传热试题
(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 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。
(2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的α值。间壁换热器管壁温度t W 接近于α值 大 （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 （大、小），其两侧的温差愈 大 （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 小 ，其两侧的温差愈 小 。
(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。
(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 膨胀节 、 采用浮头式 或 U 管式结构 ；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 。
(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 > R 2 > R 3，各层导热速率Q 1 = Q 2 = Q 3。
(7) 物体辐射能力的大小与 黑度 成正比，还与 温度的四次方 成正比。
(8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热式 。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状沸腾 三个阶段。实际操作应控制在 泡核沸腾 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 增加 。
(10) 传热的基本方式有 传导 、 对流 和 辐射 三种。热传导的基本定律是???傅立叶定律?其表达式为???dQ= -ds
λn
t
?????。 (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 1.74 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 3.48 倍。（设条件改变后仍在湍流范围）
(12) 导热系数的单位为 W/（m·℃） ，对流传热系数的单位为 W/（m 2·℃） ，总传热系数的单位为 W/（m 2·℃） 。
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＿D ＿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 A 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/m 2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm 的直管，则其α将变为 D 。
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 C 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＿B ＿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
6 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为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辐射传热量相比，应该＿B ＿。 A 减小 B 增大 C 不变
7 在单效蒸发器中，将某水溶液从14%连续浓缩至30%，原料液沸点进料，加热蒸汽的温度为96.2℃，有效传热温差为11.2℃，二次蒸气的温度为75.4℃，则溶液的沸点升高为 D ℃。
A 11.2
B 20.8
C 85
D 9.6 8 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用＿B ＿流程。
A 并流加料
B 逆流加料
C 平流加料
D 双效三体并流加料 三、计算
1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。已知：o R 球体半径，m ；
o T 球体表面的恒定温度，℃；o q 每单位球体体积在单位时间内所产生热量，
)/(3h m J ?；o λ 球体材料的导热系数，)/(C h m J ???。
解： 球体积 33
4
r V π=， 球表面积 24r A π=
根据傅立叶热传导公式：
dr
dt r dr dt A q r o o o 23434πλλπ-=-= 所以 dt q rdr o
o
λ3-
= 积分上式得：
?
?
-=
o
o
T T
o
o
R r
dt q rdr λ3
)(3)(2122
o o o o T T q r R -=-λ )(622r R q T T o o
o
o -+
=λ 2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m ，直径为φ25×2mm 。水以0.7m/s 的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s 、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg 。已测得：蒸气冷凝传热系数α0=800W/(m 2·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。[计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg·℃)] 解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S 1；
由题意知，水以0.7m/s 的流速在管内流过，欲求S 1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。 两流体交换的热量为：
kw r W Q h h 39431525.1=?==
又 )(12t t C W Q pc c -=， C kg kJ C pc ??=/18.4， 则
s
k g t t C Q W pc c /713.4)
1737(18.4394
)(12=-=-=
单管内水的流量为：s kg u d W c /2423.010007.0021.0785.04
221=???==
π
每程所需管子数为：5.192423
.0713
.411===
c c W W n 取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为： 21171.4320025.0ln m
d S o =???==ππ (2) 换热管的总根数；
由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。 m o o t S K Q ?=
由题给数据， C
m W K o
o o o ??=??+?+=
?+?
+=
2/2.476)80014.07.080014.08001(1
)
14
.07.01
4.01(1ααα
C t t t t t m ?=-----=???-?=
?25.44377217
72ln )
3772()1772(ln
2
121 则任务所需的传热外表面积为： 27.1825
.444762.0394
m t K Q S m o o =?=?=
ln o o d S π= 换热管总根数为： 4.793
025.07
.18=??==
ππl d S n o o 取 80=n
(2) 换热器的管程数。 由题意管程数为： 41
==n n
N t
3 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由
于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（α
水
>>α空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？
解： 使用初期 使用一年后 110℃ 40℃ 110℃ 2T ' 45℃ 20℃ 38℃ 20℃ （1）空气出口温度2T '
题意可得：使用初期 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q ?=-=-=)()(2112 （1）
使用一年后 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q '?='-=-'=')()(22112
（2） 两式相比（2）/（1），得 )
2045()
2038()
40110()110(2--=-'-T
则：2T '=59.6℃ （2）总传热系数K K /'
C
t C
t T t T t T t T t m
m ?=-=-----='??=-=-----=
?2.546
.3972ln 6.3972206.5938110ln )202.59()38110(2.342065
ln 20
65ln )()(1
22
11221
方程(2)式/(1)式，得： 2
.382
.54)2045()2038(?'=--K K 故 %50.0='K K
（3）冷热流体的出口温度22
T t ''''及 一年后 m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q '?'='-=-'='α)()(2112
（3） m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q ''?''=''-=-''='')()(22112
（4） 方程（4）式/（3），得：
20
110ln
)20()110(2.5412038)20(26.5911011022
222
2-''''--''-''-??'''=--''=-''-T t T t K K t T
整理前半式的方程 22179.06.39T t ''-='' （5）
又因 空气水αα??，空气α≈K ， 故 1≈''
'≈'''空
空ααK K
由等比定理 20
110ln
)20()110(2
.54196.59110)20()110(2222
22-''''--''-''-??=---''-''-T t T t t T
则 2
.544.4120110ln
22=-''''-T t 整理得， 22
153T t ''-='' （6） 联立（5）和（6），可得： C t ?=''4.292
， C T ?=''5.572 （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？
C t m
?=-=-----=''?3.565
.376.80ln 5
.376.80205.574.29110ln )205.57()4.29110(
则 04.12
.543.56=='?'
'?='''m m t t Q Q
4 有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：为生垢液体升温，C t ?=201，C t ?=602。
(1) 在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1：2。 问： a 那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由； b 清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？
(2) 在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。 问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析）。 注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。 解：(1) a 垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取决于热阻大的一方。管程宜走生垢液体，便于清洗，便于增大流速，可能减少垢层沉积在管子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。
b 维持m t A ?,不变时：
清洗前传热量 m h t KA W Q ?== （1） 清洗后传热量 m h t A K W Q ?'=='2 （2） （1）式与（2）式比较得： K K 2=' 清洗前后总热阻的差值是污垢热阻s R K
K K K K R s 21
21111=
-='-=
所以 505.0121===K
K R R s
总
%
(2) 在操作中，调节生垢液体流量，企图减少垢层厚度来增加换热量，是不能满足的，因为生垢液体以为湍流，再增加流量时，所增加的换热量决不能与所需要的热量相当，这时会使出口温度下降。只有调节饱和蒸汽的温度来增加m t ?，使其满足热负荷的要求。
假设垢层热阻的增加，使其换热量减少一半，（换热量再减少即不能操作），这时蒸汽的温度提高到160℃即可满足要求。
假设垢层的生成，其传热面积的变化忽略不计，而传热系数下降一半，则推动力
1202
60
16020160=-+-='?m
t 增加一倍，这样即可满足其换热器的热负荷不变。
5有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数1α为1100C m w ??2/，管外有某种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数2α为5800C m w ??2/。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005w C m /2??
解：忽略管壁热阻，并假设壁温为w T
（1） 当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：
211
1ααt
T T T w w -=- 5800
1501100190-=-w w T T 则 C T w ?=4.56 （2） 同理
0211
1R t
T T T w
w +-=-αα 005
.05800
1501100190+-=-w w T T 则 C T w ?=84
由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。
6 流量为2000kg/h 的某气体在列管式换热器的管程流过，温度由150℃降至80℃；壳程冷却用水，进口温度为15℃，出口温度为65℃，与气体作逆流流动，两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热膜系数远小于冷却水侧的对流传热膜系数，管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计，气体平均比热为1.02kJ/kg·℃，水的比热为4.17kJ/kg·℃，不计温度变化对比热的影响，试求：（1）冷却水用量；（2）如冷却水进口温度上升为20℃，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？（3）此时的出口水温将为多少？（4）此时的冷却水用量为多少？ 解：（1）冷却水用量；
)()(2112T T C W t t C W Q ph h pc c -=-=
)80150(02.12000)1565(17.4-?=-?=c W Q h kg W c /685=
（2）如冷却水进口温度上升为20℃，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？
原情况 m i i m i ph h pc c t S t KS T T C W t t C W Q ?=?=-=-=α)()(2112 (1)
新情况 m i i m i ph h pc c t S t S K T T C W t t C W Q '?''='?'=-='-''='α)()(2112
(2) 因 空气水αα??， 空气α≈K ， 换热器与气体的情况未变，
则 Q Q '= i i αα'= i i S S ='， 故 m m
t t ?='? C t m ?=-+-=
?752)
1580()65150(
2
2102)2080()150(22
t t t m
'-=-+'-='?
则 C t ?='602
， （21t t '?'?<2， 则m t '?用算术平均值合适）
对新情况下的热量进行衡算，)80150(02.12000)2060(17.4-??=-??'='W Q 故 h kg W c /856='
7在套管换热器中用120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h ，比热容为 1.9kJ/(kg·℃)，温度从30℃升至60℃。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m 2·℃)，换热管内侧污垢热阻为4×10－4m 2·℃/W ，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为φ54×2mm 的钢管，有效长度为12m 。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg ）；（2）管内苯的对流传热系数αi ；（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？（4）若想维持苯的出口温度仍为60℃应采取哪些措施？作出定量计算。 解：（1）饱和蒸汽流量；
h kJ t t C W r W Q pc c h /1028.2)3060(9.14000)(512?=-??=-==
h kg r Q W h /4.1032204
1025.25=?==
（2）管内苯的对流传热系数αi ；
2
112212112ln ln )())(t T t T t
t S K t T t T t T t T S K t S K t t C W Q o o o
o m o o pc c ---=-----=?=-=（ 整理得 pc
c o o C W S K t T t T =--21
ln
（1） 2036
.212054.0m L d S o o =??==ππ 4055.060
12030
120ln ln
21=--=--t T t T )/(4205.0036
.236009
.140004055.02C m kw K o ??=???=
i
i o i o si o o d d d d R K αα++=1
1 （2）
50
54
50541041000015.42014i α+?+=- )/(5852C m w i ??=α
（3）苯的流量增加50%，苯的出口温度为若干
)/(1.809585)5.1()5.1(28.08.0C m w i i ??=?=='αα
将其代入（2）式得 )/(7.5352C m w K o
??=' 代入（1）式得 3444
.01000
9.15.140003600
036.27.53512030120ln
2=?????='--t 解得 C t ?='2.562
（4）若想维持苯的出口温度仍为60℃应采取哪些措施？作出定量计算。
（a ） 将管子加长， 由（1）式得 pc
c o o C W S K '''==--4055.06012030
120ln
24.27
.53536001000
9.140005.14055.0m S o
=?????='
m d S L o o
15.14)054.0/(4.2)/(=='='ππ （b ） 提高加热蒸气压强（温度） 3444
.01000
9.15.140003600
036.27.5356030ln
=?????=-'-'T T 解得 C T ?='133
8 一废热锅炉，由φ25×2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227℃，管内走合成转化气，温度由575℃下降到472℃。已知转化气一侧αi =300W/m 2·K ，水侧αo =10000W/m 2·K ，钢的导热系数为45W/m·K ，若忽略污垢热阻，试求： (1)以内壁面为基准的总传热系数K i ; (2)单位面积上的热负荷q(W/m 2); (3)管内壁温度T W 及管外壁温度T i ;
(4)试以计算结果说明为什么废热锅炉中转化气温度高达500℃左右仍可使用钢管做换热管。 解：（1）K i
025
.010000021.0023.045021.0002.030011100?+??+=
++=d d d d b K i m i
i i αλα
所以
K m W K i ?=2/2.289
（2）q
m i i t S K Q ?= 5.2932.289227
472227575ln
)
227472()227575(2.289?=-----?
=?=m i t K q
22/9.84/2.84880m kW m W == （3）管内壁温度T W 及 管外壁温度T i
因为 0
0122712472
575S T S b T T S T i m i W i i W
αλα-=
-=-+ 251000012272345002.021********
575?-=?-=?-+i
i W W
T T T T 由上述方程可解出 C T W ?=8.237
， C T i ?=2.234 （4）由计算结果可知，钢管的内外壁温度接近水侧沸腾的温度，即接近于热阻小的一侧流体的温度。尽管废热锅炉中转化气温度高达500℃左右，而钢管的温度小于238℃，故仍可在此高温下使用钢管做换热管。
9 水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为350K ，水的进出口温度分别为290K 及295K ，若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？
解：求 u u '=2， 2
t '=？ 以知 K t w 350=， K t 290
1=， K t 2952=， 水湍流流动，需对水侧作热量恒算可求2
t '。一般情况，水的进出口温差小于10℃，那么温度对物性参数影响较小，
因此可以认为水的物性参数保持不变。
由题意知，
流速改变前：m pc c pc c t S C W t t C W Q ?=-=-=α)290295()(12 （1）
流速改变后：m pc c pc c t S t C W t t C W Q '?'=-'=-'='α)290(2)(2212
（2） 流速改变前 流速改变后 350K 350K 350K 350K
290K 295K 290K 2
t ' 则 C t m ?=-+-=
?5.572)
295350()290350(
2
4102)350()290350(2
2t t t m
'-=
'-+-='? 又 4.08.0)()(
023.0λμμρλαp i i C u d d = （3） 因物性参数不变，则：
74.12)(8.08
.0=='='u
u αα （4） （1）/（2），并将各参数带入，可得：
2
41074.15
.57)290(25
2
2
t t '-?
=
-' K t 4.2942
='
10 现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K 降到370K ，水进口温度为285K ，出口温度为310K 。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变），求油及水的出口温度。
解： 420K 370K 5.972
)
285370()301420(=-+-=?m t
310K 285K 对体系进行热量恒算，
m pw w po o t KS C W C W ?=-=-)285310()370420( 所以， po
po po m o C KS
C KS C t KS W 95.1505.97)370420(=?=-?=
（1）
pw
pw w C KS
C KS W 9.3)285310(5.97=-?=
（2） 冷却器长度增加一倍后，
420K T 2 t 2 285K
假设： 2
13522
221t T t t t m
-+=
'?+'?='? 则 m
pw w po o t KS t C W T C W '?=-=-2)285()420(22 所以， )420()
135()420(22222t t T C KS T C t KS W po po m o --+?=-'?=
（3）
)
285()
350()285(22222--+?=-'?=
t t T C KS t C t KS W pw pw m w （4）
（1）=（3） 1.95=
2
22420)
135(T t T --+ （5）
（2）=（4） 3.9=
285
)
135(222--+t t T （6）
解（5）和（6）方程，得： T 2 =341.74K t 2 =324.13K
87.9513.3244201
=-='?t 74.5628574.3412=-='?t 21
t t '?'?<2， 则m t '?用算术平均值合适。
11某工厂有一台列管式换热器，每小时将一定量的气体从80℃冷到60℃，冷却水温度由20℃升到30℃，气体在管内流过，冷却水在管外与气体成逆流。经核算，该换热器的传热系数)/(402C m w K ??=，现生产需要气体出口温度更低，有人提出将一结构及大小与已用一台完全一样的换热器并联使用，气体量与原一台时相同，只是分成相等的两股送入，冷却水进出每个换热器的温度仍与原来的一样。试计算：（1）此时气体的出口
温度为多少？（2）两台换热器应如何安排才能把气体冷却到更低的温度？
设：气体处理量与冷却水进出口温度都不变，忽略管壁与冷却水热阻，气体温度改变引起的物性改变也忽略不计。
解：一台换热器情况： 452
)
2060()3080(2)()(1221=-+-=---=
?t T t T t m
所以 S S t KS Q m 18004540=??=?=
又因 pg g pg g pg g C W C W T T C W 20)6080()(21=-=- 气体放出的热量与冷却水得到的热量相等，所以： pg g C W S 201800= 即
90
1=pg g C W S （1）
（1） 两台相同换热器并联使用
2
302)20()3080(2)()(221221T T t T t T t m
'
+=
-'+-=-'--='? g g W W 5.0='
由于管间为水，管内为气体， g w αα?? 故有 g K α= 气膜控制 又 408.0===K AW g g α
K W A g g '=='8
.0)
2/(α 所以 K W A AW K K g g '
==='40
)5.0(1)2/(8.08.08.0 故 23)5.0(408.0=?='K
)80()30(232
30223222T C W T S T S t S K Q pg g m
'-='+='
+??='?''='
)
30(238022T T C W S
pg g '+'-= （2）
联立（1）式和（2）式解得： C T ?='6.572
（2） 两台相同换热器串联使用时
2
302)20()3080(2)()(221221T T t T t T t m
'
'+=
-''+-=-''--=''? 40==''K K
)80()30(402
30240222T C W T S T S t S K Q pg g m
''-=''+='
'+??=''?''''='' )
30(408022T T C W S
pg g ''+''-= （3）
联立（1）式和（3）式解得： C T ?=''15.462 因此两台串联使用可使气体出口温度降低到更低。
12 某车间需要安装一台换热器，将流量为30m 3/h 、浓度为10%的NaOH 水溶液由20℃预热到60。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为φ25×2mm ；长度为3m ；总管数72根。试问库存的换热器能否满足传热任务？ 操作
条
件
下
，
NaOH
溶
液
的
物
性
参
数
为
C
m w s mPa C kg kJ C C m w m kg p ???=?=??=??==2
4
23/101;5.1;/77.3;/58.0;/1100αμλρ蒸汽冷凝膜系数 钢的导热系数C m w ??=/5.46λ 污垢热阻总和
∑??=w C m
R /0003.02
解：对库存换热器进行传热能力核算 m o o t S K Q ?=
其中 4.16)1.03(025..014.372)1.0(=-???=-=L d n S o o π
C t T t T t t t T t T t T t T t m ?=---=---=-----=
?4.856012720
127ln 20
60ln
ln )()2
1122121（ 蒸汽冷凝宜走壳程，NaOH 水溶液走管程。 求管内NaOH 水溶液一侧的1α s m u /67.02
/72021.0785.0360030
2
=???=
C
m w d
d L C du p ??=???
=?
=?===???==?=???=
=
--24
.08.04.08.013
34
3
/2560)75.9()10300(021
.058
.0023.0(Pr)(Re)023.060143021
.0375
.958
.0105.11077.3Pr 10
10300105.1110067.0021.0Re λ
αλμμ
ρ
1097
1
0003.0023.05.46025.0002.0021.02560025.01000011
11=+??+?+=
+++=∑R d bd d d K i o i o o o λαα
C m w K o ??=2/1097
换热器的传热速率 kw t S K Q m o o 15364.854.161097=??=?= 该换热器的热负荷 kw t t C W Q pc c L 1382)2060(77.33600
1100
30)(12=-???=
-=
因为 L Q Q ? 所以库存的换热器能够完成传热任务。 另一种解法：
由传热方程式求得完成传热任务所需要的传热面积为：
m
o o
t K Q
S ?=' 同上，换热器的热负荷 kw Q L 1382= C m w K o ??=2/1097，C t m ?=?4.85
故 275.144
.8510971382
m S o
=?='
该库存换热器所提供的传热面积的传热面积为：
4.16)1.03(02
5..014.372)1.0(=-???=-=L d n S o o π
因为 o
o S S '? 所以 库存的换热器能够完成传热任务。 13热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为mm mm 5.225?φ钢管，导热系数
K m W ?=/45λ。冷水在管内湍流流动，给热系数K m W ?=21/2000α，热气在环隙中湍
流流动，给热系数K m W ?=22/50α。不计垢层热阻，试求：
（1） 管壁热阻占总热阻的百分数；
（2） 内管中冷水流速提高一倍，总传热系数K '有何变化？ （3） 内隙中热气体流速提高一倍，总传热系数K ''有何变化？ 解： （1） 1
1
122121]1ln 21[
-++=αλαd d d d d K =1
]50
102.0025.0ln 452025.002.0025.020001[
-+?+? =K m W ?2/3.48 总热阻
/021.01
2?=m K
W 管壁热阻
02
.0025.0ln 452025.0ln 2122?=d d d λ =W K m /102.625??-
∴管壁热阻分率为
%3.0103021
.0102.635
=?=?-- （2）8.0u ∝α
∴K m W ??=?=='238.018.01
/1048.3200022αα K m W K ?=+?+??='-2
53
/0.49]501102.602.0025.010
48.31[
增加%3.13.483.4849=-=-'K K K
（3）K m W ?=?=='∴28.028.02
/1.875022αα K m W K ?=+?+?=''-25/1.82]1.871
102.602.0025.020001[
增加 %6.693
.483
.481.82=-=-''K K K
由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K 值，强化传热，应在α小处着手。
15 mm mm 468?φ的无缝钢管，内通过表压为0.2Mpa 的饱和蒸汽。管外包30mm 厚的保温层)/(080.0K m W ?=λ，该管设置于温度C t ?=20外的大气中，已知管内壁与蒸汽的给热系数50001=α)/(2K m W ?，保温层外表面与大气的给热系数102=α)/(2K m W ?。求蒸汽流经每米管长的冷凝量W 及保温层外表面的温度W t 解： 每米管长的冷凝量W
m d 06.0004.02068.01=?-=，m d 068.00= m d 128.003.02068.02=?+= 不计管壁热阻
12
022121]1
ln 21[
-++=∴αλαd d d d d K =1
]10
1068.0128.0ln 08.02128.006.0128.050001[
-+?+? =1.65)/(2K m W ?
)()(2222外外t T L d K t T A K Q -=-=π
查MPa 2.0（表）下，饱和蒸汽C T ?=3.133，kg kJ r /1.2168=
)(22外t T d K Q L -=π=m W /1.75)203.133(128.014.365.1=-???
hr m kg s m kg r Q W L ?=??=?==
-/125.0/1047.310
1.21681
.7533 )(2外t T K -=2α)(外t t W -
C t t T K t W ?=+-?=
+-=
∴7.3820)203.133(10
65
.1)(2
2
外外α
16一内径m d 34.01=的空心球形钢壳容器，其内壁表面温度C t ?=381，外壁外面用100C ?热水加热。钢壳的导热系数45=λ)/(2C m W ??，热水对外壁的给热系数
=α500)/(2C m W ??，试计算钢壳厚度δ是多少mm 时传热速率max Q 达最大值？最大传
热速率是多少？ 解： 对于所传热量有 A
A t
R
t Q m 11?+?=
?=
αλδ 其中，C t ?=-=?6238100， 1r r -=δ， 14rr A m π=（推导而得）
2
1141
4r rr r r R παλπ?+-=
∴ 当R 最小时必有max Q
当
0]21[4132=-=r r dr dR αλπ时 得 m r 18.0500
45
22=?==αλ mm m r r 1001.017.018.01==-=-=δ
)(3.111013.118.014.345001
14.317.018.045401.062
42
max kW W Q =?=???+
????=
∴
(完整版)传热学期末考试试题
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 ( B) 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 ?(C ) 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 ( B)
A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 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（D ） 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（ C） 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） 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 ） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （D ）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（B ） 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。非稳态温度场
工程传热学试题及其答案
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传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 得 分 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 得分 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此， 1.（6分）非周期性的加热或冷却过程可以分 2.（6分）时间常数是从什么导热问题中定义
同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 得 分 答： 四个无量纲准则的物理量组成为：2 3 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热性能与其导热性能的对比关系，而后者则反映了换热系统中流体与壁面地换热性能与其自身的导热性能的对比关系。（2分） 3.（10分）写出对流换热过程中的无量纲准
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《传热学期末复习试题库》含参考答案
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）
传热学试题库含答案
《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主
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( )
传热学试题(答案)
Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．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 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 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 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 ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )
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
传热学习题及参考答案
《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
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)
建环期末考试传热学 答案B
一、选择 1.下列（D）准则反映了流体物性对对流换热的影响。 a.雷诺数 b.瑞利数 c.普朗特数 d.努谢尔特数 2.绝大多数下强制对流换热的换热系数（A）自然对流。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 3.（B）反映了物质的导热能力的大小。 a.热流密度 b.导热系数 c.对流换热系数 d.温度梯度 4.当Fo数（A）0.2时，瞬态温度场的变化进入正常情况阶段。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 5.在相同进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差关系为（A） a.逆流大于顺流 b.顺流大于逆流 c.二者相等 d.无法比较 6.（C）传热不需要冷热物体直接接触? a.导热 b.热对流 c.热辐射 d.以上几种都不是 7.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（B） a.不变 b.提高 c.降低 d.随机改变 8.某一传热过程的热流密度q=500W/m2，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少?（C） a.K=50W/（m2〃K）r=0.05m2〃K/W b.K=0.02W/（m2〃K）r=50m2〃K/W c..K=50W/（m2〃K）r=0.02m2〃K/W d..K=50W/（m2〃K）r=0.05K/W 9.黑体表面的有效辐射（D）对应温度下黑体的辐射力。 a.大于 b.小于 c.无法比较 d.等于 10.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是（D） a.增加流体流速 b.管内加插入物增加流体扰动 c.设置肋片 d.采用导热较小的材料使导热热阻增加 二、填空题 1.传热学是研究在温差作用下热量传递_过程规律的科学。 2.热传递的三种方式分别为热对流、导热和热辐射。 3.兰贝特余弦定律是指黑体在任何方向上的定向辐射强度与方向无关，符合兰贝特余弦定律的表面有黑体、漫灰表面。 4.按照导热机理，水的汽液固三种状态中，气态状态下导热系数最小。 5.肋片效率ηf的定义是肋片实际散热量与肋片处于肋基温度下的比值。 6.一大平壁传热过程的传热系数为100W/（m2〃K），热流体侧的传热系数为200W/（m2〃K），冷流体侧的传热系数为250W/（m2〃K），平比厚度5mm，则该平壁的导热系数为__，导热热阻为__。 三、判断 1.手摸在铜板和木板上，很快就会感到铜板比木板冷的多，这是由于铜的导热系数大于木板的导热系数的缘故。F 2.用套管温度计测量温度时，为减小测量误差，常采用导热系数较小的材料作套管。F 3.黑体就是可以全部吸收透射到其表面上的所有波长的辐射能量。T 4.对一维肋片，导热系数越高，沿肋高方向的热阻越小，因而沿肋高方向的温度变化越小。T 5.同一块砖，在受潮时候的导热系数大于干燥时的导热系数T 四、名词解释 1.热边界层：当壁面与流体间有温差时，会产生温度梯度很大的热边界层。
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
传热学试题库含参考答案
传热学试题库含参考答案 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温
度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况） 3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作
传热学核心考点模拟试题
传热学模拟试题（一） 一．填空题 1．导热系数是由式定义的，式中符号q表示沿n方向的 ，是 。 2．可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标 。 3．温度边界层越________，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越________越好。 4．凝结换热的两种形式是 和 。 5．保温材料是指 的材料。 6．P r(普朗特数)即 ，它表征了 的 相对大小。 7．热辐射是依靠 传递能量的，它可以在 进行。 8．同一温度下黑体的辐射能力 、吸收能力 。 9．热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 。 10.换热器传热计算的两种方法是 。 二．单项选择题 1.热量传递的三种基本方式是( ) A.热对流、导热、辐射 B.复合换热、热辐射、导热 C.对流换热、导热、传热过程 D.复合换热、热辐射、传热过程 2.无量纲组合用于对流换热时称为 ( )准则。 A.R e(雷诺) B.P r(普朗特) C.N u(努谢尔特) D.G r(格拉晓夫) 3.对流换热以( )作为基本计算式。 A.傅立叶定律 B.牛顿冷却公式 C.普朗克定律 D.热路欧姆定律 4.下述几种方法中，强化传热的方法是( )。 A.夹层抽真空 B.增大当量直径 C.增大流速 D.加遮热板 5.当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在( )会最有效。 A.换热系数较大一侧 B.换热系数较小一侧 C.随便哪一侧 D.两侧同样都加 6.下列各参数中，属于物性参数的是( ) A.换热系数 B.传热系数 C.吸收率 D.导温系数 7.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的 保温效果，应将( )材料放在内层。
传热试题库
传热试题 一、填空题 1．传热的基本方式有： 、 和 。 2．间壁式换热器的传热过程包括 、 、 。 3．沸腾传热可分为三个区域，它们是 、 和 。正常操作应维持在 区内操作。 4．常见的蒸气冷疑方式为膜状冷凝和 。 5．用100o C 饱和水蒸气冷凝放热去加热空气，空气的温度由20o C 升温到55o C ，此时换热管壁面温度接近于 o C ，传热系数K 接近于 一侧的对流换热系数，若想要有效的增加K 值，则需增加 一侧的流体湍流程度。 6．有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1，第二种为 λ2，λ1比λ2大得多，若作为换热器材料，应选用____ _____种；当作为保温材料时，应选用 种。 6．固定管板式列管换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 程。 7．当设计一台用饱和蒸气加热空气的列管式换热器时， 宜在管内流动。 8．水在列管换热器的管程内流动，其410Re >，当流速增大一倍，管径不变，则i i αα:'= ；若将管径减小一倍，则='i i αα: 。 9.黑体由323℃升温至623℃，其辐射能力增大 倍。 10．在某列管式换热器内，要求热流体1T =150℃，2 T =100℃，冷流体1t =50℃，2t =90℃，则并流时Δm t = ，逆流时Δm t = 。 11．对于某些热敏性物料的加热而言，为避免出口温度过高而影响产品质量，冷热流体采用 操作更合适。 12．某流体在圆形管内作强制湍流流动时，其给热系数为1000W ?m -2?K -1，若将流速增加50%，此时的给热系数为 W ?m -2?K -1。 13．金属的导热系数随温度升高而 ，随纯度增加而 ；气体的导热系数随温度升高而 。非金属固体的导热系数随温度升高而 。 14．加大气体加热器中的空气流量，可以使作为热源的水蒸气冷凝量增加，此时的传热速率提高主要是传热速率方程式中的 增大了。 15．列管换热器设计时，流体流动通道选择原则有：有腐蚀性和易结垢的流体宜走 程；粘度大或流量较小的流体宜走 程；当两流体温差较大时，给热系数大的宜走 程。 16．根据换热器换热方法的不同，工业换热方法分为：(1) 式换热；
传热学试题答案
传热学试卷 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标，大小等于 λ/ρC 。 2．影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性，状态，壁面结构。 3．动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为5 /4Re 0296.0x x Nu =，适用条件是Pr=1。 4．影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 5．自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 6．同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。 7．在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 8．通常，把k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。 9．有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10．傅立叶定律的数学表达式是x t A Q ??-=λ。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分] ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层. ③ 导温系数：c a ρλ = 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. ⑤ 太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分） 答：三种方法（1）流速u 提高，（2）直径d 减小，（3）采用强化的换热面。 —————（6分） 原理n f f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08 .0d u h ∝———————（4分） 3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段 具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内？（10分） 答：四个区段， 核态沸腾。———————（4分） 用DNB 监视的原因（1）DNB 之上q 随△t 变化亦小 （2）超过m ax q 时△t 猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。———— ———（6分）
化工原理传热习题及答案
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=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=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=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时,计算得到管壁对水的传热系数α=.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时,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=(λ/d)Re Pr α=.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时,计算得到管壁对水的传热系数α= .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时,此时传热系数α=________________. ***答案*** α=(λ/d)Re Pr α=.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 .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*** 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*** 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.α以及间壁导热系数λ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 .K)和1200.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd；946.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℃,冷流体的进
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