化工原理習題及答案

1、第四章 傳熱、名詞解釋1、導熱若物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞稱為熱傳導（導熱）。2、對流傳熱熱對流是指流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體質(zhì)點相互摻混所引起的熱量傳遞。熱對流僅發(fā)生在流體之中，而且必然伴隨有導熱現(xiàn)象。3、輻射傳熱任何物體，只要其絕對溫度不為零度 （0K）, 都會不停地以電磁波的形式向外界輻射 能量，同時又不斷地吸收來自外界物體的輻射能，當物體向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時，該物體就與外界產(chǎn)生熱量的傳遞。這種傳熱方式稱為熱輻射。 4、傳熱速率單位時間通過單位傳熱面積所傳遞的熱量（W/向5、等溫面溫度場中將

2、溫度相同的點連起來，形成等溫面。等溫面不相交。二、單選擇題1、判斷下面的說法哪一種是錯誤的（）。BA在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；B在同一溫度下，物體吸收率A與黑度£在數(shù)值上相等，因此 A與£的物理意義相同；C黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強；D黑度反映了實際物體接近黑體的程度。2、在房間中利用火爐進行取暖時，其傳熱方式為 。 CA傳導和對流B傳導和輻射C 對流和輻射3、沸騰傳熱的壁面與沸騰流體溫度增大，其給熱系數(shù) 。CA增大B減小C只在某范圍變大D沸騰傳熱系數(shù)與過熱度無關(guān)4、在溫度T時，已知耐火科輻射能力大于磨光銅的輻射能力，耐火磚的黑度是下列三數(shù)值之

3、一，其黑度為。AAB 0.03C 15、已知當溫度為 T時，耐火科的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度 耐火科的黑度。DA大于B等于C不能確定是否大于D小于6、多層間壁傳熱時，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻 。 AA成正比B成反比C沒關(guān)系7、在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項判斷是否正確：A甲、傳熱管的壁溫將接近加熱蒸汽溫度；乙、換熱器總傳熱系數(shù) K將接近空氣側(cè)的對流給熱系數(shù)。A甲乙均對B甲乙均不對C 甲對，乙不對 D乙對，甲不對8、列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體 ,氣體。 A CA - 3 m/s B 3 - 15 m/s C 5 - 30 m/s9、一管殼式換熱器，管內(nèi)

4、走液體，管間走蒸汽，由于液體入口溫度下降，在流量不變情況下，仍要達到原來的出口溫度t,此設(shè)備已不允許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施oAA管內(nèi)加擾流內(nèi)件B提高殼程數(shù)10、碳鋼的導熱率為 ;不銹鋼的導熱率為 ;銅的導熱率為 ,常壓常 溫空氣的導熱率為 ;常溫水的導熱率為 。 C, D, B, F, EA 151W/(m ?C) B 370W/(m?C) C 45W/(m?C)D 16W/(m?C)E (m ?C) F (m ?C)11、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸氣，如果蒸汽壓力一定，空氣進口溫度一定，當空氣流量增加時A B B傳熱系數(shù)K應(yīng)A增大B減小C基本不變空氣出口溫度A增大B

5、減小C基本不變壁溫 A 增大 B略有減小C 基本不變12、一定流量的液體在一25X 2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流給熱系數(shù)=1000W/(m2 - C ) o如流量與物性都不變，改用一19X2mm的直管，則其值將變?yōu)?W/(m 2 . c)。DA 1059 B 1496 C 1585 D 167813、穿過三層平壁的穩(wěn)定導熱過程，如圖所示。試比較第一層的熱阻R與第二、三層熱阻R2、R的大小。C A CA R> ( R2+R) BR< ( R+R) C R= ( R2+R) D無法比較14、在一列管式換熱器中，用冷卻水冷凝酒精蒸汽，換熱器最好 放置；冷卻水應(yīng)走。A CA 水平

6、B 垂直 C 管內(nèi) D 管外已知某平壁外兩層不等厚(b1<b2)保溫材料的溫度分布曲線如圖示，則A層導熱率B層的導熱率。CA 小于 B不能確定是否大于C 大于 D 等于15、穩(wěn)定傳熱是指。A傳熱系統(tǒng)中各點的溫度不隨位置和時間而變。B傳熱系統(tǒng)中各點的溫度僅隨位置變，而不隨時間變。C傳熱系統(tǒng)中各點的溫度不隨位置變而隨時間變。D傳熱系統(tǒng)中各點的溫度隨位置和時間而變。16、棉花保溫性能好，主要是因為 。CA棉纖維素導熱率??；B棉花中含有相當數(shù)量的油脂；C棉花中含有大量空氣，而空氣的運動又受到阻礙；D棉花白色，因而黑度小。17、無相變強制對流來自。CA純經(jīng)驗方法D數(shù)學模型法 18、在蒸汽冷凝中,

7、A使值升高純理論方法因次分析法不凝氣體的存在對BC使值有一定影響19、紅磚的黑度為，若溫度為A W/m 2 B 5684 W/m 2300 C ,C W/m因次分析與實驗結(jié)合的影響是使值大大降低對值無影響則紅磚的發(fā)射能力為2(半理論、半經(jīng)驗方法)2_W/m。B20、A換熱器中冷熱流體進出口溫度一定時,D 1000W/m卜面說法中正確的是t m逆= t 1m并=C t m并t m®=t m折Dt m并 t m逆 t m折21、對在蒸汽與空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱下列方案中的在工程上可行。AA提高空氣流速提高蒸汽流速C采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度D在蒸汽一側(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積

8、并及時導走冷凝液。22、在間壁換熱器中，當兩流體均變溫時，采用折流的目的是A提高KBC增加傳熱面積A D提(Wj t m使K和A均增加。23、100c時銅的導熱率為 , 18C時鋼的導熱率近似為, 20c時空氣的導熱率近似為, 20c水的導熱率近似為A 45W/(m ?K)B (mC 377W/(m ?K)D (m24、在相同溫度下，實際物體的吸收率A AA)BAA。C A B D?K)?K)A與黑體的吸收率A的關(guān)系是<C A AdD不一定25、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進行穩(wěn)定傳熱時的說法哪一個是錯誤的A通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時間變化，為一定值；B系統(tǒng)中任一點的溫度維持恒定；C總的傳熱速率

9、等于通過垂直于熱流方向的各傳熱面的傳熱速率之和;D系統(tǒng)中任一傳熱面上的熱通量在過程中不變。26、一管殼式換熱器，管內(nèi)走液體，管間走蒸汽，由于液體入口溫度下降，在流量不變情況下，仍要達到原來的出口溫度 t,此設(shè)備已不允許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施oAA管內(nèi)加擾流內(nèi)件B提高殼程數(shù)27、有一列管換熱器，由 38根25 2.5mm無縫鋼管組成，某有機蒸汽在管外冷凝，管內(nèi)通冷卻水，水流速 0.5m/s ,相應(yīng)的Re=104及對流給熱膜系數(shù)為。當水流量減為一半時,流給熱膜不一定28、兩流體在一套管換熱器中換熱，熱流體溫度由90 c降至60C,冷流體溫度由20c升至50Co若逆流操作,A 70 C

10、B 30t m=c29、熱傳遞的基本方式是：（A傳導；B傳遞；C放射；D 30、物體各部分之間不發(fā)生相對位移,C 10）、對流、輻射。 流動。DD 40僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞稱為（）。AA熱傳導；B熱傳遞；C熱放射；D熱流動。31、流體各部分之間發(fā)生相對位移所引起的熱傳遞過程稱為（A對流；B 流動；C 傳遞; 32、物質(zhì)導熱系數(shù)的順序是：（A金屬一般固體液體氣體；C金屬氣體液體一般固體；D 透熱。）。AB金屬液體一般固體氣體;D 金屬液體氣體一般固體。33、吸收率（）1的物體稱為黑體。CA大于； B 小于； C 等于； D 近似于。34、（）等于1的物體稱為

11、白體。BA吸收率；B反射率；C透過率；D折射率。35、單原子氣體和對稱雙原子氣體均可視為（）。DA白體；B灰體；C黑體；D透熱體。36、液體是（A白體；B灰體；C透熱體；D不透熱體。37、在管殼式換熱器中，不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，因為管內(nèi)（）。A清洗比較方便； B流速較快；C流通面積??；D易于傳熱。38、在管殼式換熱器中，腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免（），而且管子也便于清洗和檢修。AA殼體和管子同時受腐蝕；B流速過快；C流通面積過?。?D傳熱過多。39、在管殼式換熱器中，壓強高的流體宜走管內(nèi)，以免（），可節(jié)省殼程金屬消耗量。A殼體受壓；B流速過快；C流通面積過?。?D傳熱過多。A40、在管

12、殼式換熱器中，飽和蒸氣宜走管間，以便于（），且蒸氣較潔凈，它對清洗無要求。AA及時排除冷凝液； B流速不太快；C流通面積不太??； D傳熱不過多。41、在管殼式換熱器中，有毒流體宜走管內(nèi)，使（）。 AA泄漏機會較少；B流速很快；C流通面積變小；D傳熱增多。42、在管殼式換熱器中，被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，（）。A以增強冷卻效果； B以免流速過快； C以免流通面積過??；D以免傳熱過多。A43、在管殼式換熱器中，黏度大的液體或流量較小的流體宜走（），因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低 Re值（Re> 100）下即可達到湍流，以 提高對流傳熱系數(shù)

13、。BA管內(nèi)；B管間；C管徑；D管軸。44、對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，若兩流體的溫差較大，對流傳熱系數(shù)較大者宜走（），因 壁面溫度與 大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力。A管內(nèi)；B管間；C管徑；D管軸。45、在管殼式換熱器中安裝折流擋板的目的，是為了加大殼程流體的（），使湍動程度加劇，以提高殼程對流傳熱系數(shù)。CA黏度；B密度；C速度；D高度。46、有一套管換熱器，環(huán)隙中有119.6 C的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從20c被加熱到50C,管壁溫度應(yīng)接近（）。DA 20 C; B 50 C; C 77.3 C; D 119.6 Co47、已知在溫度T時耐火科的發(fā)射能力（輻射能力）大于銅的發(fā)射能力，則銅的黑度為（

14、），耐火磚的黑度為（）。A BA ; B ; C ; D 。48、兩灰體間進行輻射換熱，兩者間的溫度差為100C。若將兩灰體的溫度各升高 100C,則此時的輻射傳熱量與原來的傳熱量相比，將（）。AA增大；B減??；C不變；D不一定。49、判斷下面的說法哪一種是錯誤的（）。BA在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；B在同一溫度下，物體吸收率 A與黑度£在數(shù)值上相等，因此 A與£的物理意義相同;C黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強；D黑度反映了實際物體接近黑體的程度。50、當換熱器中冷熱流體的進出口溫度一定時，判斷下面的說法哪一個是錯誤的（）。BA逆流時，At m 一定

15、大于并流、錯流或折流時的Atm；B采用逆流操作時可以節(jié)約熱流體（或冷流體）的用量；C采用逆流操作可以減少所需的傳熱面積；D溫度差校正系數(shù) 。At的大小反映了流體流向接近逆流的程度。三、填空題1、對流給熱的熱阻主要在 ,此處的 最大。滯流內(nèi)層 溫差2、熱損失是 損失和 損失之和。熱輻射傳熱引起的對流給熱引起的3、列管式換熱器中，殼程設(shè)有折流擋板，當兩流體均無相變時，擋板能起強化傳熱的作用, 其原因是 。流速增大，使殼程 增大； 流體大部分橫穿流過管束，流道短，邊界層薄，比順著管子縱向流動高; 流體在折流擋板間穿行時，流向及流速都在不斷變化，增加了擾動，強化了傳熱。4、水蒸氣冷凝時的比氣體無相變時

16、的大得多，其原因是氣體的,而蒸汽冷凝，其凝液的 ；且只有 才有熱阻。導熱率小、密度小，整個氣體都呈現(xiàn)熱阻導熱率和密度都比氣體大很薄的液膜2W/(m?K);汽化潛熱5、在管式間壁換熱器中， 以外表面為基準的傳熱系數(shù) K的計算式為 之對應(yīng)的傳熱量Q =。KoK0A0 tm6、 已知傳熱系數(shù)K=1250kcaL/(m 2?h?C),在 SI制中，K=r=2200kJ/kg ,在工程單位制中r =kcaL/kg 。普蘭德準數(shù)的定義式是 。 1453 525 7、在壓強恒定的條件下，空氣黏度隨溫度升高而 增大8、厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知 b b2 b3,導熱率123。在穩(wěn)定傳熱

17、過程中，各層的熱阻R _ R _ R,各層導熱速率 Q _ Q _ Q。>,>；=,=9、一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng) ,主要原因是 。降低因水的導熱率大于保溫材料的導熱率 ，受潮后，水占據(jù)一定的孔隙空間， 使保溫層材料導熱率增大，保溫效果降低。8、蒸汽冷凝放熱時，要經(jīng)常注意排放 ，這是因為 不凝氣和冷凝水不凝氣構(gòu)成附加的氣膜傳熱阻力，而冷凝水的積累減小換熱面積。11、設(shè)置隔熱擋板是 輻射散熱的有效方法。擋板材料的黑度愈低，輻射散熱量 O有一單層平壁如圖所示。已知材料的導熱率為常數(shù)，從左等溫面t1至右等溫面t2的穩(wěn)定導熱熱流量為Q,則平壁內(nèi)的溫度分布表

18、達式為 。減少 愈低 Qa1 t）/t t112、某物體（可近似為灰體）在20c時，其黑度為 £ =,其吸收率為 。0. 813、浮頭式或帶膨脹節(jié)的換熱器適用于 與 流體的溫差很大的場管程 殼程14、根據(jù)有無熱補償或補償方法不同，列管式熱器的一般結(jié)構(gòu)型式有、 、 O 換熱器中，熱流體由 200c冷卻到140C,冷流體由20c升高到35C,熱流體的 熱容量流率較小，則傳熱效率為。 膨脹節(jié)；浮頭式；U型管%15、消除列管換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加,采用結(jié)構(gòu)或采用 式結(jié)構(gòu)。膨脹節(jié)浮頭式 U 型管16、如圖所示，為盡量減少A、B兩個溫度不同的固體表面間的輻射傳熱，可以采取的

19、措施在兩固體壁面間，平行放置多塊黑度較小的遮熱板。17、 用冷卻水將一定量的熱流體由100c冷卻到40C,冷卻水初溫為 15C,在設(shè)計列管式換熱器時，采用兩種方案比較。方案I是令冷卻水終溫為30 C,方案H是令冷卻水終溫為35C,則用水量 W W，所需傳熱面積 A A 如圖所示，蒸汽在管束外冷凝，（a）、（b）兩種排列方式的其它條件均一樣，比較它們的冷凝給熱系數(shù)的大小a b,因為O OOOOOooO OOOOOooo oeOOo o大于， 小于,液膜逐排增厚，沿垂直方向管數(shù)愈多，液膜 大于，因為冷凝液從上面各排流到下面各排 愈厚。18、兩流體的間壁換熱過程中Q WCp t計算式中，t表示。T1

20、-T2 或 t2-t119、設(shè)備保溫層外包一層表面 、顏色 的金屬，可使設(shè)備的熱損失減少。光滑較淺20、舉出五種間壁式換熱器 、套管式換熱器，列管式換熱器，夾套式換熱器，板式換熱器，螺旋板式換熱器，蛇管式換熱器，板翅式換熱器等任選五種。21、導熱率的物理意義是 ,其SI制的單位為 ,工程制的單位為。單位溫度梯度、單位導熱面積上所傳導的熱量W/(m ? C)千卡/小時？米？C22、定性溫度是指 。 沸騰傳熱可分為三個區(qū)域，它們是 、和, 生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應(yīng)維持在 區(qū)操作。確定準數(shù)中各物性參數(shù)的溫度自然對流區(qū)核狀沸騰區(qū)膜狀沸騰區(qū)核狀沸騰23、對多層圓筒壁的熱傳導，通過各層的傳熱速率 ,熱通量

21、,沿圓筒壁的 徑向溫度分布為 線。相等不相等曲線24、 已知導熱率 入=xi0-3Cal/(cm ?s?C),此值在 SI制中為 W/(m?K)。寫出比熱 G的單位，工程制為 , SI制為。 物體的輻射傳熱速率與其絕對溫度的 次方成正比。 1 kCaL/(kg ?C), J/(kg ?C) 四25、在傳熱實驗中，用飽和水蒸氣加熱空氣， 總傳熱系數(shù)K接近于 側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于 側(cè)流體的溫度。蒸汽冷凝時的對流給熱系數(shù)較大。原因是空氣飽和水蒸氣蒸汽冷凝時釋放較大冷凝潛熱26、估計列管式換熱器中金屬管壁的溫度tw,殼程為的飽和水蒸氣冷凝。A管程是平均溫度為 40 c的空氣，tw約為;B管程

22、是平均溫度為 40c的水，水的對流給熱系數(shù)為2000W/(m2?C),基于內(nèi)面積的總傳熱系數(shù) K=1600W/(m2?C) , tw約為。在設(shè)計時，欲略為增大一臥式冷凝器的傳熱面積，從有利于傳熱角度看，宜采取的 措施為,因為。(1) 100 C (2) 88 C增加管長。如果采用增加管數(shù)的辦法，則沿垂直方向管數(shù)也增加，冷凝液從上面各排流到下面各排，液膜逐漸增厚，a降低。27、管內(nèi)湍流傳熱，流體內(nèi)溫度梯度最大的部分是在 ,原因是滯流底層滯流底層的傳熱機理是導熱，流體的導熱率一般比較低。28、在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也 。滴狀冷凝的給熱系數(shù) 膜 狀冷凝給熱系數(shù)。大 大于29、沸騰傳熱時，在核

23、狀沸騰區(qū)壁面與沸騰流體的溫差愈大，則。越大30、對于間壁式換熱器：WcCp（t2 t1） WhCh（T1 T2） KA tm等式成立的條件是、。31、下列各種情況下的對流給熱系數(shù)空氣流速為6m/s時的1；空氣流速為25m/s時的 2；水的流速為1.2m/s時的3；水的流速為 2.5m/s時的4；蒸汽膜狀冷凝時的5之間的數(shù)值按自大而小的順序為>>>>。5432132、不需要任何介質(zhì)的傳熱稱為（）傳熱。輻射33、在列管式換熱器中，流體在管內(nèi)流動稱為流經(jīng)（）。管程34、列管式換熱器中，流體在（）流動稱為流經(jīng)殼程。管間35、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到8的所有波長范圍的輻

24、射能的物體稱為（）?；殷w36、在輻射傳熱中，氣體的反射率為（）。037、在輻射傳熱中，黑體的透過率為（ 038、在輻射傳熱中，灰體的透過率為（）。039、灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比，稱為物體的（）。黑度）的溫度。）的對流傳熱系40、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則傳熱管的壁溫接近（飽和蒸氣41、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則總傳熱系數(shù)K接近（ 數(shù)?？諝?2、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則空氣應(yīng)走（管內(nèi)43、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則飽和蒸氣應(yīng)走（管間44、判斷下列物性數(shù)值大小 金屬液 氣。四、判斷題 （每題1分）1、在輻射傳熱中，黑體的

25、反射率為1。（X ）2、對流傳熱包括強制湍流傳熱和強制層流傳熱。（X ）3、滴狀冷凝比膜狀冷凝效果好。（V ）4、圓筒壁熱傳導是傳熱速率與熱通量相等（X ）5、一般固體、液體和氣體相比較，導熱系數(shù)值的大小順序為固體氣體液體。（X ）6、夏季人們穿深色衣服不會感覺太熱。（X ）7、對流傳熱僅發(fā)生在流體中。（X ）8、流體與固體壁面間對流傳熱的熱阻主要集中在流動邊界層。（X ）9、一套管換熱器逆流操作與并流操作一樣。（x ）10、雖然大氣層包圍著地球，但陽光仍能照射到地球表面，因為空氣是透熱體。（V ）五、問答題1、在列管換熱器中，擬用飽和蒸氣加熱空氣， 傳熱管的壁溫接近哪一種流體的溫度為什么（3

26、分）答：壁溫接近飽和蒸氣的溫度。因為T Tw1 i Ai,飽和蒸氣的o>>空氣的 i,11則一 vv一 所以，t Twvvtw t,傳熱管的壁溫接近飽和蒸氣 （ 大）的溫度。 io2、為什么內(nèi)部孔隙多的材料保溫效果好（3分）因為大量的孔隙中包含著導熱系數(shù)非常小的氣體，對導熱不利，從而起到了保溫的作用。3、在強化傳熱的過程中，為什么要想辦法提高流體的湍動程度（3分）由于對流傳熱的熱阻主要集中在層流底層內(nèi)，提高流體的湍動程度能減薄層流底層的厚度，可以提高傳熱效果。4、在傳熱實驗中，試分析說明飽和水蒸氣與管壁間的對流給給熱系數(shù)（a）如何確定的并指出相應(yīng)測試的基本參量有哪些（4分）答：QA

27、°(Ts tw) WcCp(t2 t1)WcCp（t2 t1）（Ts tw）A0即需測參數(shù)：空氣流量 Wc；空氣進、出口溫度（t 1、t2）；飽和蒸汽壓力，然后查出飽和蒸汽溫度Ts ；管壁溫（t w）5、在蒸汽冷凝時，其冷凝液為層流流動，若要提高蒸汽冷凝的給熱系數(shù)，可考慮采取哪些 措施（4分）答：措施一：讓液膜和蒸汽同向流動，則磨擦力使液膜流動加速，厚度減薄，從而使增大;措施二：若為單根管，將垂直放置改為水平放置。若為管束，則需減小垂直列上的管 數(shù)，或把管子排列旋轉(zhuǎn)一定的角度；措施三：及時排除不凝氣體。6、 作圖定性示出沸騰傳熱系數(shù)隨相應(yīng)的傳熱溫差 A t （壁面和沸騰液體之間）的變

28、化關(guān)系。列管換熱器封頭裝置隔板的作用是什么（4分）答：如圖隔板將管子分成若干組，構(gòu)成多程換熱器，增大流速，以提高管程7、現(xiàn)場有一列管式加熱器，管程有 (HX BmmiW管n根，每根長L米，內(nèi)通水。殼程為壓力 等于PPa(絕)的飽和水蒸氣冷凝。今欲實測此換熱器傳熱系數(shù)K,試問 需要測取哪些數(shù)據(jù)說出所用儀表。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)列出計算 K值的有關(guān)公式及計算方法。(4分)加然蒸汽凝液答： 需要測水的進、出口溫度心和12,可使用溫度計測量;需要的加熱蒸汽溫度，可使用熱電偶測量，需要測水的流量，可使用轉(zhuǎn)子流量計測量。D QW7KCp水(t2 ti)換熱器面積Aon d0L平均推動力tmt1 t2t-2T t

29、iti T t2基于外表面的總傳熱系數(shù)KoQAo tmV7KCp7K (t2ti)n doL tm五、計算題1、某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成，兩層的厚度均為100 mm其導熱系數(shù)分別為 W/ (m C)及W/ (m C)。待操作穩(wěn)定后，測得爐壁的內(nèi)表面溫度為 700C,外 表面溫度為130C。為減少燃燒爐的熱損失，在普通科的外表面增加一層厚度為40 mm,導熱系數(shù)為 W/ (m C)的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測得爐內(nèi)表面溫度為740C,外表面溫度為90Co設(shè)兩層材料的導熱系數(shù)不變。計算加保溫層后爐壁的熱損失比原來減少百分 之幾 (10分)解：設(shè)單位面積爐壁的熱損失為q (q %)

30、,加保溫層前，是雙層平壁的熱傳導700 13001 0122240w/m2(4分)0.9 0.7加保溫層后，是三層平壁的熱傳導q2tl t4bib2ba123740 900.10.10.040.9 0.70.06707w/m2(4分)(2分)熱損失減少的百分數(shù)qi q22240 707 68.4%qi22402、外徑為426 mm的蒸氣管道，其外包扎一層厚度為 426 mm的保溫層，保溫材料的導熱系數(shù)可取為 W/ （ m C ）。若蒸汽管道的外表面溫度為177C,保溫層的外表面溫度為38 C,求每米管長的熱損失。（10分）解：由已知 r 2 = 2 = 0.213 m , r 3 = + =

31、0.639 m（5 分）每米管長的熱損失2(t2t3),%In2 (177 38), 0.639In0.213489w/m(5分)3、在一套管換熱器中，用水蒸氣加熱空氣，已知空氣側(cè)的對流給熱系數(shù)為40W/（m2?C ）,蒸汽冷凝側(cè)的對流給熱系數(shù)為 5000W/ （m2? C ）,現(xiàn)欲提高此傳熱過程的總傳熱系數(shù) ，應(yīng)從何著 手解決試用具體數(shù)據(jù)說明理由。 （注：管壁熱阻及污垢熱阻可忽略 ，空氣湍流）（15分）解：當忽略管壁及污垢熱阻時2°K 39.7 W/（m ? C）工工工 11K 125000 40(4分）由于1>> 2,故應(yīng)設(shè)法增大 2之值在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空

32、氣的流量，設(shè)將空氣流量提高倍，則2.40.8 22.40.8 40 80 W/(m2 C)78.739.71.981115000 8078.7 w/(m2 - C)若將1增大一倍1(5分）10000 W/(m?C) (3 分)K 39.8 W/(m?C)39.81.9839.74、某廠精儲塔頂，采用列管式冷凝器，共有6 25X 2.5mm的管子60根，管長為2m,蒸汽走管 間，冷卻水走管內(nèi)，水的流速為1m/s 。進、出口溫度分別為 20c和60C,在定性溫度下水的 物性數(shù)據(jù)為：p =992.2kg/m 3 入=（m C）（1 =x Pr= 求管內(nèi)水的對流給熱系數(shù) 如使總管數(shù)減為50根，水量和水

33、的物性視為不變，此時管內(nèi)水的對流給熱系數(shù)又為多大 （15 分）解：Redu0.02 1 992.26.56 10 43.025104 10000.6 Pr 160Ld 20.02100 50(3分). 可采用下式計算對流給熱系數(shù)Nu 0.023Re0.8 Prn流體被加熱n= Nu 158.5(2分） Nu 0.6338 158.5 5024 W/(m2 C )(2分)d0.02(2)當管子根數(shù)減少時，流速變大u “)U (6%0) 1 1.2m/s(4分)(2分）5024 1.20.85813W/(m2 C)(2 分)5、一套管換熱器，由（）48X3mm和6 25X 2.5mm的鋼管組成，兩

34、種流體在內(nèi)管和環(huán)隙流過，分別測得對流給熱系數(shù)為1和2,若兩流體的流量保持不變，并忽略出口溫度變化對物性所產(chǎn)生的影響。求將內(nèi)管改 巾32x 2.5mm后，管內(nèi)對流給熱系數(shù)有何變化 （假設(shè)流動狀態(tài)皆為湍流）（10分）解： 原內(nèi)管外徑d1 25mm 內(nèi)徑 d2 25-2.5 2 20mm新內(nèi)管外徑 d1 32mm 內(nèi)徑d232-2.5 2 27mm設(shè) 改用6 32 X鋼管后，內(nèi)管對流給熱系數(shù)10(包dp)0.8(5分）12027)1.8 0.583(5分）33 c加熱到 73 C,氯苯流量為 ，但其進出口溫度維持不變，試問此6、一套管換熱器用133c的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從5500Kg/h?，F(xiàn)因某

35、種原因，氯苯流量減少到3300Kg/h時飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少才能滿足要求此時飽和水蒸汽冷凝量為原工況的百分之幾（設(shè)兩種工況下的蒸汽冷凝熱阻，管壁熱阻，垢層熱阻及熱損失均可略，且氯苯在管內(nèi)作湍流流動，忽略兩工況下蒸汽汽化潛熱的變化）(15分)(3分）WcCpc t2 t1 KS tm(1)WcCpc t2 t1 K S tm(2)0.833005500K 0.66K1 /日 5500一得：3300lnK T t21 lnT t2(5分）550033000.66ln1f-i 0567T tT t21.76(3分）1.76t2 t1T210.761.76 73 33 125.90.76Wh /WhK

36、 tm(4分）7、重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動,兩種油的初溫分別為 243c和128C;終溫分別為167c和157C。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時 流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動情況下，流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變 化，換熱器的熱損失可以忽略。解:以下標”表示并流的情況。由傳熱速率和熱量衡算式知:tmtm所以Q K0Q K0兩式相除,tmtm得:WhCph(TiT2)WcCpc(t2ti)WhC ph (T1T2)WcCpc(t2t1)將和比定律應(yīng)用于下式,(T1T2) (t2(T1T2) (t2ti)t1)(243 128) (167ln

37、”10(3ln t147K 0tmT1T2t23K0tmT1T2t2t1(a)得:(T1T2) (t2(T1 t2) (T2157)-43 C(243 167)(157 128)t1)lnt247t2t1t2t143t143_t2_1.093 e2.98(3t2 t1(41.09347t2t1分）243 t22.98 T2 128或 t22.98 心 128 243(b)243 167157 128由式a得： 243 T2 t2 128即：t2 0.38 243 T2 128(c)聯(lián)立式b和c解得：t2 161.3 CT2 155.4 Ctm-3(243 161.3)(155.4 128)49

38、7 c (5分)1n t21.0938、一套管式換熱器管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù)i = 20 W/ (mb C),管間流體的對流傳熱系數(shù)o= 350 W/ (mb C)。若將管內(nèi)和管間兩種流體的對流傳熱系數(shù)分別提高一倍，總傳熱系數(shù)K分別相應(yīng)增加多少(管壁熱阻及污垢熱阻可忽略不計，管壁厚度按薄壁管處理)(10 分)解：原流動情況 m2 - C/WK= W/ m2 C(2 分)(1)管內(nèi)對流傳熱系數(shù)增加一倍=2 = 2 X 20= 40 W/ m 2 Cm 2 - C/W K= W/ m 2 C()/ = %(4分)2(2)管外對流傳熱系數(shù)增加一倍=2 X350 = 700 W/ m - Cm 2 -

39、 C/W K = W/ m2 C()/ = %(4分)9、在列管式換熱器中用水冷卻油，水在管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)1為349 W/(mb C),管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)。為258 W/ (mb C)。換熱器在使用一段時間后，管壁面兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)的污垢熱阻R為(mbC) /W,油側(cè)的污垢熱阻 RSO為(mb C) /W。若此換熱器可按薄壁管處理，管壁導熱熱阻忽略不計。(10分)求：(1)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分數(shù)；(2)總傳熱系數(shù)Ko解：(1)產(chǎn)生污垢前的熱阻2(m C) /W(4分)產(chǎn)生污垢后的熱阻(希 C) /W()/ = %(4分)(2)總傳熱系數(shù)2°.(2分)W/

40、 (m C)10、在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為 15c和40C,油的進、出口 溫度分別為150c和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至 80C,設(shè)油和水的流量、 進口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為 1m,求將此換熱器的管長增加多少米才能滿足要求。換熱器的熱損失可忽略。(15分)解：原平均溫度差t1 150-15 135 ct2100-40 60 Ctmt1ln(tt1 t2)135 60 92.5 c 1n(13560)(3分)由熱量衡算QWhCph (T1T2)WCCpc(t2 t1)WhCpht2t1WcCpcT1T240 1505150 100(4當油的

41、溫度降至80c時，由熱量衡算得Q WhCph(150 80) WcCpC(t2 15)WcCpc150tc 15又一以 0.5 解得t250 c80(3分)新的平均溫度差,t1 = 150- 15 = 135 C,t2 = 80- 50 = 30 C135 30小353069.8 c由傳熱速率方程可分別得原換熱器WhC ph(150100)KS tmKndL92.5新?lián)Q熱器WhCph(15080)KS tm KndL69.870 92.5L11、一單程列管式換熱器50 69.81.855 11 1.855m0.855m(5,由直徑為 25X2.5 mm勺鋼管束組成。苯在換熱器的管內(nèi)流動分)流量

42、為1.25 kg/s ,由80c冷去感ij 30C,冷卻水在管間和苯呈逆流流動 出口不超過50Co已知水側(cè)和苯側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為和kW/( m,進口水溫為20C,2 C ),污垢熱阻和換熱器的熱損失可忽略， 求換熱器的傳熱面積。苯的平均比熱為kJ/(kg C),管壁材料的導熱系數(shù)為45 W/(m C )。(10分)解：由總傳熱速率方程式QKoSotm式中 QWhCph(T1 3、，T2) = x x 10X(80 - 30 ) = kW (3 分)kW /( m2 C)C(5 分)m2(2分)12、在一傳熱外表面積 S0為300 m2的單程列管換熱器中，300c的某氣體流過殼方被加熱到42

43、0C。另一種560c的氣體作為加熱介質(zhì)。兩氣體逆流流動，流量均為10000 kg/h，平均比熱為kJ / (kg C)。求總傳熱系數(shù)K)o(10分)解：換熱器的傳熱量QWcCpc(t2 ti)5=(10000/3600 ) X 1050X ( 420 - 300 ) = X10 W熱氣體出口溫度QWhCph(T1T2)X 105 = (10000/3600 )X 1050X ( 560 - T2)解得丁2 =440 C(4分)流體的平均溫度差W13、某套管換熱器內(nèi)管為- v 2C2-/(m - C)(3分)(3分)(J)30X3mm銅管，外管為 巾48><3鋼管，長2m,管間通11

44、0c飽和水50kg/h,周圍環(huán)境溫度蒸氣加熱管內(nèi)空氣，使空氣溫度由20c加熱至80C,已知空氣流量為 為20C,試求：(1)空氣側(cè)對流給熱系數(shù)；(m 2 - K) (2)套管裸露時的蒸汽用量(kg/h)。空氣比熱可取Cp=(kg - k)2換熱器外側(cè)殼壁對周圍空氣的對流給熱系數(shù)：o 9.4 0.052(t tw) W/(m C)式中：tw -換熱器外殼溫度，c t -周圍空氣的溫度，C飽和蒸汽汽化熱可取 r =kg(15分)QKi AitmQ W2cp2(t2 t1) 50 1.005 (80 20)3015kJ/h 837.5w_2AidiL 0.024 2 0.151m(3分)tm80 2

45、01n(9030)54.6 C837.50151 54.6101.6W/(m2 K)(2分)(2) tw T 110 c214.1 W/(m , K)9.4 0.052(t tw) 9.4 0.052 (110 20)Q0A0(tw t) 14.1 (0.048 2) (110 20) 382.7W蒸汽放熱Q Q Q 382.7 837.5 1220W蒸汽用量Q1200 3600W - 3 2kg/hr2232.4 103(5分）14、有一單殼程雙管程列管換熱器，管外用120 0c飽和蒸汽加熱，干空氣以在管內(nèi)流動，管徑為4 38x2.5mm總管數(shù)為200根，已知空氣進口溫度為12m/s的流速26 C,要求出口溫度為86 C,試求：該換熱器的管長應(yīng)為多少（不計出口溫度變化對物性影響，忽略熱損失、污垢熱阻及管壁熱阻）已知定性溫度下空氣的物性數(shù)據(jù)為cp = kJ/(kg K) ,=1.07 kg/m 3,= cP,(m K),Pr =。(15分）解:因為管外蒸汽冷凝的1比管內(nèi)空氣的2大得多，且管壁及污垢熱阻可略去，有KA注意：上式中的1d12 d22d1(2tmd22