）＝1/（1/αo +6/αo ）

＝1.1×10 /7＝1571.43w.m .K

Ao ＝ｎπｄo ｌ＝26×3.14×0.025×2＝4.082 m

T1 ＝120℃－－－→T2 ＝120℃（T1 ＝T2=T）

t1 ＝25℃－－－→t2 ＝?℃Q＝ｗc CP C（t2 －t1 ）＝Ko Ao（T -t1 -T +t 2 ）/ｌｎ（

(T - t1 )/(T -t2 )）

18600/3600×1760) (t2 -t1 )＝1571.43×4.082(t2 -t1)/ｌｎ

（(T - t1 )/(T - t2 )）

ｌｎ（(T-t1 ) /(T-t2 )）＝1571.43×4.082×3600/(18 600×

1760)＝0.7054

∴（T-t1 ）/（T-t2 ）＝2.025

120-25＝2.025(120-t2 )

∴ t2 ＝120- 95/2.025＝73.08℃

7.（10分）题号4253 第4章知识点 300 难度容易

采用传热面积为4.48m 单程管壳式换热器,进行溶剂和某水溶液间的换热.流量为3600kg.h ,比热为1.88kJ.kg .K 的苯,80℃冷却至30℃, 水溶液由20℃被加热到30℃。忽略热损失。试求：传热系数K

***答案***

（1）由 Q=K.A△tm 式求 K

其中: Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1．88×10 (80-5

0)=56400ｗ

Δt ＝（Δt －Δt ）/ｌｎ（Δt /Δt ）

＝[（80－30）－（50－20）]/ｌｎ[(80-30)/(50-20)]

＝39.2℃

∴ 56400=K×4.48×39.2

解得K=321ｗ.m .℃

8.（14分）题号4255 第4章知识点 100 难度较难

某蒸汽管外包有两层厚度相等的绝热材料, 已知第二层的平均直径相

当于第一层的平均直径的两倍, 而第二层的导热系数为第一层的二分之

一。如将两层材料的位置调换, 则每米管长的热损失将如何变化?

***答案***

由多层圆筒导热关系,不计钢管热阻,并设两层材料对换位置

后,外侧壁温相同,均为t3

ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋

ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））

ｑ　

＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）

＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））

按题意：ｒ ＝2ｒ 和λ ＝（1/2）λ……①

故由ｒ ＝（ｒ －ｒ ）/ｌｎ（ｒ /ｒ ）＝2ｒ

＝2×（ｒ －ｒ ）/ｌｎ（ｒ /ｒ ）

而ｒ －ｒ ＝ｒ －ｒ

故ｌｎ（ｒ /ｒ ）＝2ｌｎ（ｒ /ｒ ）……②

由①、②代入下式：

ｑ　

/ｑ ＝（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋ｌｎ（ｒ

/ｒ ）/（2πλ ））/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋

ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））＝4/5,

即对换后热损失减少20％。

9.（10分）题号4258 第4章知识点 300 难度容易

有一列管换热器,用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的簿壁列管内作湍流流动, 由40℃冷却到 -5℃,液氨侧的对流传热系数为1880w.m .K ,空气侧的对流传热系数为：46.5w.m .K 。忽略管壁和污垢热阻。求: (1)平均温度差; (2)总传热系数； ***答案***

1）

Δtm ＝（(40-(-15))-(-5-(-15))）/ｌｎ(55/10)＝26.4℃

2）1/K＝1/46.5 + 1/1880 K≈45.4w.m .K

10.（12分）题号4260 第4章知识点 300 难度中等

一套管换热器，外管为φ83×3.5mm, 内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为 60m。用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg 。已知油的流量为7200 kg.h , 密度为810kg.m ,比热为 2.2 kJ.kg .K ,进口温度为30℃,出口温度为80℃。试求：(1)蒸汽用量；(不计热损) (2)传热系数；

***答案***

（1）蒸汽用量Q放＝W.ｒ＝2205×w.kJ.h

Q吸＝W'. Cp (t出－t入）

＝7200×2.2×（80－30）＝7.92×10 kJ.h

Q放＝Q吸

∴ｗ＝7.92×10 /2205≈359.2kg.h

（2）传热系数的计算由Q＝KAΔtm

Δtm ＝（(120-30)- (120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(120-80)）

＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃

∴Ki＝Q/AiΔtm

＝7.92×10 /[60×π×(50/1000)×61.66]

≈1363 kJ.h .m .K

＝378.8 (w.m .K )

11.（12分）题号4262 第4章知识点 300 难度中等

有一套管式换热器,内管为φ180×10的钢管.用水冷却原油,采用逆流操作, 水在内管中流动,冷却水的进口温度为15℃,出口温度为55℃。原油在环隙中流动,流量为500kg.h ,其平均比热为3.35kJ.kg .K ,要求从90℃冷却至40℃。已知水侧的对流传热系数为1000w.m .K ，油侧的对流传热系数为299w.m .K （管壁热阻及垢阻忽略不计）。试求：(1) 总传热系数；(2)套管换热器的有效长度；(3)所需冷却水用量（水的比热取4.18kJ.kg .K ,忽略热损失）。

***答案***

（1）K＝α1 α2 /(α1 +α2 )=299×1000/(299+1000)

＝230 w.m .K

（2） Q1 ＝G1 CP 1

ΔT＝(500/3600)×3.35×(90-40)=23.26 kw

Δt1 /Δt2 ＜2

∴Δtm =(35+25)/2=30℃

A＝Q/（KΔtm ）＝23.26/(230×30)=3.37 m

∵是按平壁计算∴算管长时,应以ｄm 为准。

ｄm ＝(180+160)/2=170 mm

ｌ＝A/（πｄm ）＝3.37/(3.14×0.17)=6.3 m

（3）忽略热损失,Q放＝Q吸＝23．26 kw

G1 CP 1 ΔT＝G2 CP 2 Δt＝Q＝23．26

∴G2 ＝Q/CP 2 Δt＝23.26/(4.18×(55-15))

=0.139kg.s =500 kg.h 12.（10分）题号4264 第4章知识点 300 难度中等

在一水平放置的套管冷凝器中,用水把72℃的烃蒸汽冷凝成饱和温度下的液体。换热器内管的有效传热长度为4m, 直径为φ25×2.5mm。冷水在内管内呈湍流流动,温度从20℃升至35℃。已经测得基于内管外表面积的总传热系数K =600w.m .K ,且知管内水侧热阻为管外蒸汽侧热阻的2.3倍,试求：(1)内管外表面的平均温度T 。(2)烃蒸气冷凝及管壁对水的对流传热系数

***答案***

1．对于稳定传热过程

Q＝Ko So Δtm ＝αoSo (T－Tｗ )

Tｗ＝T－Ko Δtm /αo

Δtm ＝(52-37)/ln(52/37) =44.1℃

由于 1/Ko =1/αo + 2.3/αo

解得αo =1980 w.m .K

∴Tｗ =72 - 600×44.1/1980 = 58.6 ℃

2．由2.3/(αo )= do/(αi ｄi )

解得αi = 25×1980/(2.3×20) = 1076 w.m .K

13.（18分）题号4266 第4章知识点 300 难度较难

在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液,苯在φ54×2mm的钢管内流动。196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。已测出苯的进口温度为30℃,出口温度为60℃,流量为4000 kg.h ,苯和水蒸汽的对流传热系数分别为500w.m .K 和10 w.m .K ,管内壁的污垢热阻为0.0004m .K.kw ,忽略热损失、管壁及管外污垢的热阻, 试求：1．饱和水蒸汽的消耗量；2．套管的长度；3．内管壁外侧的平均温度；

注：（1）操作条件下苯的比热为1.9kJ.kg .K 2）196kPａ时的蒸汽

温度为120℃, 汽化潜热为2204kJ.kg ,137kPａ时的蒸汽温度为109℃。

***答案***

（1）设蒸汽消耗量为m ,

由m ｒ＝m ｃ （t －t ）

m ＝(4000/3600)×1．9×（60－30）/2204

＝0.0287kg.s =103kg.h

（2）设管长为L

Q＝KAΔt ＝KπｄLΔt ……①

K＝1/（54/（500×50）＋0.0004×54/50＋1/10 ）

＝372 w/(m·

K)

Δt ＝1/2×（（120－30）＋（120－60））＝75℃

Q=4000/3600×1.9×10 (60-30)=63.3×10 w

将Q, K及Δt 的值代入①式

Ｌ＝63.3×10 /（372×0.054π×75）＝13.4m

（3）由Q＝α A （T－T ）

T ＝120－63.3×10 /（10×

0.054π×13.4）

＝120－2.8＝117.2℃

14.（14分）题号4268 第4章知识点 100 难度中等

某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582[w.m .K ],为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为24cm,炉外壁温度为83℃,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t 为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃） ***答案***

设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为:

q=(t1-t2)/(b1/λ1)

∴b1=λ1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m

跨过三层砖的热通量为:

q=(t1-t4)/[(b1/λ1)+(b2/λ2)+(b3/λ3)]

b2=[(t1-t4)/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2

=[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.24/0.582]×0.233

=0.0836m,

跨过普通砖的热通量:

=t3-t4/b3/λ3,t3=qb3/λ3+t4=930×0.24/0.582+83=466.5℃

15.（10分）题号4270 第4章知识点 300 难度容易

在换热器中,热水流量为2000kg.h ,冷水流量为3000kg.h ,热水进口温度T ＝85℃,冷水进口温度t ＝15℃,如要求将冷水加热到t ＝35℃, 求采用并流和逆流时的平均温度差,冷、热水的平均比热可认为相等。

***答案***

G C（T －T ）＝G C（t －t ）

2000（85－T ）＝3000（30－15）

得T ＝62.5℃

并流时 85℃→62.5℃

15℃→35℃

－－－－－－－－－

70 27.50

Δt ＝（70－27.50）/（ｌｎ70/27.50）

＝45.5℃

逆流时 85℃→62.5℃

35℃←15℃

－－－－－－－－－

50 47.50

Δt ＝（50＋47.50）/2＝48.8℃

16.（10分）题号4272 第4章知识点 100 难度容易

某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m，炉墙导热系数λ＝1.038w.m .K 。其外用导热系数为0.07w.m .K 的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃, 绝热层外壁温度为38℃,如允许最大热损失量为800w.m 。求:（1）绝热层的厚度;（2）耐火砖与绝热层的分界处温度。

***答案***

（1）ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ＋ｂ /λ ）

＝（980－38）/（0.213/1.038＋ｂ /0.07）＝800

得：b2＝0.068m

（2）ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ）

＝（980－T ）/（0.213/1.038）＝800

得：T ＝815℃

17.（15分）题号4274 第4章知识点 300 难度中等

在内管为φ180×10mm的套管换热器中, 将流量为3500kg.h 的某液态烃,从100℃冷却到55℃，其平均比热C ＝2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热C ＝4.174kJ.kg .K 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.m .K ,且保持不变。设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。

***答案***

冷却水用量：

W ｃ （T －T ）＝W ｃ （t －t ）

3500×2.38×（100－55）＝W×

4.174×（50－40）

∴W ＝8980kg.h

Δt 逆＝（50－15）/ｌｎ（50/15）＝29.1

Δt 并＝（60－5）/ｌｎ（60/5）＝22.13

Q＝KAΔt Q＝374850kJ.h

A逆＝374850×10 /（2000×29.1×3600）

＝1.789m

πｄ ｌ＝1.41

3.14×0.18×ｌ＝1.789 ∴ｌ＝3.165 m

A并＝374850×10 /（2000×22.13×3600）

＝2.35 m

3.14×0.18×ｌ＝2.35 ∴ｌ＝

4.16m

18.（15分）题号4277 第4章知识点 300 难度中等

在内管为φ189×4.5mm的套管换热器中，将流量为3500kg.h 的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热水为4.17kJ.kg .K ，基于传热外面积的总传热系数K =2500 w.m .K ,设其值恒定,忽略热损失。试求：(1)冷却水用量；(2)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。

***答案***

冷却水用量

Wh CP h (T1 -T2 )＝Wc CP c (t2 -t1 )

3500×2.38×(100-60)＝Wc× 4.17×(50-40)

Wc ＝7990kg.h

Δt逆＝(50-20)/ｌｎ(50/20)＝32.75℃

Δt并＝(60-10)/ｌｎ(60/10)＝27.91℃

Q＝KAΔtm Q＝7990×4.17×(50-40)=3.332×10 kJ.h

∴A逆＝3.332×10 /[(2500/1000)×32.75×3600]＝1.13(m ) πｄ0 ｌ＝1.13

3.14×0.18×ｌ＝1.13 ∴ｌ逆＝2 (m )

A并＝3.332×10 /[(2500/1000)×27.91×3600]＝1.33 (m )

3.14×0.18×ｌ并＝1.33 ∴ｌ并＝2.35 (m )

19.（16分）题号4279 第4章知识点 300 难度较难

用一外表传热面积为3m 由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器,用初温为 10℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内, 油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1100kg.h 和1200kg.h ,其比热分别为4.18kJ.kg .K 和2.0 kJ.kg .K ,水侧和油侧的对流传热系数分别为2000w.m .K 和250w.m .K ,两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。(1)计算说明该换热器是否合用? (2)夏天当水的初温达到30℃, 而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?(假设传热系数不变)

***答案*** (1) Q1=1200×2×(200-100)=240000kJ.h

Q2=Q1, t2=t1+Q1/(m2·Cp2)=62.2℃

△tm=(137.8-90)/ln(137.8/90)=112.2℃

1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/250+25/(2000×20)

K1=2 16.2w.m .K

A1=Q1/ (K△tm) =240000×10 / (216.2×3600×112.2) =

2.75m <3m 故适用

(2) t1=30℃时

t2=30+240000/(1100×4.18)=82.2℃

△tm=(117.8-70)/ln(117.8/70)=91.8℃

A1=240000×10 /(3600×91.8×216.2)=3.36m >3m

不适用

20.（12分）题号4281 第4章知识点 300 难度中等

一套管换热器,外管为φ83×3.5mm,内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为 60m。用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg 。已知油的流量为8000kg.h ,比热为 2.2kJ.kg .K ,进口温度为30℃,出口温度为80℃。试求： (1)蒸汽用量；(不计热损) (2)传热系数；

***答案***

（1）蒸汽用量Q放＝W.ｒ＝2205×W kJ.h

Q吸＝W' CP (t出－t入）

＝8000× 2.2×（80－30）=8.8×10 kJ.h

Q放＝Q吸

∴ｗ＝8.80×10 /2205≈399.1kg.h

（2）传热系数的计算由Q＝KAΔtm

Δtm ＝（(120-30)-(120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(1 20-80)）

＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃

∴Ki＝Q/AiΔtm

＝8.80×10 /[60×π×(50/1000)×61.66]

≈1514 kJ.h .m .℃

＝420.0 (ｗ.m .K )

good ok 6/7/2010

化工原理考试题及答案

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

五、计算题：

1.（12分）题号4262 第4章知识点 300 难度中等

有一套管式换热器,内管为φ180×10的钢管.用水冷却原油,采用逆流操作, 水在内管中流动,冷却水的进口温度为15℃,出口温度为55℃。原油在环隙中流动,流量为500kg.h ,其平均比热为3.35kJ.kg .K ,要求从90℃冷却至40℃。已知水侧的对流传热系数为1000w.m .K ，油侧的对流传热系数为299w.m .K （管壁热阻及垢阻忽略不计）。试求：(1) 总传热系数；(2)套管换热器的有效长度；(3)所需冷却水用量（水的比热取4.18kJ.kg .K ,忽略热损失）。 ***答案***

（1）K＝α1 α2 /(α1 +α2 )=299×1000/(299+1000)

＝230 w.m .K

（2） Q1 ＝G1 CP 1

ΔT＝(500/3600)×3.35×(90-40)=23.26 kw

Δt1 /Δt2 ＜2

∴Δtm =(35+25)/2=30℃

A＝Q/（KΔtm ）＝23.26/(230×30)=3.37 m

∵是按平壁计算∴算管长时,应以ｄm 为准。

ｄm ＝(180+160)/2=170 mm

ｌ＝A/（πｄm ）＝3.37/(3.14×0.17)=6.3 m

（3）忽略热损失,Q放＝Q吸＝23．26 kw

G1 CP 1 ΔT＝G2 CP 2 Δt＝Q＝23．26

∴G2 ＝Q/CP 2 Δt＝23.26/(4.18×(55-15))

=0.139kg.s =500 kg.h

2.（10分）题号4264 第4章知识点 300 难度中等

在一水平放置的套管冷凝器中,用水把72℃的烃蒸汽冷凝成饱和温度下的液体。换热器内管的有效传热长度为4m, 直径为φ25×2.5mm。冷水在内管内呈湍流流动,温度从20℃升至35℃。已经测得基于内管外表面积的总传热系数K =600w.m .K ,且知管内水侧热阻为管外蒸汽侧热阻的2.3倍,试求：(1)内管外表面的平均温度T 。(2)烃蒸气冷凝及管壁对水的对流传热系数

***答案***

1．对于稳定传热过程

Q＝Ko So Δtm ＝αoSo (T－Tｗ )

Tｗ＝T－Ko Δtm /αo

Δtm ＝(52-37)/ln(52/37) =44.1℃

由于 1/Ko =1/αo + 2.3/αo

解得αo =1980 w.m .K

∴Tｗ =72 - 600×44.1/1980 = 58.6 ℃

2．由2.3/(αo )= do/(αi ｄi )

解得αi = 25×1980/(2.3×20) = 1076 w.m .K

3.（18分）题号4266 第4章知识点 300 难度较难

在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液,苯在φ54×2mm的钢管内流动。196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。已测出苯的进口温度为30℃,出口温度为60℃,流量为4000 kg.h ,苯和水蒸汽的对流传热系数分别为500w.m .K 和10 w.m .K ,管内壁的污垢热阻为0.0004m .K.kw ,忽略热损失、管壁及管外污垢的热阻, 试求：1．饱和水蒸汽的消耗量；2．套管的长度；3．内管壁外侧的平均温度；

注：（1）操作条件下苯的比热为1.9kJ.kg .K 2）196kPａ时的蒸汽温度为120℃, 汽化潜热为2204kJ.kg ,137kPａ时的蒸汽温度为109℃。

***答案***

（1）设蒸汽消耗量为m ,

由m ｒ＝m ｃ （t －t ）

m ＝(4000/3600)×1．9×（60－30）/2204

＝0.0287kg.s =103kg.h

（2）设管长为L

Q＝KAΔt ＝KπｄLΔt ……①

K＝1/（54/（500×50）＋0.0004×54/50＋1/10 ）

＝372 w/(m·

K)

Δt ＝1/2×（（120－30）＋（120－60））＝75℃

Q=4000/3600×1.9×10 (60-30)=63.3×10 w

将Q, K及Δt 的值代入①式

Ｌ＝63.3×10 /（372×0.054π×75）＝13.4m

（3）由Q＝α A （T－T ）

T ＝120－63.3×10 /（10×

0.054π×13.4）

＝120－2.8＝117.2℃

4.（14分）题号4268 第4章知识点 100 难度中等

某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582[w.m .K ],为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为24cm,炉外壁温度为83℃,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t 为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）

***答案***

设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为:

q=(t1-t2)/(b1/λ1)

∴b1=λ1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m

跨过三层砖的热通量为:

q=(t1-t4)/[(b1/λ1)+(b2/λ2)+(b3/λ3)]

b2=[(t1-t4)/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2

=[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.24/0.582]×0.233

=0.0836m,

跨过普通砖的热通量:

=t3-t4/b3/λ3,t3=qb3/λ3+t4=930×0.24/0.582+83=466.5℃

5.（10分）题号4270 第4章知识点 300 难度容易

在换热器中,热水流量为2000kg.h ,冷水流量为3000kg.h ,热水进口温度T ＝85℃,冷水进口温度t ＝15℃,如要求将冷水加热到t ＝35℃, 求采用并流和逆流时的平均温度差,冷、热水的平均比热可认为相等。

***答案***

G C（T －T ）＝G C（t －t ）

2000（85－T ）＝3000（30－15）

得T ＝62.5℃

并流时 85℃→62.5℃

15℃→35℃

－－－－－－－－－

70 27.50

Δt ＝（70－27.50）/（ｌｎ70/27.50）

＝45.5℃

逆流时 85℃→62.5℃

35℃←15℃

－－－－－－－－－

50 47.50

Δt ＝（50＋47.50）/2＝48.8℃

6.（10分）题号4272 第4章知识点 100 难度容易

某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m，炉墙导热系数λ＝1.038w.m .K 。其外用导热系数为0.07w.m .K 的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃, 绝热层外壁温度为38℃,如允许最大热损失量为800w.m 。求:（1）绝热层的厚度;（2）耐火砖与绝热层的分界处温度。

***答案***

（1）ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ＋ｂ /λ ）

＝（980－38）/（0.213/1.038＋ｂ /0.07）＝800

得：b2＝0.068m

（2）ｑ/A＝（T －T ）/（ｂ /λ ）

＝（980－T ）/（0.213/1.038）＝800

得：T ＝815℃

7.（15分）题号4274 第4章知识点 300 难度中等

在内管为φ180×10mm的套管换热器中, 将流量为3500kg.h 的某液态烃,从100℃冷却到55℃，其平均比热C ＝2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热C ＝4.174kJ.kg .K 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.m .K ,且保持不变。设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。

***答案***

冷却水用量：

W ｃ （T －T ）＝W ｃ （t －t ）

3500×2.38×（100－55）＝W×

4.174×（50－40）

∴W ＝8980kg.h

Δt 逆＝（50－15）/ｌｎ（50/15）＝29.1

Δt 并＝（60－5）/ｌｎ（60/5）＝22.13

Q＝KAΔt Q＝374850kJ.h

A逆＝374850×10 /（2000×29.1×3600）

＝1.789m

πｄ ｌ＝1.41

3.14×0.18×ｌ＝1.789 ∴ｌ＝3.165 m

A并＝374850×10 /（2000×22.13×3600）

＝2.35 m

3.14×0.18×ｌ＝2.35 ∴ｌ＝

4.16m

8.（12分）题号4276 第4章知识点 300 难度中等

为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数,测得实验数据如下：冷却器传热面积A＝2.8m ,甲苯的流量为2000kg.h ,由80℃冷却到40℃,甲苯的平均比热为1.84kJ.kg .K 。冷却水从20℃升高到32℃,两流体呈逆流流动,求所测得的传热系数K为多少?若水的比热为4.18kJ.kg .K ,问水的流量为多少?

***答案***

热负荷Q＝W ｃ （T －T ）

＝2000/3600×1.84（80－40）

＝40.9 kw

Δt ：80－→40

32←－20

－－－－－－－－

48 20

Δt ＝（48－20）/ｌｎ（48/20）＝32℃

K＝Q/（AΔt ）

＝40.9×10 /（3.5×32）

＝456 w.m .K

Q＝W ｃ （t －t ）

W ＝Q/（ｃ （t －t ））

＝40.9/（4.18（32－20））

＝0.815 kg.s

＝2935 kg.h

9.（15分）题号4278 第4章知识点 300 难度中等

在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为 3500kg.h 的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17kJ.kg K ,基于传热外面积的总传热系数K =1800w.m K , 设其值恒定,忽略热损失。试求：(1)冷却水用量；(2)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。

***答案***

冷却水用量

ｗh Cph (T1 -T2 )＝ｗc Cpc(t2 -t1 )

3500×2.38×(100-60)＝ｗc× 4.17×(50-40)

ｗc ＝7990kg.h

Δt逆＝(50-20)/ｌｎ(50/20)＝32.75℃

Δt并＝(60-10)/ｌｎ(60/10)＝27.91℃

Q＝KAΔtm

Q＝7990×4.17×(50-40)=3.332×10 kJ.h

∴A逆＝3.332×10 /[(1800/1000)×32.75×3600]

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

传热系数计算方法

第四章循环流化床锅炉炉内传热计算 循环流化床锅炉炉膛中的传热是一个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热面设计时的布置数量，从而影响锅炉的实际出力、蒸汽参数和燃烧温度。正确计算燃烧室受热面传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之一，也是区别于煤粉炉的重要方面。 随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和方法的研究也在迅速发展。许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此方面也做了大量的工作，有的已经形成商业化产品使用的设计导则。 但由于技术保密的原因，目前国内外还没有公开的可以用于工程使用的循环流化床锅炉炉膛传热计算方法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。 清华大学对CFB锅炉炉膛传热作了深入的研究，长江动力公司、华中理工大学、浙江大学等单位也对CFB锅炉炉膛中的传热过程进行了有益的探索。根据已公开发表的文献报导，考虑工程上的方便和可行，本章根椐清华大学提出的方法，进一步分析整理，作为我们研究的基础。为了了解CFB锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算方法，浙江大学和华中理工大学的传热计算与巴苏的相近似。 4.1 清华的传热理论及计算方法 4.1.1 循环流化床传热分析 CFB锅炉与煤粉锅炉的显著不同是CFB锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度C p 大大高于煤粉炉，而且炉内各处的浓度也不一样，它对炉内传热起着重要作用。为此首先需要计算出炉膛出口处的物料浓度C p，此处浓度可由外循环倍率求出。而炉膛不同高度的物料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛高度是逐渐变化的，底部高、上部低。近壁区贴壁下降流的温度比中心区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；水平截面方向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合作用的结果近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐射换热系数明显提高。在计算水冷壁、双面水冷壁、屏式过热器和屏式再热器时需采用不同的计算式。物料浓度C p对辐射传热和对流传热都有显著影响。燃烧室的平均温度是床对受热面换热系数的另一个重要影响因素。床温的升高增加了烟气辐射换热并提高烟气的导热系数。虽然粒径的减小会提高颗粒对受热面的对流换热系数，在循环流化床锅炉条件下，燃烧室内部的物料颗粒粒径变化较小，在较小范围内的粒径变化时换热系数的变化不大，在进行满负荷传热计算时可以忽略，但在低负荷传热计算时，应该考虑小的颗粒有提高传热系数的能力。 炉内受热面的结构尺寸，如鳍片的净宽度、厚度等，对平均换热系数的影响也是非常明显的。鳍片宽度对物料颗粒的团聚产生影响；另一方面，宽度与扩展受热面的利用系数有关。根

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

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（ ）

导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法(简述实用版)

导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法 导热系数λ[W/(m.k)]： 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。 传热系数K [W/(㎡?K)]： 传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K，此处K可用℃代替)。传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。 热阻值R(m.k/w)： 热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。单位为开尔文每瓦特（K/W）或摄氏度每瓦特（℃/W）。 传热阻： 传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。传热阻R0是传热系数K的倒数，即R0=1/K，单位是平方米*度/瓦（㎡*K/W）围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R0值愈大，保温性能愈好。 （节能）热工计算： 1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻：R=δ/λ 式中：δ—材料层厚度(m)；λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻： R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11) Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w) 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 式中: R0—围护结构传热阻 外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)] Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]

化工原理传热练习题(DOC)

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

【VIP专享】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。

化工原理传热试题

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

完整版化工原理试题库答案2

、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

总传热系数经验值

浸没在液体中的盘管总传热系数大致值.W/(m2 带有夹套的容器总传热系数大致值.W/(m2

空气冷却器总传热系数大致值.W/(m2

不同压力下水的汽化潜热 水在一个大气压（0.1MPa）100℃时的汽化潜热为2257.2kJ/kg 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列) 压力/MPa 温度/℃汽化潜热kJ/kg 0.001 6.9491 2484.1 0.002 17.5403 2459.1 0.003 24.1142 2443.6 0.004 28.9533 2432.2 0.005 32.8793 2422.8 0.006 36.1663 2415 0.007 38.9967 2408.3

0.008 41.5075 2402.3 0.009 43.7901 2396.8 0.01 45.7988 2392 0.015 53.9705 2372.3 0.02 60.065 2357.5 0.025 64.9726 2345.5 0.03 69.1041 2335.3 0.04 75.872 2318.5 0.05 81.3388 2304.8 0.06 85.9496 2293.1 0.07 89.9556 2282.8 0.08 93.5107 2273.6 0.09 96.7121 2265.3 0.1 99.634 2257.6 0.12 104.81 2243.9 0.14 109.318 2231.8 0.16 113.326 2220.9 0.18 116.941 2210.9 0.2 120.24 2201.7 0.25 127.444 2181.4 0.3 133.556 2163.7 0.35 138.891 2147.9 0.4 143.642 2133.6 0.5 151.867 2108.2 0.6 158.863 2086 0.7 164.983 2066 0.8 170.444 2047.7 0.9 175.389 2030.7 1 179.916 2014.8 1.1 184.1 1999.9 1. 2 187.995 1985.7 1. 3 191.64 4 1972.1 1.4 195.078 1959.1 1. 5 198.327 1946. 6 1.6 201.41 1934.6 1. 7 204.346 1923 1. 8 207.151 1911.7 1. 9 209.838 1900.7

热工学-传热习题.

1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 0.02 7.407/3245 R K W A λδλ= =??＝m 热流量 12 10050 32456750000.02 w w t t A W λδ -Φ=??? =－＝ 热流密度 2675000112500 W/m 32 q A Φ==?＝ 2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h =70W/(m 2·K) ，热流密度为q =5000W/m 2，试求管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：() f w t t h q -=得到 500080151.42C 70 w f q t t h = +=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dl ππΦ===???= 3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm ，热导率分别为0.6 W/(m ?K)和0.4 W/(m ?K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 ?C 和80 ?C 不变。 （1）试求通过炉墙的热流密度； （2）如果用热导率为0.076 W/(m ?K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。 解：多层平壁的导热量计算: 12 212 12 70080 595.2W/m 0.2500.250 0.60.4 w w t t q δδλλ--= =＝ ＋＋ 又 122212170080 595.20.2500.60.076 w w t t q δδδλλ--==''＝+＋ 得到： 247.5 mm δ=

传热系数计算

4.3 热工设计 4.3.1 本系统用于外墙外保温时的保温层设计厚度，应根据《河南省公共建筑节能设计标准》（DBJ41/075-2006）、《河南省居住建筑节能设计标准（寒冷地区）》（DBJ41/062-2005）、《河南省居住建筑节能设计标准（夏热冬冷地区）》（DBJ41/071-2006）规定的外墙传热系数限值，通过热工计算确定。 4.3.2 ZCK无机复合保温板用于外墙外保温时，其导热系数（λ）、蓄热系数（S）设计计算值和修正系数按下表取值。 表4.3.2 ZCK无机复合保温板λ、S、修正系数 4.3.3 热工计算示例，以采用60mm保温板为例。 示例一：200mm混凝土剪力墙外贴60mm保温板，计算如下： Ra=R内+R1+R2+R3+R4+R外=0.11+0.0215+0.1149+1.1429+0.005+0.04=1.4343 Ka=1/R=1/1.4333=0.70W/(m2.K) 其中：R内为内表面换热阻，0.11m2.K/W； R1为水泥砂浆层热阻，0.02/0.81=0.0215 m2.K/W； R2为混凝土剪力墙层热阻，0.2/1.74=0.1149 m2.K/W； R3为保温板层热阻，0.06/（0.05*1.05）=1.1429 m2.K/W； R4为抗裂砂浆层热阻，0.005/0.93=0.005 m2.K/W； R外为外表面换热阻，0.04m2.K/W； 示例二：200mm加气混凝土砌块外贴60mm保温板，计算如下： Rb=R内+R1+R2+R3+R4+R外=0.11+0.0215+0.80+1.1429+0.005+0.04=2.1194 Kb=1/R=1/2.1194=0.47W/(m2.K) 其中：R内为内表面换热阻，0.11m2.K/W； R1为水泥砂浆层热阻，0.02/0.81=0.0215 m2.K/W； R2为加气混凝土砌块层热阻，0.2/（0.20*1.25）=0.80 m2.K/W； R3为保温板层热阻，0.06/（0.05*1.05）=1.1429 m2.K/W； R4为抗裂砂浆层热阻，0.005/0.93=0.005 m2.K/W；

化工原理—传热复习题及答案

化工原理—传热复习题及答案 一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） 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； C 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、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； A、C、D； B、E、F 3、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； A、B、C、D、E 4、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 D 5、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（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>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； C 6、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（）。 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； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 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； A 8、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%；

化工原理—传热复习题

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； C 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、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； A、C、D； B、E、F 3、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； A、B、C、D、E 4、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 D 5、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（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>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； C 6、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（）。 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； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 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； A 8、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

管道总传热系数计算18

1管道总传热系数 管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡 层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式： （1-1）1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+???? ?????=+++????????∑式中：——总传热系数，W /(m 2·℃)；K ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于e D 无保温埋地管路可取沥青层外径）；——管道内直径，m ；n D ——管道最外层直径，m ；w D ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；1α ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；2α ——第层相应的导热系数，W/(m·℃)；i λi ，——管道第层的内外直径，m ，其中；i D 1i D +i 1,2,3...i n =——结蜡后的管内径，m 。L D 为计算总传热系数，需分别计算内部放热系数、自管壁至管道最外径K 1α的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数。 2α（1）内部放热系数的确定1α放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用与放热准数、自然1αu N 对流准数和流体物理性质准数间的数学关系式来表示[47]。r G r P 在层流状态（Re<2000），当时：500Pr

传热练习试题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（

化工原理课件传热习题201111(DOC)

第四章 传热 一、填空题： 1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将 材料包在内层，其原因是 ， 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度 2、厚度不同的三种平壁，各层接触良好，已知 321b b b >>；导热系数321λλλ<<。在稳定传热过程中， 各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度降低而—————————— 。 解①R 1>R 2>R 3 ， Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、 ①物体辐射能力的大小与 成正比，还与 成正比。 ②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段，操作应控制在 。 因为 4 0100? ?? ??==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ，E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、 ①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ，折流挡板的形状有 等。 ②多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 ；若某层的平均导热面积最大，则通过该层的热流密度 。 解①提高壳程流体的流速，使壳程对流传热系数提高 ， 园缺形（弓形），园盘和环形②最大 ， 最小 5、 ①在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 ；易结垢的流体走管 ；高压流体走管 ；有腐蚀性液体走管 ；粘度大或流量小的流体走管 。 ①外， 内 ，内 ， 内 ， 外 6、①在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 。 ②列管换热器的管程设计成多程是为了 ；在壳程设置折流挡板是为了 ； 解 ①壳程 ， 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α ， 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁 w t 接近α 侧的流体温度；总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。 ②对于间壁式换热器： m t KA t t Cp m T T Cp m ?=-=-)()(122' 2211'1等式成立的条件 是 、 、 。 解①大 ， 热阻大 ②稳定传热 ， 无热损失 ， 无相变化 8、①列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是 。 ②等温面不会相交，因为 。 解①增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高α值，支承管子 ②一个点不可能具有两个不同的温度 9、①由多层等厚度平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 ，其两侧的温度差愈 。 ②为了减小高温发热体辐射热的散失，可采用在发热体之外设置 的措施。

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