傳熱復(fù)習(xí)題（一）參考答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳熱復(fù)習(xí)題（一）參考答案《傳熱技術(shù)》復(fù)習(xí)題(一)參考答案

一、填空題

1、寫出三種間壁式換熱器的名稱：套管式換熱器、管殼式換熱器和板式換熱器。

2、換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降好多，這往往是由于傳熱管表面有污垢積存的起因。

3、用套管換熱器加熱內(nèi)管的空氣，蒸氣在管間冷凝。現(xiàn)欲通過試驗方法測定蒸

氣和空氣的給熱系數(shù)，需要的主要儀器有溫度計、流量計。

4、用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)，

而壁溫接近于飽和蒸汽側(cè)流體的溫度值。

5、蒸氣冷凝分滴狀冷凝和膜狀冷凝。

6、冷、熱氣體在間壁換熱器中換熱，熱氣體進(jìn)口溫度T1＝400℃，出口溫度T2

為200℃，冷氣體進(jìn)口溫度ｔ1＝50℃，兩股氣體的質(zhì)量流量一致，物性數(shù)據(jù)可視為一致，若不計熱損失時，冷氣體出口溫度為250℃；若熱損失為5％時，冷氣體出口溫度為240℃

7、應(yīng)用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式求取對流傳熱系數(shù)時，應(yīng)注意：（1）應(yīng)用范圍；（2）特征尺寸；（3）定性溫度。

8、列管換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣。空氣走管內(nèi)，蒸汽走管間，則管壁溫度接近水蒸汽的溫度，總傳熱系數(shù)接近空氣的對流傳熱系數(shù)。9、列管換熱器，在殼程設(shè)置折流擋板的目的是加強(qiáng)傳熱和支撐管束。

10、如下圖為間壁式換熱器中冷流體B與熱流體A

的穩(wěn)態(tài)傳熱過程的溫度分布曲線，該傳熱過程是由對流傳熱、熱傳導(dǎo)和對流傳熱三個串聯(lián)的熱傳遞環(huán)節(jié)組成，由圖分析可知:α1其次種為λ

作為換熱器材料，應(yīng)選用第一種；當(dāng)作為保溫材料時，應(yīng)選用其次種。

13、某大型化工容器的外層包上隔熱層，以減少熱損失，若容器外表溫度為150℃，

而環(huán)境溫度為20℃，要求每平方米熱損失不大于500w，采用某隔熱材料，其導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.35W/m2.K，則其厚度不低于91mm。(注:大型容器可視為平壁)

14、列管式換熱器的殼程內(nèi)設(shè)置折流擋板的作用在于提高殼程流體的流速，折流擋板的形狀有弓形，圓盤形等。

15、化工生產(chǎn)中最常用的載熱體（加熱劑）為飽和蒸汽，常用的冷卻劑為水。

二、選擇題

1、將1500kg/h，80℃的硝基苯通過換熱器冷卻到40℃，冷卻水初溫為30℃，出

口溫度不超過35℃，硝基苯比熱為1.38kJ/kJ℃，則換熱器的熱負(fù)荷為（B）。A.19800kJ/h;B.82800kJ/h;C.82800kW;D.19800kW

2、提高傳熱強(qiáng)度的主要途徑是增大（C）。

A.傳熱溫度差；B.加熱蒸汽壓力；C.傳熱系數(shù)；D.傳熱面積；

3、計算以下四種“數(shù)〞時，其數(shù)值大小與單位制選擇有關(guān)的是（D）。

A．普蘭德準(zhǔn)數(shù)B．傳熱單元數(shù)C．離心分開因數(shù)ＫD．過濾常數(shù)Ｋ

4、黑度說明物體的輻射能力接近黑體的程度，其值大小與物體的（D）無關(guān)。

A．種類；B．表面狀況；C．表面溫度；D．.顏色

5、在間壁式換熱器內(nèi)用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K值接近于（B）。

A.α蒸汽B.α空氣

C.α蒸汽與α空氣的平均值D.α蒸汽與α空氣的對數(shù)平均值

6、流體與固體壁面間的對流傳熱，當(dāng)熱量通過滯流內(nèi)層時，主要是以（A）方式進(jìn)行的。

A.熱傳導(dǎo)B.對流傳熱C.熱輻射D.熱對流

7、列管式換熱器內(nèi)，裝設(shè)了兩塊橫向折流擋板，則該換熱器的殼程為（A）A.單程B.雙程C.三程D.四程

8、在下面幾種換熱器中，冷熱兩種流體能實(shí)現(xiàn)完全逆流的是（A）。A.套管式B.列管式C.板式D.夾套換熱器

9、熱對流僅發(fā)生在（C）中。

A.固體B.靜止的流體C.滾動的流體D.真空

10、穩(wěn)定的多層平壁的導(dǎo)熱中，某層的熱阻愈大，則該層的溫度差（A）。A.愈大B.愈小C.不變D.和溫差無關(guān)11、用兩種不同的保溫材料時，往往把導(dǎo)熱系數(shù)入值小者放在（A）。A.內(nèi)層B.外層C.內(nèi)外層均可內(nèi)外層均不可

12、用飽和水蒸汽加熱空氣時，傳熱管的壁溫接近（A）

A.蒸汽的溫度；B.空氣的出口溫度；C.空氣進(jìn)口溫度D.空氣進(jìn)、出口平均溫度13、噴淋式換熱器屬于（B）換熱器的一種。

A.混合式B.間壁式C.蓄熱式D.直接接觸式

14、熱量傳遞的基本方式是（D）。

A.恒溫傳熱和穩(wěn)態(tài)變溫傳熱;B.導(dǎo)熱給熱和熱交換;

C.氣化、冷凝與冷卻;D.導(dǎo)熱、對流與輻射

15、工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是（C）。

A.增加熱阻，減少熱量損失;B.儉約鋼材、加強(qiáng)美觀;C.增加傳熱面積，提高傳熱效果。D.降低傳熱系數(shù)，減少散熱

16、透露了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（B）。

A．斯蒂芬-波爾茲曼定律；B．克?；舴蚨?；C．折射定律；D．普朗克定律

17、采用多管程換熱器，雖然能提高管內(nèi)流體的流速，增大其對流傳熱系數(shù)，但同時也導(dǎo)致（D）。

A．管內(nèi)易結(jié)垢；B．殼程流體流速過低；C．平均溫差下降；D．管內(nèi)滾動阻力增大

三、判斷題

1、換熱器的平均傳熱溫度差，是指熱流體進(jìn)出口的平均溫度與冷流體進(jìn)出口的

平均溫度的差值。（F）

2、固體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越松疏，其導(dǎo)熱系數(shù)則越大（F）

3、在穩(wěn)定的多層平壁導(dǎo)熱中，熱阻與溫差成正比。（T）

4、維持膜狀沸騰操作，可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)。（F）

5、保溫層應(yīng)選中用導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料（T）

6、傳熱邊界層厚度總是小于或等于滾動邊界層厚度。（T）7、換熱器的導(dǎo)熱管，應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)值大的材料。（T）8、在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也大。(T)

9、在穩(wěn)定的多層平壁導(dǎo)熱中，若某層的熱阻較大，則導(dǎo)熱溫度差就較小。（F）10、當(dāng)保溫材料的厚度加大時，內(nèi)外壁面的總溫度差增大，總的熱阻也增大，總

推動力與總阻力之比為定值，即導(dǎo)熱速率不變。（F）

11、多層平面壁穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)時，推動力是內(nèi)壁面與外壁面間總的溫度差;總熱阻是

各層熱阻的倒數(shù)之和。（F）

12、由溶液沸點(diǎn)造成溫度差損失等于溶液的沸點(diǎn)與一致壓力下水的沸點(diǎn)之差。

（T）

13、凡穩(wěn)定的圓筒壁傳熱，熱通量為常數(shù)。(F)

14、維持膜狀沸騰操作，可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)。（F）

15、當(dāng)保溫材料的厚度加大時，內(nèi)外壁面的總溫度差增大，總的熱阻也增大，總

推動力與總阻力之比為定值，即導(dǎo)熱速率不變。（F）

16、蛇管換熱器是屬于間壁式換熱器的一種。（T）

四、簡答題

1、列管換熱器由哪幾個基本部分組成？各起什么作用？

答：主要由殼體、管束、管板和頂蓋（又稱封頭）等基部分組成。殼體和管束作為冷熱兩流體的滾動空間，通過管壁進(jìn)行換熱。管束安裝在管板上，通過管板使管束與殼體連成一體。頂蓋（封頭）上有管程流體進(jìn)出口，且有分程、密封，封頭可拆卸，便于管子清洗等作用。

2、提高傳熱系數(shù)時，為什么要著重提高給熱系數(shù)小的這一側(cè)?

解：當(dāng)忽略金屬壁面的導(dǎo)熱熱阻時，1/K=1/α若α

>>α

+1/α

+α

=(α

α+α

)/(α

α

)

，則α∴K≈α

即K接近α小的數(shù)值。

3、為什么工業(yè)換熱器的冷、熱流體的流向大多采用逆流操作?

答：逆流操作可以獲得較大的平均傳熱溫度差，從傳遞一致熱負(fù)荷言，須較小的傳熱面積，節(jié)省設(shè)備費(fèi)用。此外，逆流熱流體出口溫度T體進(jìn)口溫度t出口溫度t

T

對逆流就加熱劑或冷卻劑用量考慮，逆流操作費(fèi)小。

4、試述對流傳熱的機(jī)理?

答：熱流體流過管道時,在湍流主體中,流體猛烈攏動,形成漩渦,使質(zhì)點(diǎn)猛烈混合而交換熱量，溫度較均勻，幾乎不存在溫度梯度；但在緊靠管壁，有一層很薄的作層流滾動的流體層（層流底層），在這層薄層內(nèi)，熱量傳遞以導(dǎo)熱方式進(jìn)行，從微觀上言，是靠分子傳遞。由于流體的導(dǎo)熱系數(shù)很小，故熱阻絲要集中層流底層內(nèi)。對管內(nèi)層流滾動，熱量傳遞也是主要靠導(dǎo)熱。但由于溫度存在（軸向的，徑向的），有密度差，會引起質(zhì)點(diǎn)的對流，比較繁雜。

5、試分析對流傳熱系數(shù)的影響因素？

答：影響對流傳熱系數(shù)的因素有：d，u，ρ，μ，λ，cP

五、計算題

1、某廠在由177根φ25×2mm，長3m的鋼管構(gòu)成的單殼程單管程列管換熱器

內(nèi)，用132.9℃的飽和水蒸汽在管間冷凝，將管內(nèi)作湍流滾動的常壓乙烯氣體加熱。已知乙烯氣體流量為0.6kg/s，進(jìn)口溫度為20℃，在操作條件下的密度為1kg/m3，比熱為1.84kJ/kg.K，對流傳熱系數(shù)為53w/m2.K，飽和水蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)為8000w/m2.K，可忽略管壁及垢層熱阻。(1)確定乙烯氣體出換熱器時的溫度；(2)若乙烯氣體通過換熱器的壓降要求不超過0.01kgf/cm2，通過換熱器的總長度（包括局部阻力當(dāng)量長度）為5.5m，摩擦系數(shù)λ＝0.04，試確定該換熱器最多能允許通過多少kg/s的乙烯氣體?

解：（1）Q＝ｗcP(t2-t1)=0.6CP(t2-20)（1分）Q＝KAΔtm（1分）

Si＝ｎπｄiＬ＝177π×0.021×3=35.014m∵αi

＝2.02×105/（1548×3.14×0.05×76.8）＝10.82m(2分)（2）水溫升高(忽略物性變化)

傳熱面積S＝πｄｌ＝3.14×0.05×10.8＝1.7mQ'=KS△tm'其中Q'=5000/3600×4.19×10△tm'=[(110-25)+(110-t∴5000/3600×4.19×10解得t

'=56.4℃(3分)

(56.4-25)=1.83×10

w(2分)

')]/2=97.5-0.5t(t

(1分)(t2′-25)'(2分)

')，

'-25)=1548×1.7(97.5-0.5t

Q'=5000/3600×4.19×10

(Q-Q')/Q×100%==9.4%(1分)

8、有一列管換熱器，由φ25×2.5mm長為2m的26根鋼管組成。用120℃飽和水蒸汽加熱某冷液體，該液體走管內(nèi)，進(jìn)口溫度為25℃，比熱為1.76kJ/kg.K，流量為18600kg/h。管外蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)為1.1×104W/m2.K，管內(nèi)對流傳熱熱阻為管外蒸汽冷凝傳熱熱阻的6倍。求冷流體的出口溫度。（設(shè)換熱器的熱損失、管壁及兩側(cè)污垢熱阻均可略去不計）解：據(jù)題意Rsi≈Rso≈0b/λ≈0do/(αidi)＝6/αo(2分)

∴Ko＝1/（1/αo+do/(αidi)）＝1/（1/αo+6/αo）＝1.1×10/7＝1571.43W/m2.K(3分)So＝ｎπｄol＝26×3.14×0.025×2＝4.082m2(2分)T1＝120℃－－－→T2＝120℃（T1＝T2=T）t1＝25℃－－－→t2＝?℃(2分)

Q＝WccPc（t2－t1）＝KoSo（T-t1-T+t2）/ln（(T-t1