武漢大學(xué)熱量傳遞過程練習(xí)題2

1、11武漢大學(xué)熱量傳遞過程練習(xí)題（武漢大學(xué)熱量傳遞過程練習(xí)題（2）一、填空一、填空(7(7 小題小題, ,共共 1212 分分) ) 1 兩種流體通過間壁進(jìn)行換熱的過程，包括 間壁的導(dǎo)熱間壁的導(dǎo)熱 和 間壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱間壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱 的過程。2 某工廠根據(jù)工藝要求，熱流體進(jìn)口溫度應(yīng)為 300 ，出口溫度應(yīng)為 200 ,冷流體進(jìn)口溫度應(yīng)為80 ,出口溫度應(yīng)為 200 。顯然,在此工藝條件下, 不能不能 采用并流傳熱操作。3 在夾套式、套管式和列管式三種熱交換器中，單位體積的傳熱面積最小的是 夾套式夾套式 熱交換器，最大的是 列管式列管式 熱交換器。4 在間壁換熱器中要實(shí)現(xiàn)恒溫傳熱，則間壁一側(cè)

2、輸入的必定是 高溫飽和蒸氣高溫飽和蒸氣 ，另一側(cè)輸入的必定是低溫飽和液體低溫飽和液體。5 熱流體和冷流體在列管換熱器內(nèi)換熱,若冷流體傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)大于熱流體傳熱膜系數(shù), 則此時(shí)管壁溫度接近于 冷冷 流體溫度。6 為強(qiáng)化傳熱，人們?cè)O(shè)計(jì)了管外加翅片的換熱器。它適用于管內(nèi) 傳熱膜系數(shù)大傳熱膜系數(shù)大 ，而管外 傳熱膜系傳熱膜系數(shù)小數(shù)小 的情況.7 某間壁式換熱器傳熱面積為 2.5 m2，傳熱平均溫差為 45 K，傳熱速率為 9000 W，則該換熱器此時(shí)的總傳熱系數(shù)K= 8080 WmWm-2-2KK-1-1 。二、判斷題二、判斷題(3(3 小題小題, ,共共 6 6 分分) ) 1 當(dāng)選用多種絕熱材料時(shí)

3、，在耐熱性等條件允許時(shí)，為提高保溫效果，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的包扎在內(nèi)層。(錯(cuò)）2 冷熱兩流體經(jīng)間壁進(jìn)行定態(tài)換熱，若間壁兩側(cè)流體溫度均沿壁面而變化，且冷熱流體進(jìn)出口溫度均保持不變時(shí)，則逆流操作的傳熱平均溫度差比并流時(shí)的傳熱平均溫差大。（對(duì) ）3傳熱速率（也稱為熱流量）是指單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，傳熱速度（也稱熱通量或熱流密度）是指單位時(shí)間內(nèi)，單位傳熱面積所傳遞的熱量。對(duì)熱交換器而言，前者是表達(dá)該熱交換的傳熱能力，后者是表達(dá)該熱交換的傳熱強(qiáng)度。（對(duì) ）三、選擇三、選擇(6(6 小題小題, ,共共 1212 分分) ) 1 在下列換熱器中,單位體積的傳熱面積最大的通常是(C)A、套管式換熱器;B、夾套式換

4、熱器; C、板式換熱器;D、管殼式換器。2 雙層平壁的定態(tài)導(dǎo)熱，壁厚相同，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1和2，其對(duì)應(yīng)的溫度差分別為1和2，若12，則1和2的關(guān)系為（A ）A、12; C、 1=2; D、無法確定。3 在對(duì)流傳熱公式中,的物理意義是(B)A、冷(或熱)流體進(jìn)出口溫度差;B、固體壁面與冷(或熱)流體的溫度差;C、固體壁兩側(cè)的壁面溫度差;D、冷熱兩流體間的平均溫度差。4 在一列管式換熱器中用水冷卻列管內(nèi)的 CO2氣體，就整個(gè)換熱過程而言，熱阻主要存在于（ C ） A、CO2氣體的流動(dòng)主體中；B、金屬管壁中；C、CO2氣體與管壁間的層流底層中；D、水流與管壁間的層流底層中。5 在下列管殼式換熱

5、器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是( D)A、U 形管式換熱器; B、浮頭式換熱器; C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器。6 體現(xiàn)流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流傳熱過程影響的特征數(shù)（無因次準(zhǔn)數(shù)）是（C ） A、 努塞爾數(shù)； B、普朗特?cái)?shù)； C、雷諾數(shù)； D、格拉曉夫數(shù)。四、計(jì)算問答四、計(jì)算問答(7(7 小題小題, ,共共 7070 分分) ) 1 1 在傳熱面積為在傳熱面積為 2828 m m2 2的列管式換熱器中逆流換熱。熱流體進(jìn)口溫度為的列管式換熱器中逆流換熱。熱流體進(jìn)口溫度為 373373 K,K, 出口溫度為出口溫度為 323323 K K。冷

6、流體流量為冷流體流量為 1.81.8 kgskgs-1-1, , 比定壓熱容為比定壓熱容為 4.18104.18103 3 JkgJkg-1-1KK-1-1, , 進(jìn)口溫度為進(jìn)口溫度為 293293 K,K, 出口溫度為出口溫度為333333 K K。試求。試求:(1):(1)傳熱平均溫度差傳熱平均溫度差;(2);(2)換熱器的總傳熱系數(shù)。換熱器的總傳熱系數(shù)。12解 KW ，K=Wm-2K-12 2 在三層接觸良好的固體平壁中，進(jìn)行定態(tài)導(dǎo)熱，測(cè)得導(dǎo)熱速率為在三層接觸良好的固體平壁中，進(jìn)行定態(tài)導(dǎo)熱，測(cè)得導(dǎo)熱速率為，平壁的各壁面溫度分別為，平壁的各壁面溫度分別為T T1 1=900=900 ，T

7、T2 2=800=800 ，T T3 3=500=500 ，T T4 4=300=300 ，試求各平壁熱阻之比。，試求各平壁熱阻之比。解 ； ；則R1: R2: R3=:=1:3:2。3 3 某廠現(xiàn)有一個(gè)舊的列管式熱交換器某廠現(xiàn)有一個(gè)舊的列管式熱交換器, , 它由它由 1313 根根2525 mm2.5mm2.5 mmmm、長(zhǎng)為、長(zhǎng)為 1.51.5 mmmm 的鋼管組成。今擬的鋼管組成。今擬將它用來使將它用來使 350350 kghkgh-1-1常壓乙醇飽和蒸氣冷凝成飽和液體。冷卻水的進(jìn)口和出口溫度分別為常壓乙醇飽和蒸氣冷凝成飽和液體。冷卻水的進(jìn)口和出口溫度分別為 1515 和和3535 。已

8、算得基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)為。已算得基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)為 700700 WmWm-2-2KK-1-1, , 并查得常壓下乙醇的沸點(diǎn)為并查得常壓下乙醇的沸點(diǎn)為 78.378.3 , 其冷凝熱為其冷凝熱為 8.45108.45105 5 JJ kgkg-1-1。試計(jì)算該熱交換器能否滿足使用要求。試計(jì)算該熱交換器能否滿足使用要求。解(1)350 kgh-1的乙醇飽和蒸氣冷凝時(shí)放出的熱量為：=8.45105=8.22104 W(2)平均溫度差: =53.3 (3)所需的傳熱面積為: A=2.2 m(4)舊的熱交換器所能提供的傳熱面積為:A=3.140.0251.513=1.53 m2(

9、5) A A,故該熱交換器不能滿足使用要求。4 4 如附圖所示，有一平壁加熱爐。為減少熱損失，在加熱爐外壁包一層保溫層，其厚度為如附圖所示，有一平壁加熱爐。為減少熱損失，在加熱爐外壁包一層保溫層，其厚度為 350350 mmmm。已知保溫層外壁溫度已知保溫層外壁溫度T T3 3為為 3030 。在保溫層。在保溫層 5050 mmmm 深處測(cè)得溫度深處測(cè)得溫度T T2 2為為 6060 。試求加熱爐外壁溫度。試求加熱爐外壁溫度T T1 1。解已知：1=350 mm=0.35 m，2=50 mm=0.05 m T2=60，T3=30假設(shè)：該保溫材料平均導(dǎo)熱系數(shù)為，根據(jù)定態(tài)導(dǎo)熱過程的導(dǎo)熱速度： ，得

10、：，T1=240 5 5 如圖所示如圖所示, , 某無梯度內(nèi)循環(huán)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器主體的外壁溫度最高要達(dá)某無梯度內(nèi)循環(huán)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器主體的外壁溫度最高要達(dá) 500500 。為。為使外殼單位長(zhǎng)度的熱損失不大于使外殼單位長(zhǎng)度的熱損失不大于 600600 kJhkJh-1-1, , 內(nèi)層采用保溫磚內(nèi)層采用保溫磚, , 外層采用玻璃棉外層采用玻璃棉, , 保溫相鄰材料之間保溫相鄰材料之間接觸充分。保溫磚和玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)分別為接觸充分。保溫磚和玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)分別為=0.14=0.14 WmWm-1-1KK-1-1和和=0.07=0.07 WmWm-1-1KK-1-1。玻璃棉的。玻璃棉的耐熱溫度為耐熱溫度為 40

11、0400 ,玻玻璃棉的外層溫度為璃棉的外層溫度為 8080 ,試求試求: :保溫磚最小厚度以及此時(shí)相保溫磚最小厚度以及此時(shí)相應(yīng)的玻璃棉厚度。應(yīng)的玻璃棉厚度。解根據(jù)多層圓筒壁徑向的傳熱速率為常數(shù)，則按保溫磚層計(jì)算每小時(shí)單位長(zhǎng)度的熱損失：13 =1.695, r2=1.695r1=1.69550=85 mm故保溫磚的最小厚度=r2-r1=85-50=35 mm，同理按玻璃棉計(jì)算： ，r3=2.3385=198 mm則此時(shí)相應(yīng)的玻璃棉厚度.6 6 在逆流操作的列管式換熱器中在逆流操作的列管式換熱器中, , 用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為

12、2525 和和 5050 ?；瘜W(xué)制劑的質(zhì)量流量為。化學(xué)制劑的質(zhì)量流量為 1.251.25 kgskgs-1-1, , 比熱容為比熱容為 1.91.9 kJkgkJkg-1-1KK-1-1, , 密度為密度為 850850 kgmkgm-3-3, , 進(jìn)口和進(jìn)口和出口溫度分別為出口溫度分別為 8080 和和 4040 。換熱器的列管由。換熱器的列管由2525 mm2.5mm2.5 mmmm 鋼管組成鋼管組成, , 其導(dǎo)熱系數(shù)為其導(dǎo)熱系數(shù)為 4545 WmWm- -1 1KK-1-1。管程水側(cè)和殼程制劑側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為。管程水側(cè)和殼程制劑側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為 0.850.85 kWmkWm-2

13、-2KK-1-1和和 1.701.70 kWmkWm-2-2KK-1-1。若忽略不。若忽略不計(jì)污垢的熱阻計(jì)污垢的熱阻, , 試求換熱器所需的傳熱面積。試求換熱器所需的傳熱面積。解傳熱面積: A= ，=21.6 (亦即 21.6 K)，K=549 Wm-2K-1，=1.251.9103(80-40)=9.5104 WA=8.0 m2。7 7 某廠利用反應(yīng)后產(chǎn)物的余熱加熱未反應(yīng)的原料。產(chǎn)物的初溫為某廠利用反應(yīng)后產(chǎn)物的余熱加熱未反應(yīng)的原料。產(chǎn)物的初溫為 500500 K,K, 比熱容為比熱容為 1.41.4 kJkgkJkg-1-1KK- -1 1。原料的初溫為。原料的初溫為 300300 K,K,

14、 要求預(yù)熱到要求預(yù)熱到 400400 K,K, 其比定壓熱容為其比定壓熱容為 1.11.1 kJkgkJkg-1-1KK-1-1。兩種流體的質(zhì)量流。兩種流體的質(zhì)量流量均為量均為 18001800 kghkgh-1-1?，F(xiàn)欲采用列管式換熱器進(jìn)行逆流操作。現(xiàn)欲采用列管式換熱器進(jìn)行逆流操作, , 若傳熱總系數(shù)為若傳熱總系數(shù)為 5050 WmWm-2-2KK-1-1, , 試計(jì)算試計(jì)算: :(1)(1)傳熱速率傳熱速率;(2);(2)傳熱過程的平均溫度差傳熱過程的平均溫度差;(3);(3)熱交換器所需的傳熱面積。熱交換器所需的傳熱面積。解(1)傳熱速率:=0.51.1103(400300)=5.510

15、4 W (2)平均溫度溫差:T2 =T1=500,=110.5K(3)傳熱面積:=9.9610 m2。09 熱量傳遞練習(xí)題熱量傳遞練習(xí)題 3一、填空一、填空(4(4 小題小題, ,共共 6 6 分分) ) 1 兩種流體通過間壁進(jìn)行換熱的過程，包括 間壁的導(dǎo)熱間壁的導(dǎo)熱 和 間壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱間壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱 的過程。2 為強(qiáng)化傳熱，人們?cè)O(shè)計(jì)了管外加翅片的換熱器。它適用于管內(nèi) 傳熱膜系數(shù)大傳熱膜系數(shù)大 ，而管外 傳熱膜系傳熱膜系數(shù)小數(shù)小 的情況。3 將厚 10 mm 某種材料平板，置于冷熱兩個(gè)表面之間，熱面以 100 Wm2的速度加熱，維持此平板熱側(cè)表面溫度 573 K，冷側(cè)表面溫度 373

16、K。這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)= 0.0050.005 Wm1 K1144管內(nèi)用水作冷卻劑冷凝管外水蒸氣,若要強(qiáng)化傳熱,應(yīng)設(shè)法增大管 內(nèi)內(nèi) 側(cè)的傳熱膜系數(shù)才比較有效。二、選擇二、選擇(7(7 小題小題, ,共共 1414 分分) ) 1 目前我國化工企業(yè)中使用得最廣泛的換熱器是( D D )A、夾套式換熱器; B、翅片式換熱器;C、螺旋板式換熱器;D、列管式換熱器。2 在下列換熱器中,單位體積的傳熱面積最大的通常是( C C )A、套管式換熱器;B、夾套式換熱器; C、板式換熱器; D、管殼式換器。3 在一個(gè)單程列管式換熱器中,殼程內(nèi)通以 20 左右的水,用來冷卻管程中流經(jīng)的 200 的熱空氣。經(jīng)實(shí)測(cè)

17、,空氣對(duì)管壁的傳熱膜系數(shù)=5.0 Wm2K1,管壁對(duì)水的傳熱膜系數(shù)=400 Wm2K1。管壁為碳鋼,壁厚 3 mm,碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)=50 Wm1K1?，F(xiàn)欲強(qiáng)化該傳熱過程,最合理的措施是( D D )A、將原換熱器換成一個(gè)傳熱面積更大的換熱器;B、將內(nèi)管由鋼管改為銅管;C、增大殼程中水的流速；D、增大管程中空氣的流速。4 不同流體的傳熱膜系數(shù)相差很大。假設(shè)氣體被加熱或冷卻時(shí)的傳熱膜系數(shù)為Wm2K1，液體被加熱或冷卻的傳熱膜系數(shù)為2 Wm2K1,飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)為3 Wm2K1，則其大小順序?yàn)椋― D）A、32； B、23；C、32； D、23。5 在列管式換熱器中，用飽和水蒸氣加熱空

18、氣。下面甲、乙兩種說法何者合理？（ A A ）甲 傳熱管的壁溫將接近加熱水蒸氣的溫度；乙 換熱器總傳熱系數(shù)將接近空氣側(cè)的傳熱膜系數(shù)。A、甲、乙均合理； B、甲、乙均不合理；C、甲合理，乙不合理； 、甲不合理，乙合理.6 在下列管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是( D D )A、U 形管式換熱器; B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器; D、固定管板式換熱器7.有一列管式換熱器,管程中通過冷卻水以冷凝殼程中通入的有機(jī)物蒸氣。根據(jù)實(shí)際需要,現(xiàn)準(zhǔn)備將該換熱器管程由單程改為雙程。流經(jīng)物料的流量和進(jìn)口溫度均不變,下列各種現(xiàn)象中,哪一種不會(huì)發(fā)生?(B B )A

19、、管程中水的流速增大;B、冷卻水的出口溫度降低;C、換熱器的總傳熱系數(shù)增加;D、殼程中冷凝下來的有機(jī)物出口溫度降低。三、計(jì)算問答三、計(jì)算問答(8(8 小題小題, ,共共 8080 分分) ) 1 1 在傳熱面積為在傳熱面積為 2828 m m2 2的列管式換熱器中逆流換熱。熱流體進(jìn)口溫度為的列管式換熱器中逆流換熱。熱流體進(jìn)口溫度為 373373 K,K, 出口溫度為出口溫度為 323323 K K。冷流體流量為冷流體流量為 1.81.8 kgskgs-1-1, , 比定壓熱容為比定壓熱容為 4.18104.18103 3 JkgJkg-1-1KK-1-1, , 進(jìn)口溫度為進(jìn)口溫度為 29329

20、3 K,K, 出口溫度為出口溫度為333333 K K。試求。試求:(1):(1)傳熱平均溫度差傳熱平均溫度差;(2);(2)換熱器的總傳熱系數(shù)。換熱器的總傳熱系數(shù)。解解 ， KW，K=Wm-2K-12 2在一內(nèi)管為在一內(nèi)管為1919 mm2mm2 mmmm 的套管換熱器中的套管換熱器中, , 熱流體在管外流動(dòng)熱流體在管外流動(dòng), , 其進(jìn)、出口溫度分別為其進(jìn)、出口溫度分別為 8585 和和4545 , 傳熱膜系數(shù)為傳熱膜系數(shù)為 50005000 WmWm-2-2KK-1-1。冷流體在管內(nèi)流動(dòng)。冷流體在管內(nèi)流動(dòng), , 其進(jìn)、出口溫度分別為其進(jìn)、出口溫度分別為 1515 和和 5050 , 傳熱膜

21、系數(shù)為傳熱膜系數(shù)為 5050 WmWm-2-2KK-1-1, , 質(zhì)量流量為質(zhì)量流量為 2020 kghkgh-1-1, , 比定壓熱容為比定壓熱容為 1.01.0 kJkgkJkg-1-1KK-1-1。冷熱流體呈。冷熱流體呈逆流流動(dòng)。若換熱器的熱損失及管壁及垢層熱阻均忽略不計(jì)逆流流動(dòng)。若換熱器的熱損失及管壁及垢層熱阻均忽略不計(jì), , 試求換熱器管長(zhǎng)為多少米試求換熱器管長(zhǎng)為多少米? ?解=1.0103(50-15)=194 W，=KA=K15式中：K=49.5 Wm-2K-1，=85-50=35 , =45-15=30 =32.5 ,即=32.5 K，由此得：l=2.3 m3 3 在合成氨工業(yè)

22、中在合成氨工業(yè)中, ,某工段采用列管式熱交換器將質(zhì)量流量為某工段采用列管式熱交換器將質(zhì)量流量為 3.5103.5103 3 kghkgh-1-1的熱水從的熱水從 100100 冷卻冷卻到到 6060 。已知。已知: :冷卻水進(jìn)口溫度為冷卻水進(jìn)口溫度為 1515 ,出口溫度為出口溫度為 5050 ,總傳熱系數(shù)為總傳熱系數(shù)為 1.2101.2103 3 WmWm-2-2KK-1-1, ,水在水在15155050 時(shí)的平均比定壓熱容為時(shí)的平均比定壓熱容為 4.154.15 kJkgkJkg-1-1KK-1-1, ,在在 6060100100 時(shí)的平均比定壓熱容為時(shí)的平均比定壓熱容為 4.204.20

23、 kJkgkJkg-1-1KK-1-1, ,試求試求:(1):(1)冷卻水耗用量冷卻水耗用量;(2);(2)兩種流體作逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差和所需的熱交換面積兩種流體作逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差和所需的熱交換面積;(3);(3)兩兩種流體作并流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差和所需的熱交換面積。種流體作并流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差和所需的熱交換面積。解（1）qm，1cp1（T1-T2）=qm，2cp2（T1-T2），（2）逆流：，qm，1cp1（T1-T2）=KA（3）并流：，4 4 位于北方的一個(gè)礦區(qū)，冬天最低氣溫可達(dá)零下位于北方的一個(gè)礦區(qū)，冬天最低氣溫可達(dá)零下 6060 ，其水源全部為厚冰所覆蓋。為解決供水，在，

24、其水源全部為厚冰所覆蓋。為解決供水，在湖邊裝了一個(gè)浮動(dòng)泵裝置。進(jìn)水管在冰面以下，出水管用外徑湖邊裝了一個(gè)浮動(dòng)泵裝置。進(jìn)水管在冰面以下，出水管用外徑 125125 mmmm，壁厚，壁厚 9 9 mmmm 的鋼管接到的鋼管接到 5 5 kmkm 外外的小鎮(zhèn)上的貯水池內(nèi)，管外包以的小鎮(zhèn)上的貯水池內(nèi)，管外包以 5 5 cmcm 厚的聚氨酯泡沫塑料作絕熱層。水在管內(nèi)的平均體積流量為厚的聚氨酯泡沫塑料作絕熱層。水在管內(nèi)的平均體積流量為 67.567.5 LminLmin-1-1。若冰面以下湖水溫度為。若冰面以下湖水溫度為 2.52.5 ，泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)為，泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.030.03 WmW

25、m11KK11，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為為 4949 WmWm11KK11，試問：在輸水過程中是否會(huì)結(jié)冰？（水的比定壓熱容可取，試問：在輸水過程中是否會(huì)結(jié)冰？（水的比定壓熱容可取 4.184.18 kJkgkJkg11KK11）。）。解（1）管路中單位時(shí)間的熱損失：（2）單位時(shí)間流出的水在損失上述熱量后溫度下降量為： 出口時(shí)水溫為 0.37 ,還不致于結(jié)冰。165 5 在一定態(tài)操作的換熱器中，用在一定態(tài)操作的換熱器中，用 373373 K K 的飽和水蒸氣將某溶液從的飽和水蒸氣將某溶液從 293293 K K 加熱到加熱到 353353 K K。溶液的流量為。溶液的流量為10001000

26、kghkgh-1-1，平均比定壓熱容為，平均比定壓熱容為 3.563.56 kJkgkJkg-1-1KK-1-1。水蒸氣冷凝成同溫度的飽和水排出，水蒸氣冷。水蒸氣冷凝成同溫度的飽和水排出，水蒸氣冷凝熱為凝熱為 2258.42258.4 kJkgkJkg-1-1。換熱器向四周的散熱速率為。換熱器向四周的散熱速率為 1000010000 kJhkJh-1-1，計(jì)算所需的加熱水蒸氣用量。，計(jì)算所需的加熱水蒸氣用量。解溶液輸入熱能速率：=qm,1cp,2(T1-T2)=10003.56(353-293)，飽和蒸氣輸出熱能速率：=qm,1r=2258.4qm,1 kJh-1，換熱器散熱速率：由熱能衡算，

27、得：， 2258.4qm,1=2.136105+10000，由此解得水蒸氣用量：qm,1=99 kgh-1。6 6 在一傳熱面積為在一傳熱面積為 300300 m m2 2的單程列管換熱器中的單程列管換熱器中, , 300300 的原料氣流過殼方被加熱到的原料氣流過殼方被加熱到 430430 , 反應(yīng)反應(yīng)后后 550550 的熱氣體作為加熱介質(zhì)在管方流動(dòng)。冷熱兩種氣體呈逆流流動(dòng)的熱氣體作為加熱介質(zhì)在管方流動(dòng)。冷熱兩種氣體呈逆流流動(dòng), , 流量均為流量均為 1.00101.00104 4 kghkgh-1-1, , 平均比定壓熱容均為平均比定壓熱容均為 1.051.05 kJkgkJkg-1-1

28、KK-1-1。如果換熱器的熱損失按殼方氣體實(shí)際獲得熱量的。如果換熱器的熱損失按殼方氣體實(shí)際獲得熱量的 10%10%估算估算, , 試求該傳熱過程的總傳熱系數(shù)。試求該傳熱過程的總傳熱系數(shù)。解由冷氣體一側(cè)計(jì)算傳熱速率: =+ ,=0.1, =+=1.1 =1.11.05103(430-300)=4.17105 W，由熱氣體一側(cè)計(jì)算傳熱速率: =4.17105=1.05103(550-T2)，解得: T2=407 ，=23; B、 231; C、 321; D、 213.182 對(duì)于兩層平壁的一維定常態(tài)導(dǎo)熱過程，若第一層的溫差1大于第二層的溫差2，則第一層的熱阻R1與第二層的熱阻R2的關(guān)系為（D D

29、）A、R1= R2； B、RR2。3 評(píng)價(jià)熱交換器結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)之一,是單位體積內(nèi)傳熱面積的大小。工業(yè)上常用的熱交換器中,該項(xiàng)指標(biāo)最差的是(C C)A、管殼式熱交換器; B.套管式熱交換器; C.夾套式熱交換器;D、蛇管式熱交換器4目前我國化工企業(yè)中使用得最廣泛的換熱器是(D D)A、夾套式換熱器; B、翅片式換熱器; C、螺旋板式換熱器; D、列管式換熱器。5 常溫下，鋼、不銹鋼、水和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)分別為（ A A ）A、45 Wm1K1 ,15 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 和 0.026 Wm1K1 ;B、0.6 Wm1K1 ,0.026 Wm1K1 ,45 Wm1K1 和 15

30、 Wm1K1 ;C、0.026 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 ,15 Wm1K1 和 45 Wm1K1 ；D、15 Wm1K1 ,45 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 和 0.026 Wm1K1 . 6 在一列管式換熱器中用水冷卻列管內(nèi)的 CO2氣體，就整個(gè)換熱過程而言，熱阻主要存在于（C C）A、CO2氣體的流動(dòng)主體中；B、金屬管壁中；C、CO2氣體與管壁間的層流底層中；D、水流與管壁間的層流底層中。7 在下列管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是(D D)A、U 形管式換熱器; B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器。8

31、在換熱器中，間壁任一側(cè)的對(duì)流傳熱速率=推動(dòng)力/阻力，其中推動(dòng)力是指（D D ）A、兩相流體溫度差（T T）;B、冷流體進(jìn)出口溫度差（T2-T1）; C、熱流體進(jìn)出口溫度差（T2-T1）;D、流體主體溫度和管壁溫度差（T TW）或（TW T）。9冷熱兩流體在逆流換熱時(shí),冷流體的出口極限溫度可能是(B B)。A、等于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;B、低于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;C、高于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;D、遠(yuǎn)高于熱流體的進(jìn)口溫度10在間壁式換熱器中，若冷、熱兩種流體均無相變，并進(jìn)、出口溫度一定，在相同的傳熱速率時(shí)，逆流時(shí)的傳熱面積A和并流時(shí)的傳熱面積A之間的關(guān)系為（ C C ）A、A =A；

32、 B、AA； C、A; B、; C、; D、。4 常溫下，鋼、不銹鋼、水和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)分別為（A A）A、45 Wm1K1 ,15 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 和 0.026 Wm1K1 ;B、0.6 Wm1K1 ,0.026 Wm1K1 ,45 Wm1K1 和 15 Wm1K1 ;C、0.026 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 ,15 Wm1K1 和 45 Wm1K1 ；D、15 Wm1K1 ,45 Wm1K1 ,0.6 Wm1K1 和 0.026 Wm1K1 . 5 在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的傳熱膜系數(shù)為1，水的傳熱膜系數(shù)為2，飽和水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為3，則有（

33、C C）A、123; B 231; C 321; D 213.6 熱量傳遞的基本方式為（D D ）A、蒸氣的冷凝；B、液體的沸騰；C、冷、熱流體的混合；D、傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。7 評(píng)價(jià)熱交換器結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)之一,是單位體積內(nèi)傳熱面積的大小。工業(yè)上常用的熱交換器中,該項(xiàng)指標(biāo)最差的是(C C)A、管殼式熱交換器; B、套管式熱交換器; C、夾套式熱交換器;D、蛇管式熱交換器8 對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器,已知一側(cè)傳熱膜系數(shù) Wm2K1,另一側(cè)傳熱膜系數(shù) Wm2K1,管壁熱阻很小,那么要提高傳熱總系數(shù),最有效的措施是(A A)A、設(shè)法增大的值;B、設(shè)法同時(shí)增大和的值;C、設(shè)法增大的值;D、改用導(dǎo)

34、熱系數(shù)大的金屬管9 在下列管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是(D D)A、U 形管式換熱器;B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器10不同流體的傳熱膜系數(shù)相差很大。假設(shè)氣體被加熱或冷卻時(shí)的傳熱膜系數(shù)為 Wm2K1，液體被加熱或冷卻的傳熱膜系數(shù)為2 Wm2K1,飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)為3 Wm2K1，則其大小順序?yàn)椋― D） A、32；B、23；C、32；D、2 A,可行。2 2 用套管式熱交換器以用套管式熱交換器以 363363 K K 的熱水將的熱水將 303303 K K 的油預(yù)熱到的油預(yù)熱到 343343 K K。熱

35、水和油的流量分別為每小時(shí)。熱水和油的流量分別為每小時(shí) 1.51.5 噸和噸和 0.90.9 噸噸, , 熱水和油的比定壓熱容分別為熱水和油的比定壓熱容分別為 4.24.2 10103 3 JJ kgkg-1-1KK-1-1和和 2.5102.5103 3 JJ kgkg-1-1KK-1-1。試。試求求:(1):(1)熱水的出口溫度熱水的出口溫度;(2);(2)當(dāng)傳熱系數(shù)為當(dāng)傳熱系數(shù)為 300300 WmWm-2-2KK-1-1時(shí)時(shí), , 在逆流操作方式下在逆流操作方式下, , 熱交換器所需的傳熱交換器所需的傳熱面積。熱面積。解（1）由熱量衡算可得:=，即:2.5103(343-303)= 4.

36、2103(363-T2) 解得: T2=348.7 K（2）由傳熱速率基本方程可求得其傳熱面積:=31.1 K，=2.5103(343-303)=2.5104 W A=2.68 m2。3 3 在逆流操作的列管式換熱器中在逆流操作的列管式換熱器中, , 用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為 2525 和和 5050 ; 制劑比定壓熱容為制劑比定壓熱容為 1.91.9 kJkgkJkg-1-1KK-1-1, , 密度為密度為 850850 kgmkgm-3-3, , 進(jìn)口和出口溫度分別為進(jìn)口和出口溫度分別為 8080 和和 4040 。換熱器

37、的列管由。換熱器的列管由2525 mm2.5mm2.5 mmmm 鋼管組成。管程水一側(cè)和殼程制劑一側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為鋼管組成。管程水一側(cè)和殼程制劑一側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為0.850.85 kWmkWm-2-2KK-1-1和和 1.701.70 kWmkWm-2-2KK-1-1。污垢熱阻可忽略不計(jì)。若傳熱面積為。污垢熱阻可忽略不計(jì)。若傳熱面積為 9 9 m m2 2, , 試求化學(xué)制劑的試求化學(xué)制劑的質(zhì)量流量。質(zhì)量流量。解=21.6 ；K=549 Wm-2K-1=，=1.4 kgs-1=5.1103 kgh-14 4 在一列管式換熱器中進(jìn)行冷、熱流體的熱交換在一列管式換熱器中進(jìn)行冷、熱流體的熱交

38、換, , 并采用逆流操作。熱流體的進(jìn)、出口溫度分別為并采用逆流操作。熱流體的進(jìn)、出口溫度分別為120120 和和 7070 ,冷流體的進(jìn)、出口溫度分別為冷流體的進(jìn)、出口溫度分別為 2020 和和 6060 。該換熱器使用一段時(shí)間后。該換熱器使用一段時(shí)間后, ,由于污垢熱由于污垢熱阻的影響阻的影響, ,熱流體的出口溫度上升至熱流體的出口溫度上升至 8080 。設(shè)冷、熱流體的流量、進(jìn)出口溫度及物性均保持不變。設(shè)冷、熱流體的流量、進(jìn)出口溫度及物性均保持不變, ,試求試求: :污污垢層熱阻占原總熱阻的百分比垢層熱阻占原總熱阻的百分比? ?23解由冷、熱流體的熱量衡算：（無污垢），（有污垢），得：，則；

39、無污垢時(shí)：（60+50）=55 有污垢時(shí)：（68+60）=64 ，又：，即：，則，則污垢熱阻占原總電阻百分比為：。5 5 在一套管換熱器中在一套管換熱器中, , 用飽和水蒸氣將內(nèi)管內(nèi)作湍流流動(dòng)的空氣加熱用飽和水蒸氣將內(nèi)管內(nèi)作湍流流動(dòng)的空氣加熱, , 則此時(shí)的總傳熱系數(shù)近似等則此時(shí)的總傳熱系數(shù)近似等于空氣的傳熱膜系數(shù)。今要求空氣質(zhì)量流量增加三倍于空氣的傳熱膜系數(shù)。今要求空氣質(zhì)量流量增加三倍, , 而保持空氣進(jìn)出口溫度不變而保持空氣進(jìn)出口溫度不變, , 若空氣的物性數(shù)若空氣的物性數(shù)據(jù)和換熱器內(nèi)管直徑不變據(jù)和換熱器內(nèi)管直徑不變, , 試問換熱器傳熱管的長(zhǎng)度應(yīng)增加多少倍試問換熱器傳熱管的長(zhǎng)度應(yīng)增加多少

40、倍? ?解空氣質(zhì)量流量為時(shí), 傳熱速率: = 空氣質(zhì)量流量為=4時(shí), 傳熱速率:=4= 由此可得:=4,=40.8(因?yàn)镽e0.8)，K =40.8=3.03 K；=1.32管子需再增長(zhǎng) 32%。09 熱量傳遞練習(xí)題熱量傳遞練習(xí)題 6一、填空一、填空(10(10 小題小題, ,共共 2020 分分) ) 1 生產(chǎn)中用水蒸氣對(duì)夾套式反應(yīng)釜加熱時(shí)，水蒸氣進(jìn)口應(yīng)在夾套 上上 部，而冷凝水則由其下下部排出；當(dāng)用冷卻水冷卻時(shí)，冷卻水進(jìn)口應(yīng)在夾套 下下 部，而冷卻水出口應(yīng)在夾套 上上 部。2 列舉四種工業(yè)上常用的間壁式熱交換器： 套管式熱交換器套管式熱交換器、蛇管式熱交換器蛇管式熱交換器 、 夾套式熱交換

41、器夾套式熱交換器 、列管式熱交換器；列管式熱交換器； 板式熱交換器板式熱交換器 。3 流體需要加熱到 100180 的溫度范圍時(shí),最適宜的加熱劑是 飽和水蒸氣飽和水蒸氣 ; 流體需要冷卻到3080 的溫度范圍時(shí),最適宜的冷卻劑是 冷水冷水 。4 用飽和水蒸氣加熱空氣，換熱器壁面的溫度更接近 飽和水蒸氣飽和水蒸氣 的溫度，總傳熱系數(shù)近似等于空空氣氣 的傳熱膜系數(shù)。若要提高傳熱效率，應(yīng)當(dāng)改善 空氣空氣 一側(cè)的傳熱條件。5 某水蒸氣管道擬用同樣厚度的石棉泥（=0.15 Wm1K1 ）和礦渣棉（=0.07Wm1K1）作保溫材料，為了減少熱損失， 石棉泥石棉泥 應(yīng)包扎在外層。6 某間壁式換熱器傳熱面積為

42、 2.5 m2，傳熱平均溫差為 45 K，傳熱速率為 9000 W，則該換熱器此時(shí)的總傳熱系數(shù)K= 8080 WmWm-2-2KK-1-1 。7 在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行冷、熱流體流動(dòng)通道的選擇時(shí), 通常應(yīng)使腐蝕性流體走 管管 程。8 用飽和蒸汽的冷凝來加熱冷流體，冷熱流體的進(jìn)出口溫度不變，以逆流和并流兩種方式進(jìn)行間壁換熱，逆流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差為，并流時(shí)為，其大小為 。249 管內(nèi)用水作冷卻劑冷凝管外水蒸氣,若要強(qiáng)化傳熱,應(yīng)設(shè)法增大管 內(nèi)內(nèi) 側(cè)的傳熱膜系數(shù)才比較有效。10在加熱或冷卻時(shí)，若單位時(shí)間傳遞的熱量一定，則在同一換熱設(shè)備中，采用逆流操作比并流操作，加熱劑或冷卻劑的用量要 少少 。若單位時(shí)間傳

43、遞的熱量一定，加熱劑或冷卻劑的用量也一定，則逆流操作所需換熱設(shè)備的傳熱面積要比并流操作的 小小 。二、判斷題二、判斷題(5(5 小題小題, ,共共 1010 分分) ) 1當(dāng)在定常狀態(tài)下,變溫傳熱是指?jìng)鳠崦嫔细鼽c(diǎn)溫度既不隨時(shí)間變化,也不隨傳熱面位置而變化的傳熱過程（錯(cuò)錯(cuò)）2當(dāng)選用多種絕熱材料時(shí)，在耐熱性等條件允許時(shí)，為提高保溫效果，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的包扎在內(nèi)層(錯(cuò)錯(cuò)）3 對(duì)于同一種保溫材料，其堆積密度越小保溫越有利（對(duì)對(duì)）4 導(dǎo)熱系數(shù)與傳熱膜系數(shù)，都是物質(zhì)的物理性質(zhì).（錯(cuò)錯(cuò)）5 傳熱速率（也稱為熱流量）是指單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，傳熱速度（也稱熱通量或熱流密度）是指單位時(shí)間內(nèi)，單位傳熱面積所傳遞的

44、熱量。對(duì)熱交換器而言，前者是表達(dá)該熱交換的傳熱能力，后者是表達(dá)該熱交換的傳熱強(qiáng)度。（ 對(duì)對(duì)）三、選擇三、選擇(10(10 小題小題, ,共共 2020 分分) ) 1 空氣、水和鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1與2和3，其大小順序?yàn)椋?B B ）A、 123; B、 1231;D、 231.2 對(duì)于兩層平壁的一維定常態(tài)導(dǎo)熱過程，若第一層的溫差1大于第二層的溫差2，則第一層的熱阻R1與第二層的熱阻R2的關(guān)系為（ D D） A、R1= R2； B、RR2。3 熱量傳遞的基本方式為（D D）A.蒸氣的冷凝;B.液體的沸騰;C.冷、熱流體的混合;D.傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射4 在下列換熱器中,單位體積的傳熱面積最大的通

45、常是( C C )A、套管式換熱器; B、夾套式換熱器; C、板式換熱器; D、管殼式換器。5 對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器,已知一側(cè)傳熱膜系數(shù) Wm2K1,另一側(cè)傳熱膜系數(shù) Wm2K1,管壁熱阻很小,那么要提高傳熱總系數(shù),最有效的措施是(A A)A、設(shè)法增大的值;B、設(shè)法同時(shí)增大和的值;C、設(shè)法增大的值;D、改用導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬管6.在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的傳熱膜系數(shù)為1，水的傳熱膜系數(shù)為2，飽和水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為3，則有（C C）A、123; B、 231; C、 321; D、213.7有一列管式換熱器,管程中通過冷卻水以冷凝殼程中通入的有機(jī)物蒸氣。根據(jù)實(shí)際需要,現(xiàn)

46、準(zhǔn)備將該換熱器管程由單程改為雙程。流經(jīng)物料的流量和進(jìn)口溫度均不變,下列各種現(xiàn)象中,哪一種不會(huì)發(fā)生?(B B)A、管程中水的流速增大;B、冷卻水的出口溫度降低;C、換熱器的總傳熱系數(shù)增加;D、殼程中冷凝下來的有機(jī)物出口溫度降低。8 兩種流體通過間壁進(jìn)行熱交換時(shí)，在定態(tài)操作條件下，并流操作與逆流操作的平均溫度差不一樣的只是發(fā)生在( A A ) A、兩種流體均發(fā)生變溫的情況下;B、兩流體均不變溫的情況下;C、甲流體變溫而乙流體不變溫的情況下;D、甲流體不變溫而乙流體變溫的情況下。9 在管殼式換熱器中進(jìn)行冷熱流體流動(dòng)通道的選擇時(shí),在下列情況中,宜走殼程的流體通常是( C C )A、腐蝕性流體; B、壓

47、力高的流體; C、飽和水蒸氣;D、易結(jié)垢的流體。10在某換熱器內(nèi)，熱流體的進(jìn)口溫度為 400 K，出口溫度為 300 K；冷卻水的進(jìn)口溫度為 280 K，出口溫度為 290 K。并流時(shí)，對(duì)數(shù)平均溫差為 (C C） A、130 K； B、65 K；C、44.3 K； D、52.8 K25四、計(jì)算問答四、計(jì)算問答(5(5 小題小題, ,共共 5050 分分) ) 1 1 有一列管式換熱器有一列管式換熱器, , 熱流體初溫為熱流體初溫為 500500 K,K, 終溫度為終溫度為 420420 K,K, 被加熱的物料初溫為被加熱的物料初溫為 300300 K,K, 終溫為終溫為400400 K,K,

48、并采用逆流操作。已知并采用逆流操作。已知: : 總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)K K=1000=1000 WmWm-2-2KK-1-1, , 冷流體質(zhì)量流量為冷流體質(zhì)量流量為 1111 kgskgs-1-1, , 冷冷流體比定壓熱容為流體比定壓熱容為 1.01.0 kJkgkJkg-1-1- -KK-1-1, , 試求該熱交換器的傳熱面積。試求該熱交換器的傳熱面積。解解=，=111.0103(400300)=1.1106 W，=110 K K=1000 Wm-2K-1 A=10 m2。2 2 某敞口蒸發(fā)器的傳熱面積為某敞口蒸發(fā)器的傳熱面積為 6 6 m m2 2, , 用用 140140 的飽和水蒸氣加

49、熱器內(nèi)的水溶液進(jìn)行蒸發(fā)操作。已知的飽和水蒸氣加熱器內(nèi)的水溶液進(jìn)行蒸發(fā)操作。已知該水溶液的沸點(diǎn)為該水溶液的沸點(diǎn)為 105105 , 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為 582582 WmWm-2-2KK-1-1, , 105105 水的氣化熱為水的氣化熱為 2.252.25 10106 6 JJ kgkg-1-1。若將此水溶液預(yù)熱至沸后再放入器內(nèi)蒸發(fā)。若將此水溶液預(yù)熱至沸后再放入器內(nèi)蒸發(fā), , 并不計(jì)熱損失并不計(jì)熱損失, , 試求每小時(shí)蒸發(fā)的水量。試求每小時(shí)蒸發(fā)的水量。解解蒸發(fā)器的傳熱速率為：=5826(140-105)=1.22105 W，因不計(jì)熱損失,則: =，故每小時(shí)蒸發(fā)水量為:=0

50、.0542 kgs-1=195 kgh-1。3 3 采用列管式熱交換器將苯的飽和蒸氣冷凝為同溫度的液體采用列管式熱交換器將苯的飽和蒸氣冷凝為同溫度的液體( (苯的沸點(diǎn)為苯的沸點(diǎn)為 80.180.1 )。冷卻水的進(jìn)、出。冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為口溫度分別為 2020 和和 4545 , 其質(zhì)量流量為其質(zhì)量流量為 28002800 kghkgh-1-1, , 水的比定壓熱容為水的比定壓熱容為 4.18104.18103 3 JJ kgkg- -1 1KK-1-1。列管為。列管為1919 mm2mm2 mmmm 的鋼管的鋼管 1919 根根, , 并已知基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)為并已知基于管子

51、外表面積的總傳熱系數(shù)為 10001000 WmWm-2-2KK- -1 1。試計(jì)算。試計(jì)算:(1):(1)傳熱速率傳熱速率;(2);(2)列管長(zhǎng)度。列管長(zhǎng)度。解解（1）傳熱速率:=4.18103(45-20)=8.13104 W(2) 傳熱面積:=47.6 ，A=1.71 m2(3) 管長(zhǎng):L=1.5 m。4 4 某廠利用反應(yīng)后產(chǎn)物的余熱加熱未反應(yīng)的原料。產(chǎn)物的初溫為某廠利用反應(yīng)后產(chǎn)物的余熱加熱未反應(yīng)的原料。產(chǎn)物的初溫為 500500 K,K, 比熱容為比熱容為 1.41.4 kJkgkJkg-1-1KK- -1 1。原料的初溫為。原料的初溫為 300300 K,K, 要求預(yù)熱到要求預(yù)熱到 4

52、00400 K,K, 其比定壓熱容為其比定壓熱容為 1.11.1 kJkgkJkg-1-1KK-1-1。兩種流體的質(zhì)量流。兩種流體的質(zhì)量流量均為量均為 18001800 kghkgh-1-1?，F(xiàn)欲采用列管式換熱器進(jìn)行逆流操作?，F(xiàn)欲采用列管式換熱器進(jìn)行逆流操作, , 若傳熱總系數(shù)為若傳熱總系數(shù)為 5050 WmWm-2-2KK-1-1, , 試計(jì)算試計(jì)算: :(1)(1)傳熱速率傳熱速率;(2);(2)傳熱過程的平均溫度差傳熱過程的平均溫度差;(3);(3)熱交換器所需的傳熱面積。熱交換器所需的傳熱面積。解解(1)傳熱速率:=0.51.1103(400300)=5.5104 W(2)平均溫度溫差

53、:T2=T1 =500 =110.5 K(3)傳熱面積:=9.9610 m2。265 5 在逆流操作的列管式換熱器中在逆流操作的列管式換熱器中, , 用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為 2525 和和 5050 ?；瘜W(xué)制劑的質(zhì)量流量為?；瘜W(xué)制劑的質(zhì)量流量為 1.251.25 kgskgs-1-1, , 比熱容為比熱容為 1.91.9 kJkgkJkg-1-1KK-1-1, , 密度為密度為 850850 kgmkgm-3-3, , 進(jìn)口和進(jìn)口和出口溫度分別為出口溫度分別為 8080 和和 4040 。換熱器的列管由。換熱器的列管由252

54、5 mm2.5mm2.5 mmmm 鋼管組成鋼管組成, , 其導(dǎo)熱系數(shù)為其導(dǎo)熱系數(shù)為 4545 WmWm- -1 1KK-1-1。管程水側(cè)和殼程制劑側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為。管程水側(cè)和殼程制劑側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為 0.850.85 kWmkWm-2-2KK-1-1和和 1.701.70 kWmkWm-2-2KK-1-1。若忽略不。若忽略不計(jì)污垢的熱阻計(jì)污垢的熱阻, , 試求換熱器所需的傳熱面積。試求換熱器所需的傳熱面積。解解傳熱面積:A=，=21.6 (亦即 21.6 K)，K=549 Wm-2K-1，=1.251.9103(80-40)=9.5104 W A=8.0 m2。09 熱量傳遞過程練習(xí)

55、題熱量傳遞過程練習(xí)題 7一、填空一、填空(10(10 小題小題, ,共共 0 0 分分) ) 1 套管換熱器中，逆流操作的主要優(yōu)點(diǎn)是傳熱平均溫差大（即傳熱速率快）傳熱平均溫差大（即傳熱速率快） ，并流操作的主要優(yōu)點(diǎn)是 易于控制物料的出口溫度易于控制物料的出口溫度 。2 化工生產(chǎn)中最常用的載熱體（加熱劑）為 飽和水蒸氣飽和水蒸氣 ，常用的冷卻劑為 水水 和 空氣空氣 。3 傳熱的基本形式除對(duì)流外，還有 傳導(dǎo)傳導(dǎo) 和 輻射輻射 。對(duì)流傳熱有強(qiáng)制對(duì)流傳熱和 自然自然 對(duì)流傳熱。4 水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)1，水沸騰傳熱膜系數(shù)2，液體對(duì)流傳熱膜系數(shù)3和氣體對(duì)流傳熱膜系數(shù)4。四者中最小的是 4 4 。5

56、由化工手冊(cè)中查得常溫下鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為 42 kcalh1m1K1（原工程制單位），換算成國際單位制（SI）單位，應(yīng)為 WmWm11KK11 。6 在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行冷、熱流體流動(dòng)通道的選擇時(shí), 通常應(yīng)使腐蝕性流體走 管管 程。7 在常用的工業(yè)間壁式換熱器中，管壁傳熱阻力?？珊雎圆挥?jì)。若管內(nèi)傳熱膜系數(shù)為 50Wm-2K-1，管外傳熱膜系數(shù)為 10000 Wm-2K-1，則總傳熱系數(shù)約為 5050 Wm-2K-1。8 在列管換熱器中用飽和水蒸氣加熱某溶液，通常使 飽和水蒸氣飽和水蒸氣 走殼程， 溶液溶液 走管程。9 有一列管式熱交換器，熱流體進(jìn)、出口溫度分別為 280 和 80 ，冷流體進(jìn)、出口

57、溫度分別為40 和 190 。對(duì)這種換熱，必須采用 逆流逆流 操作進(jìn)行，其傳熱平均溫度差為 61.761.7 。10 用飽和蒸汽的冷凝來加熱冷流體，冷熱流體的進(jìn)出口溫度不變，以逆流和并流兩種方式進(jìn)行間壁換熱，逆流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差為，并流時(shí)為，其大小為 。二、判斷題二、判斷題(10(10 小題小題, ,共共 0 0 分分) ) 1 導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱膜系數(shù)都是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。（ 錯(cuò)錯(cuò) ）2 當(dāng)在定常狀態(tài)下，變溫傳熱是指?jìng)鳠崦嫔细鼽c(diǎn)溫度既不隨時(shí)間變化,也不隨傳熱面位置而變化的傳熱過程。（ 錯(cuò)錯(cuò) ）3 多層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)時(shí)，推動(dòng)力是內(nèi)壁面與外壁面間的溫度差；總熱阻是各層熱阻的倒數(shù)之和。（錯(cuò)錯(cuò) ）4 為

58、提高總傳熱系數(shù)K，必須改善傳熱膜系數(shù)大的一側(cè)的給熱條件。（錯(cuò)錯(cuò)）5 當(dāng)選用多種絕熱材料時(shí)，在耐熱性等條件允許時(shí)，為提高保溫效果，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的包扎在內(nèi)層。(錯(cuò)錯(cuò)）6 導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。導(dǎo)熱系數(shù)大的物質(zhì)表示其導(dǎo)熱性能好；導(dǎo)熱系數(shù)很小的物質(zhì)表示其保溫性能很好。（對(duì)對(duì)）277 在對(duì)流傳熱過程中，若兩種流體的傳熱膜系數(shù)分別為1和2，且12，在忽略固體壁面熱阻的情況下，總傳熱系數(shù)K接近于1。（ 錯(cuò)錯(cuò)）8 流體流經(jīng)固體表面時(shí)存在邊界層，邊界層內(nèi)傳熱以熱傳導(dǎo)方式為主，存在較大的溫度梯度，而溫度梯度存在的區(qū)域稱為傳熱邊界層。所以，流動(dòng)邊界層和傳熱邊界層實(shí)際上是同一個(gè)概念。（ 錯(cuò)錯(cuò) ）9 兩種導(dǎo)熱

59、系數(shù)不同的保溫材料用于圓管外保溫，導(dǎo)熱系數(shù)小的放在內(nèi)層，保溫效果較好，即單位長(zhǎng)度圓管熱損失小。當(dāng)此二種材料用于冷凍液管道保冷時(shí)，則應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的放在內(nèi)層，以減少單位長(zhǎng)度圓管的能損失。（錯(cuò)錯(cuò)）10 工業(yè)上氣固相催化反應(yīng)器采用各種換熱方式移去反應(yīng)熱。流化床反應(yīng)器中設(shè)置的廢熱鍋爐采用的是間接換熱方式，而多段冷激式反應(yīng)器采用的則是直接換熱方式。（對(duì)對(duì)）三、選擇三、選擇(10(10 小題小題, ,共共 0 0 分分) ) 1 空氣、水和鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1與2和3，其大小順序?yàn)椋?B ）A、 123; B、 1231; D、 231.2 在列管換熱器中，在溫度不太高的情況下，冷熱兩流體的傳熱過程是（

60、D） A、 以熱傳導(dǎo)為主要方式；B、以輻射為主要方式；C、以熱對(duì)流為主要方式； D、以熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流兩種方式為主。3 兩種流體通過間壁進(jìn)行熱交換時(shí)，在定態(tài)操作條件下，并流操作與逆流操作的平均溫度差不一樣的只是發(fā)生在( A) A、兩種流體均發(fā)生變溫的情況下;B、兩流體均不變溫的情況下;C、甲流體變溫而乙流體不變溫的情況下;D、甲流體不變溫而乙流體變溫的情況下。4 在下列管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是( D )A、U 形管式換熱器; B、浮頭式換熱器; C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器; D、固定管板式換熱器5 在列管式換熱器中，用飽和水蒸氣加熱空氣。下面甲、乙