化工原理第四章習題及答案

1、第四章傳熱一、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/m2）5、等溫面溫度場中將溫度

2、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e在數(shù)值上相等，因此A與e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)值之一，其黑度為。AA0.85B0.0

3、3C15、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層的熱阻。AA成正比B成反比C沒關系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: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。ACA0.5-3m/sB3-15m/sC5-30m/s9、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

4、的出口溫度t,此設備已不允許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施A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,EA151W/(m?C)D16W/(m?C)B370W/(m?C)E0.62W/(m?C)11、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣,管間走飽和水蒸氣,C45W/(m?C)F0.025W/(m?C)如果蒸汽壓力一定，空氣進口溫度一定,當空氣流量增加時傳熱系數(shù)K應A增大空氣出口溫度A增大壁溫A增大ABBB減小C基本不變B減小C基本不變B略有減小C基本不變12、一定流量的液體在一62525mm的直管內(nèi)作湍流流動

5、，其對流給熱系數(shù)6=1000W/(m2：C)。如流量與物性都不變，改用一<19X2mm的直管，則其a值將變?yōu)閃/(m2C)。DA1059B1496C1585D167813、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Ri與第二、三層熱阻R2、R3的大小。CACARi>(R2+R3)BRi<(R2+R3)CRi=(R2+R3)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；冷卻水應走。ACA水平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

6、D等于15、穩(wěn)定傳熱是指。BA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、無相變強制對流口來自。CA純經(jīng)驗方法B純理論方法C因次分析與實驗結合(半理論、半經(jīng)驗方法)D數(shù)學模型法E因次分析法18、在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對0的影響是。BA使c(值升高B使口值大大降低C使口值有一定影響D對值無影響19、紅磚的黑

7、度為0.93,若溫度為300C,則紅磚的發(fā)射能力為W/m2。BA6112.3W/m2B5684W/m2C916.8W/m2D1000W/m220、換熱器中冷熱流體進出口溫度一定時，下面說法中正確的是。DAAtm并<Atm逆Atm折BAtm逆=&巾并=用巾折CAtm并<Atm逆=3tm折DAtm并<Atm逆>Atm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B提高蒸汽流速C采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度D在蒸汽一側管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時導走冷凝液。22、在間壁換熱器中，當兩流體均變溫時，采用折流的目的是。AA提

8、(WjKB提Wj&mC增加傳熱面積AD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。CABDA45W/(m?K)B0.026W/(m?K)C377W/(m?K)D0.6W/(m?K)24、在相同溫度下，實際物體的吸收率A與黑體的吸收率A0的關系是。CAA>A0BA=A0CA<A0D不一定25、判斷下面關于系統(tǒng)進行穩(wěn)定傳熱時的說法哪一個是錯誤的。CA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

9、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,此設備已不允許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施A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根牛25M2.5mm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,相應的Re=104及對流給熱膜系數(shù)為口。當水流量減為一半時，對流給熱膜系數(shù)改變?yōu)閯t。A0.80.8A：-（12）B：（、）28、兩流體在一套管換熱器中換熱，熱流體溫度由90c降至60C,冷流體溫度由20c升至50Co若逆流操作，&m=。DA70CB30C

10、C10CD40C29、熱傳遞的基本方式是：（）、對流、輻射。AA傳導；B傳遞；C放射；D流動。30、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（）。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（）。AA對流；B流動；C傳遞；D透熱。32、物質(zhì)導熱系數(shù)的順序是：（）。AA金屬一般固體液體氣體；B金屬液體一般固體氣體；C金屬氣體液體一般固體；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的物體稱為白體。BA吸收率；B反射率；C透過率；

11、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（）。DA白體；B灰體；C透熱體；D不透熱體。37、在管殼式換熱器中，不潔凈和易結垢的流體宜走管內(nèi)，因為管內(nèi)（）。AA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、在管殼式換熱器中，飽和蒸氣宜走管間，以便

12、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??；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)。BA管內(nèi)；B管間；C管徑；D管軸。44、對于剛性結

13、構的換熱器，若兩流體的溫差較大，對流傳熱系數(shù)較大者宜走（壁面溫度與化大的流體溫度相近，可以減少熱應力。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CA黏度；B密度；46、有一套管換熱器,壁溫度應接近（A20C;B50C;C速度;環(huán)隙中有）。C77.3C;D高度。119.6C的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從D119.6C。47、已知在溫度T時耐火科的發(fā)射能力（輻射能力）耐火磚的黑度為（）。A0.6;B0.9;C1.0;D1.2。48、兩灰體間進行輻射換熱，兩者間的溫度差為則此時的輻射傳熱量與原來的傳熱量相比，將（A增大；B減??；C不變；D

14、不一定。49、判斷下面的說法哪一種是錯誤的（）。大于銅的發(fā)射能力,20c被加熱到50C,管D則銅的黑度為AB100Co若將兩灰體的溫度各升高）。100C,A加劇，以提高殼程對流傳熱系數(shù)。ABCDABCD三、填空題在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；在同一溫度下，物體吸收率A與黑度e在數(shù)值上相等，因此A與e的物理意義相同;黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強；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（逆流時，Am一"定大于并流、錯流或折流時的Am；采用逆流操作時可以節(jié)約熱流體（或冷流體）的用量；采用逆流操作可以

15、減少所需的傳熱面積；溫度差校正系數(shù)槍t的大小反映了流體流向接近逆流的程度。1、對流給熱的熱阻主要在溫差滯流內(nèi)層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，殼程設有折流擋板,其原因是當兩流體均無相變時，擋板能起強化傳熱的作用,流速增大，使殼程a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a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a比氣體無相變時的a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5、在管式間

16、壁換熱器中，以外表面為基準的傳熱系數(shù)K的計算式為與之對應的傳熱量Q=。Ko1區(qū)R.b%RW/(m2X);汽化潛熱:idi-dm：o6、已知傳熱系數(shù)K=1250kcaL/(m2?hT)，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。CC1453525Pr，p九7、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成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2泌3,導熱率心<>a<%。在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻Ri_R2_R3,各層導熱速率Qi_Q2_Q3。>,>=，=9、一包有石棉泥保溫層的蒸汽管

17、道，當石棉泥受潮后，其保溫效果應,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。已知材料的導熱率人為常數(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)的溫度分布表達式為減少愈低Q="tl-f7t=t1-Qx(12、某物體（可近似為灰體）在20c時，其黑度為F0.8,其吸收率為。0.813、浮頭

18、式或帶膨脹節(jié)的換熱器適用于與流體的溫差很大的場合。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構型式有、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33.3%15、消除列管換熱器溫差應力常用的方法有三種，即在殼體上加,采用結構或采用式結構。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,在設計列管式換熱器時，采用兩種方案

19、比較。方案I是令冷卻水終溫為30C,方案H是令冷卻水終溫為35C,則用水量WiW2,所需傳熱面積Ai2。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aao（b,因為oooooO大于，小于，液膜逐排增厚，沿垂直方向管數(shù)愈多，液膜愈大于，因為冷凝液從上面各排流到下面各排厚。18、兩流體的間壁換熱過程中Q=WCp&t計算式中，&表示。T1-T2或t2-t119、設備保溫層外包一層表面、顏色的金屬，可使設備的熱損失減少。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

20、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/小時怵?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，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/=2.38810-3Cal/(cm?s?S),此值在SI制中為W/(m?K)。寫出比熱Cp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。1kC

21、aL/(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接近于側的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于側流體的溫度。蒸汽冷凝時的對流給熱系數(shù)a較大。原因是?？諝怙柡退魵庹羝淠龝r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0.1MPa的飽和水蒸氣冷凝。A管程是平均溫度為40c的空氣，tw約為；B管程是平均溫度為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)Ki=i600W/(m2?C),tw約為。在設計時，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)100C(2)88C增加管

22、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，“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，在核狀沸騰區(qū)壁面與沸騰流體的溫差愈大，則口。越大30、對于間壁式換熱器：WcCp（t2L）=WhCh（Ti丁2）=KAAtm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0tl；空氣流速為25m/s時的«2;水的流速為1.2m/s時的口3；水

23、的流速為2.5m/s時的口4；蒸汽膜狀冷凝時的口5之間的數(shù)值按自大而小的順序為>>>>。：5：-4:3:2:132、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射能的物體稱為（）?；殷w36、在輻射傳熱中，氣體的反射率為（）。37、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。40、在列管換熱器中，若用飽

24、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（）的對流傳熱系空氣42、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則空氣應走（管內(nèi)43、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則飽和蒸氣應走（）。管間44、判斷下列物性數(shù)值大小拄屬上液1氣。四、判斷題（每題1分）1、在輻射傳熱中，黑體的反射率為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。（，）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。（

25、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。（，）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分）答：壁溫接近飽和蒸氣的溫度。因為T-Tw=tw-t,飽和蒸氣的O（o空氣的0（i,11:iA：oAoi11則VV一所以，T-Twvvtw-1,傳熱管的壁溫接近飽和蒸氣（0（大）的溫度。二i:%2、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

26、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？并指出相應測試的基本參量有哪些？（4分）答：Q=：Ao（Ts）=WcCp（t2-tJWcCp（t2-t1）（Ts-tw）Ao即需測參數(shù)：空氣流量Wc；空氣進、出口溫度（t1、t2）;飽和蒸7壓力，然后查出飽和蒸汽溫度Ts;管壁溫（tw）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

27、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)a隨相應的傳熱溫差At（壁面和沸騰液體之間）的變化關系。列管換熱器封頭裝置隔板的作用是什么？（4分）答：如圖At隔板將管子分成若干組，構成多程換熱器，增大流速，以提高管程a。7、現(xiàn)場有一列管式加熱器，管程有（f）dx5mm鋼管n根，每根長L米，內(nèi)通水。殼程為壓力等K,試問于PPa（絕）的飽和水蒸氣冷凝。今欲實測此換熱器傳熱系數(shù)I 需要測取哪些

28、數(shù)據(jù)猊出所用儀表。(4分) 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)列出計算K值的有關公式及計算方法。加熱蒸汽凝液答：需要測水的進、出口溫度ti和t2,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。DQ=WCp水(t2-ti)換熱器面積A0=n二d0L平均推動力Atm=鈍_&2mEL22=T-titi=T-t2基于外表面的總傳熱系數(shù)QVzKCpzK(t2-ti)Aotm一n二d°Ltm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100mm,其導熱系數(shù)分另1J為0.9W/（m；C）及0.7W/（m：C）。待操作穩(wěn)定后，測得爐壁的

29、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40mm,導熱系數(shù)為0.06W/（m）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：設單位面積爐壁的熱損失為q（q=%），加保溫層前，是雙層平壁的熱傳導=2240w/m2（4分）700-1300101十0.90.7加保溫層后，是三層平壁的熱傳導t1-t4W="hhh-b1b2b3'I-'I-'a'1'2'3740-902707w/

30、m0.10.10.04+0.90.70.06（4分）（2分）熱損失減少的百分數(shù)q二里二2240-707=68.4%q122402、外徑為426mm的蒸氣管道，其外包扎一層厚度為426mm的保溫層，保溫材料的導熱系數(shù)可取為0.615W/（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38C,求每米管長的熱損失。（10分）解：由已知2=0.426/2=0.213m,r3=0.213+0.426=0.639m（5分）每米管長的熱損失Q2二（t2-t3）L一|3In22二，（177-38）0.639In一0.213=489w/m（5分）3、在一套管換熱器中，用水蒸氣加熱空氣，已知空氣

31、側的對流給熱系數(shù)為40W/（m2?C）,蒸汽冷凝側的對流給熱系數(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）11111解：當忽略管壁及污垢熱阻時=一+一=+一K1：2500040K=39.7W/（m2?C）（4分）由于"介a2,故應設法增大口2之值在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空氣的流量，設將空氣流量提高2.4倍，則F口2=2.40.8支2=2.40.8父40=80W/（m2-C）(5分)112K=78.7W/(m2C)1111+1：250008078.7礪=1.98若將u1增大一

32、倍u1=10000W/(m?C)(3分)K'=39.8W/(m?C)39.8=1.9839.7(3分)4、某廠精儲塔頂，采用列管式冷凝器，共有425>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/m3F0.6338W/（mC）斤6.5610-4Pa.sPr=4.31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:Re0.021992.26.5610“=3.02510410000.6Pr160Ld=2

33、0.02=10050(3分)，可采用下式計算對流給熱系數(shù)Nu=0.023Re0.8Prn(2分)流體被加熱n=0.4.Nu=158.50.63382a=-xNu=父1585=5024W/(m2C)(2分)d0.02(2)當管子根數(shù)減少時，流速變大uH=(n/)u=(6%0)父1=1.2m/s(4分)=(Uu)08(2為)a'=(%)0.8=5024父1.208=5813W/(m2。(2分)5、一套管換熱器，由（j48X3mm和（25>2.5mm的鋼管組成，兩種流體在內(nèi)管和環(huán)隙流過，分別測得對流給熱系數(shù)為a1和a2,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

34、內(nèi)管改（f）32X2.5mm后,管內(nèi)對流給熱系數(shù)有何變化？（假設流動狀態(tài)皆為湍流）（10分）解：原內(nèi)管外徑d1=25mm內(nèi)徑d2=25-2.5x2=20mm新內(nèi)管外徑d1=32mm內(nèi)徑d2=32-2.52=27mm設改用432X2.5鋼管后，內(nèi)管對流給熱系數(shù)。；（5分）（5分）Z4VPx0.8/1（二（）t8RdcT8:'2018=（一）=0.583276、一套管換熱器用133c的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從33c加熱到73C,氯苯流量為5500Kg/ho現(xiàn)因某種原因，氯苯流量減少到3300Kg/h,但其進出口溫度維持不變，試問此時飽和蒸汽溫度應為多少才能滿足要求？此時飽和水蒸汽冷凝量為原

35、工況的百分之幾？（設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）解：WcCpcXlbKS為WcCpct2-ti=KS：tm（2）33000.85500=0.66K（5分）InL久.5500_KT-t22付-3300K1nTT-t2T-ti5500nT-t23300T-tiT-t2=1.76（3分）i.76t2-t0.761.7673-330.76-125.9CWh/WhKNK；：tm=0.6（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

36、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：Q=K0：tm=WhCph（T1-丁2）=WcCpc（t2-L）（3分）Q=K°tm=WhCph（T1-丁2）=WcCpc（t2-L）兩式相除，得:K0tmT1-'T2t2-'LK0:-tmT1-'T212fti(a)將和比定律應用于下式,得:.寸m(T1-T2)-心-11)(TiT2)'3'3)(T1-T2)-心-

37、9;L)(T142)'(丁2-'L)(243-167)-(157-128).寸2；吐147；/2,3ln”10（4分）所以,t2ln-t2-寸147ln垣247=1.09343垣2二e1093=2.98(3分)(243-128)-(167-157)43。243七)尸2.98T2-128或12=-2.98七-128243(b)由式a得:243167157-128243-T2t2-128即:t2=0.38243-T2128(c)聯(lián)立式b和c解得:t2=161.3T2=155.4C二2一七m寸2ln二L(243-161.3)-(155.4-128)1.093=49.7c(5分)8、一

38、套管式換熱器管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù)%=20W/（m2：C）,管間流體的對流傳熱系數(shù)u°=350W/（m2：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（10分）解：原流動情況系數(shù)K分別相應增加多少？（管壁熱阻及污垢熱阻可忽略不計，管壁厚度按薄壁管處理）+=0X32857m2/W20350一2一K=18.92W/m,C（2）解：（1）t2=100-40=60C；：tm%-_135-60ln（*t2）1n（13560）=92.5c（3分）（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)增加一倍a，=2%=2a0=40W/m2-C=+=0.0278J7m2：C/WK=35,9W/m2CK40350

39、（35.9-18.92）/18.92=89.75%（4分）（2）管外對流傳熱系數(shù)增加一倍a；=2%=2X350=700W/m2.CL=_L+J_=0.051429m2：C/WK=19.44W/m2CK20700（19.44-18.92）/18.92=2.75%（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)水側對流傳熱系數(shù)%為349W/（m2：c）,管外油側對流傳熱系數(shù)Go為258W/（m2：C）。換熱器在使用一段時間后，管壁面兩側均有污垢形成，水側的污垢熱阻Rsi為0.00026（m2；C）/W,油側的污垢熱阻RSO為0.000176（m2；C）/W。若此換熱器可按薄壁管處理，

40、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)；總傳熱系數(shù)K。產(chǎn)生污垢前的熱阻（4分）+=0.00674（m2:C）/WK叼/349嫡產(chǎn)生污垢后的熱阻=6H+R*=00026+H0.000176=0.007177（m?；c）/WK叼"坤349乃8（0.007177-0.00674）/0.00674=6.48%（4分）（2）總傳熱系數(shù).2（2分）K=139.33W/（m-C）0.00717710、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100Co現(xiàn)因生產(chǎn)任務要求油的出口溫度降至80C,設油和水的流量、進口溫

41、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：原平均溫度差占1=150-15=135C由熱量衡算Q=WhCph（1-丁2）=W0Cpc（t2-L）WhCpht2-t140-15CL=0.5WcCpcTi-T2150-100當油的溫度降至80c時，由熱量衡算得Q=川儲附(150-80)=WcCpc(t2-15)或吧h=*=0.5WCCpc150-80解得t2=50C(3分)新的平均溫度差，At；=150-15=135C,t2=80-50=30ctm135-30135=69.8c1n30由傳熱速率方程可分別得原換熱器Q=WhC

42、ph(150-100)=KS.tm=Kn二dL92.5新?lián)Q熱器Q=WhCph(150-80)=KS.tm=Kn二dL69.870M5092.51=1.855m69.8L.L=1.855-1=0.855m(5分)11、一單程列管式換熱器，由直徑為25X2.5mrmj鋼管束組成。苯在換熱器的管內(nèi)流動，流量為1.25kg/s,由80c冷卻到30C,冷卻水在管間和苯呈逆流流動，進口水溫為20C,出口不超過50Co已知水側和苯側的對流傳熱系數(shù)分別為1.70和0.85kW/（m2：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1.9kJ/（kgC）,管壁材料的導熱系數(shù)為45W/（

43、m-C）o（10分）解：由總傳熱速率方程式Q=KoSo%式中Q=WhCph(T1T2)=1.25網(wǎng)103x(80-30)=118.8kW(3分)0.472bdI002300025x0.0251+111Ad配035x002004x0.02251.7kW/(m2：C)Ala-(即一如)SO-50In30-20118.813.80.472x182=13.2C(5分)(2分)12、在一傳熱外表面積So為300m2的單程列管換熱器中，300c的某氣體流過殼方被加熱10000kg/h,平到420C。另一種560c的氣體作為加熱介質(zhì)。兩氣體逆流流動，流量均為均比熱為1.05kJ/（kg；C）。求總傳熱系數(shù)K

44、0°(10分)解：換熱器的傳熱量Q=WcCDC(t2-t1)cpc'(4分)解得T2=440流體的平均溫度差此360-420._=v2心440-30013、某套管換熱器內(nèi)管為.06。-42小向-Mi)a23JxlOJ訕康I=3.33W/(m-C)（j）30>3mm銅管，外管為料8X3鋼管，長2m,管間通（3分）（3分）110c飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣，使空氣溫度由20c加熱至80C,已知空氣流量為50kg/h,周圍環(huán)境溫度為20C,試求：空氣側對流給熱系數(shù)；101.6W/（m2K）（2）套管裸露時的蒸汽用量（kg/h）?？諝獗葻峥扇p=1.005kJ/（kgk）換熱器外

45、側殼壁對周圍空氣的對流給熱系數(shù)：ao=9.4+0.052（t-tw）W/（m2-C）式中：tw-換熱器外殼溫度，Ct-周圍空氣的溫度，C(15分)飽和蒸汽汽化熱可取r=2232.4kJ/kg'iKiQA二tmQ=W2cp2(t2-t1)=501.005(80-20)=3015kJ/h=837.5w(3分)Ai=pL=:0.0242=0.151m2；：tm80-20=54.6C1n(嗎。)837.52：i=101.6W/(m2K)015154.6(2分)(2)tw：T=110c口。=9.4+0.052(ttw)=9.4+0.052父(11020)=14.1W/(m2K)Q二10Ao(tw

46、-t)=14.1(二0.0482)(110-20)=3827W蒸汽放熱Q'=QQ=38278375-122V0蒸汽用量QW=-r120036003=2kg/h2232.4103(5分)12m/s的流速C,要求出口14、有一單殼程雙管程列管換熱器，管外用1200c飽和蒸汽加熱，干空氣以在管內(nèi)流動，管徑為（f）38X2.5mm總管數(shù)為200根，已知空氣進口溫度為26溫度為86C,試求：該換熱器的管長應為多少？（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=1.005kJ/(kgK),P=1.07kg/m3,N=0.0199cP,=00.0287W/(mK),Pr=0.697。(15分)解：因為管外蒸汽冷凝的四比管內(nèi)空氣的a2大得多，且管壁及污垢熱阻可略去，有K=l工+工史122(2分)：-1：2d2d1d2Q=KAAtm&ct2nnd1lAtm=a2njrd2lAtm(2分)d1則l=Q(2分)：2門二d2：tm注意：上