傳熱自測(cè)題及答案

1、傳熱一、填空題1. 傳熱的基本方式有_、_和_三種。2. 導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是_，它的單位是_。3. 各種物體的導(dǎo)熱系數(shù)大小順序?yàn)開。4. 牛頓冷卻定律表達(dá)式為_，其中溫度差代表_。5. 對(duì)流傳熱系數(shù)的主要影響因素有_、_、_。6. 當(dāng)流體在管內(nèi)呈湍流動(dòng)時(shí)，對(duì)流傳熱熱阻主要集中在_，為了減小熱阻以提高值，可采用的措施是_。7. 流體在圓形直管中強(qiáng)制湍流傳熱時(shí)，對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為=0.023/di Re0.8 Prn，式中n是為校正_的影響。當(dāng)流體被加熱時(shí)，n等于_，當(dāng)流體被冷卻時(shí)，n等于_。8努塞爾特準(zhǔn)數(shù)Nu表示_的準(zhǔn)數(shù)，其準(zhǔn)數(shù)式為_；普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr 表示_的準(zhǔn)數(shù)，其準(zhǔn)數(shù)式為_9. 蒸氣冷凝

2、有_和_兩種方式。10. 液體在大容器內(nèi)沸騰時(shí)，隨著溫度差（）的不同，出現(xiàn)_、_和_不同的沸騰狀態(tài)。11. 總傳熱系數(shù)的倒數(shù)1/K代表_，提高K值的關(guān)鍵是_。12. 在臥式管殼式換熱器中，用飽和水蒸氣冷凝加熱原油，則原油宜在_程流動(dòng)，總傳熱系數(shù)接近于_的對(duì)流傳熱系數(shù)。13根據(jù)熱補(bǔ)償方式的不同，寫出三種管殼式換熱器的基本型式：_、_和_。14. 寫出三種間壁式換熱器的名稱：_、_和_。15蒸汽在套管換熱器中的環(huán)隙中冷凝以加熱管內(nèi)的空氣，則總傳熱系數(shù)K值接近于_的對(duì)流傳熱系數(shù)；管壁的溫度接近于_的溫度。二、選擇題1雙層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)，兩層壁厚相同，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1，和2，其對(duì)應(yīng)的溫度差為t1

3、和t2，若t1t2，則1和2的關(guān)系為（ ）。A 12, B 12 C1=2 D無(wú)法確定2空氣、水、金屬固體的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1、2：和3，其大小順序?yàn)椋?）。A. 123 B. 123 C231, D. 231,3通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，各層界面間接觸均勻，第一層兩側(cè)溫度為120和80，第三層外表面溫度為40，則第一層熱阻R1和第二、三層熱阻R2、R3的大小為（ ）。A. R1（R2R3） BR1（R2R3） C無(wú)法確定 D R1=（R2十R3）4在管殼式換熱器中，用飽和蒸汽冷凝以加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷為（ ）。甲：傳熱管壁溫度接近加熱蒸汽溫度。乙總傳熱系數(shù)接近于空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)。A甲、乙均

4、合理 B甲、乙均不合理C甲合理、乙不合理 D甲不合理、乙合理5對(duì)流傳熱速率=系數(shù)×推動(dòng)力，其中推動(dòng)力是（ ）。A兩流體的溫度差 B.流體溫度和壁溫度差C同一流體的溫度差 D兩流體的速度差6因次分析的目的是（ ）。A得到各變量間定量關(guān)系 B用無(wú)因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化C得到無(wú)因次數(shù)群間定量關(guān)系 D實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠7計(jì)算液體在圓管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)，若可采用Nu0.023Re0.8 Prn，式中指數(shù)n為（ ）。A 0.4 B0.3C被加熱時(shí)為0.4,被冷卻時(shí)為0.3 D被加熱時(shí)為0.3，被冷卻時(shí)為0.48水在圓管中強(qiáng)制湍流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1000 W/（m2），若將水的流量增加一倍，而其

5、他條件不變，則為（ ）。A. 2000 B. 1740 C. 1000 D. 5009對(duì)間壁兩側(cè)流體一側(cè)恒溫、另一側(cè)變溫的傳熱過程，逆流和并流時(shí)tm大小為（ ）。A.tm逆t并 B. tm逆t并 C. tm逆=t并 D.無(wú)法確定10工業(yè)生產(chǎn)中，沸騰傳熱應(yīng)設(shè)法保持在（ ）。A.自然對(duì)流區(qū) B.核狀沸騰區(qū) C.膜狀沸騰區(qū) D.過渡區(qū)三、計(jì)算題1. 普通磚平壁厚度為460mm，一側(cè)壁面溫度為200，另一側(cè)壁面溫度為30，已知磚平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.93W/（m），試求：（1）通過平壁的熱傳導(dǎo)通量，W/m2；（2）平壁內(nèi)距離高溫側(cè)300mm處溫度，2. 燃燒爐的平壁由三種材料的平磚砌成。內(nèi)層為耐火磚，其厚

6、度為150mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為11.5W/（m）；中間層為絕熱磚，其厚度為130mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m外層為普通磚，其厚度為230mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.8.W/(m）。已知爐內(nèi)、外壁表面溫度分別為900和40，試求：（1）耐火磚和絕熱磚間界面溫度t2，；（2）絕熱磚和普通磚間界面溫度t3 ,；（3）通過三層平壁的熱傳導(dǎo)通量，W/m2。3平壁爐是用內(nèi)層為120mm厚的耐火磚和外層為230mm的普通磚砌成。兩種磚的導(dǎo)熱系數(shù)均為未知。測(cè)得爐內(nèi)壁溫度為800，爐外側(cè)壁面溫度為113。為減少熱損失，后又在普通磚外包一層厚度為50mm、導(dǎo)熱系數(shù)為0.2 W/(m的石棉。包扎后測(cè)得各層溫度為

7、：爐內(nèi)壁溫度為800，耐火磚和普通磚界面溫度為686，普通磚和石棉界面溫度為405，石棉外側(cè)溫度為77。試求包扎后熱損失較原來(lái)熱損失減小的百分?jǐn)?shù)及耐火磚導(dǎo)熱系數(shù)1、普通磚導(dǎo)熱系數(shù)2。4. 有一直徑為32mm×3.5mm的蒸汽管道，其長(zhǎng)度為6m，已知管內(nèi)壁溫度為100，外壁溫度為90，試求該管的散熱量。鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m·。5在直徑為60 mm ×3.5mm的鋼管外包有兩層絕熱材料。內(nèi)層厚度為40mm，其平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(m.；外層厚度為20mm，其平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.15 W/(m?，F(xiàn)測(cè)得管內(nèi)壁溫度為500，最外層表面溫度為80，試求單位管長(zhǎng)的

8、熱損失和兩層保溫層界面上的溫度t3。鋼管導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m。6. 在蒸汽管道外包扎有兩層厚度相同而導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫層，外層的平均直徑為內(nèi)層的2倍，其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的2倍。若將兩種材料互換而其他條件不變，試何每米管長(zhǎng)的熱損失變化多少？說(shuō)明在本題情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為合適？7常壓下空氣以15 m/s的平均流速在長(zhǎng)為4 m,管徑為60mm×3.5mm的鋼管中流動(dòng)，溫度從150升高到250，試求管壁對(duì)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。8某流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流傳熱，已知其對(duì)流傳熱系數(shù)為500 W/（m2），現(xiàn)欲使值提高到750W/（m2），試問其流速應(yīng)增加多少倍？9. 在套管換熱器

9、中，一定流量的水在內(nèi)管中流過而被加熱，并測(cè)得管內(nèi)水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為2 000W/(m2.若相同體積流量的某油品通過該換熱器內(nèi)管中而被加熱，試求此時(shí)管內(nèi)油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。假設(shè)兩種情況下流體均為強(qiáng)制湍流傳熱。已知兩流體在定性溫度下物性如下：，kg/m3 ，Pascp ，kJ/（kg） ，W/（m）水10000.54×10-34.170.65油品8105.1×10-32.010.1510. 試求絕壓為200 kPa,流量為3 600 kg/h的飽和蒸汽冷凝后并降溫到49時(shí)所放出的熱量。11. 在套管換熱器中，用冷水將硝基苯從85冷卻到35，冷卻水進(jìn)、出口溫度分別為20和30。若

10、硝基苯流量為1000 kg/h，試求冷卻水用量，假設(shè)換熱器熱損失可忽略。12. 在套管換熱器中，水以1.0 m/s的速度流過套管中的內(nèi)管，內(nèi)管內(nèi)徑為25 mm、長(zhǎng)為4m。水的進(jìn)口溫度為20，管內(nèi)壁的平均溫度為50，若管壁對(duì)水的平均對(duì)流傳熱系數(shù)為3 000 W/（m2），試求水的出口溫度。假設(shè)換熱器的熱損失可忽略。水的密度取為1000kg/m3，比熱容為4.187 kJ/(kg）。13. 在套管換熱器中，冷流體溫度由100加熱到160，熱流體溫度由250冷卻到180，試計(jì)算兩流體作并流和逆流時(shí)的平均溫度差。14. 在一單殼程、雙管程的1-2型管殼式換熱器中，冷流體的進(jìn)、出口溫度分別為20和50，

11、熱流體的進(jìn)、出口溫度分別為100和60，試求傳熱平均溫度差。15. 管殼式換熱器管束由25mm×2.5mm的鋼管組成。管內(nèi)空氣側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為40 W/（m2），管外水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為3 000 W/（m2），空氣側(cè)污垢熱阻為0.53×10-3m2/W，水側(cè)污垢熱阻為0.21×10-3m2/W，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m，試求基于管內(nèi)表面的總傳熱系數(shù)Ki和基于管外表的總傳熱系數(shù)Ko。*16. 在一單程管殼式換熱器中，管內(nèi)為某溶液呈湍流流動(dòng)，流量為15 000 kg/h，溫度由15升到75，其平均比熱容為4.18 kJ/(kg；殼程為110的飽和蒸汽冷凝，并在飽

12、和溫度下排出。已測(cè)得總傳熱系數(shù)K0為400 W/（m2），試求傳熱面積S0。又若換熱器列管管束由136根25mm×2.5mm鋼管組成，試求管有效長(zhǎng)度。假設(shè)換熱器熱損失可忽略。17. 在一套管換熱器中，管內(nèi)為冷卻水，管間為空氣，空氣和水的流動(dòng)均呈湍流狀態(tài)。水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為2000W/ (m2，空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為50 W/(m2，污垢熱阻和管壁熱阻均可忽略。若水的流量增加一倍，試求總傳熱系數(shù)增加的百分?jǐn)?shù)。假設(shè)空氣側(cè)不變，總傳熱系數(shù)可按平壁計(jì)算。18.在傳熱面積為20m2的換熱器中，用溫度為20、流量為13200 kg/h的冷卻水冷卻進(jìn)口溫度為110的醋酸，兩流體呈逆流流動(dòng)。換熱器剛開

13、始運(yùn)行時(shí)，水出口溫度為45，醋酸出口溫度為40，試求總傳熱系數(shù)Ko。而在換熱器運(yùn)行一段時(shí)間后，若兩流體的流量不變，進(jìn)口溫度也不變，而冷水的出口溫度降到38，試求總傳熱系數(shù)下降的百分?jǐn)?shù)。水的比熱容可取為4.2 kJ/(kg，換熱器的熱損失可忽略。19在1-4型管殼式換熱器中，用飽和蒸汽將流量為53m3/h的某油品從60加熱到80，已知油品的密度為800 kg/m3，比熱容為2.0 kJ/（kg），換熱器的管束由368根19mm×2mm的管子所組成，每根管子長(zhǎng)度為6m。若基于管外表面的總傳熱系數(shù)為110 W/（m2），冷凝水在飽和溫度下排出，換熱器的熱損失可忽略，試求飽和蒸汽的溫度。設(shè)傳

14、熱平均溫度差可按算術(shù)平均值計(jì)算。20. 有一單程管殼式換熱器，傳熱面積S0為4m2，列管直徑為25mm×2.5mm。用溫度為25水將油由200冷卻至100，水走管內(nèi)，油走管間，并呈逆流流動(dòng)。已知水和油的流量分別為1200 kg/h和1400 kg/h,其比熱容分別為4.18 kJ/(kg和2.0 kJ/(kg；水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1800W/（m2）和200 W/（m2）。污垢熱阻和管壁熱阻均可忽略，換熱器的熱損失也可忽略。試校核該換熱器是否合用？若不合用試定性分析應(yīng)采取什么措施使該換熱器合用。21有一管殼式換熱器，管束由300根25mm×2.5mm鋼管組成，管長(zhǎng)為2

15、 m.管內(nèi)為常壓空氣流過，其流量為8 000 kg/h，進(jìn)、出口溫度為20和85，殼方為108的飽和蒸汽冷凝，并在同溫度下排出。若蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1×104W/（m2），管壁熱阻和污垢熱阻均可忽略，換熱器的熱損失也可忽略?？諝庠诙ㄐ詼囟认挛镄匀缦拢篶p為1kJ（kg），為1 .98×10-5Pas，為2.85 ×10-2W/（m），試求：（1）空氣在管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)；（2）總傳熱系數(shù)Ko；（3）校核該換熱器能否滿足要求。22. 有一套管換熱器，內(nèi)管為57mm×3.5mm、外管為108mm×4mm的鋼管。苯以流量3. 5×103 k

16、g/h在內(nèi)管內(nèi)流過，進(jìn)、出口溫度為50和80，苯的密度可取為880kg/m3。飽和蒸汽在外管內(nèi)冷凝，飽和蒸汽絕壓為2.00，并以飽和水排出。若蒸汽冷凝傳熱系數(shù)可取為1×104W/（m2），內(nèi)管內(nèi)側(cè)污垢熱阻可取為3.510-4（m2.）/W，內(nèi)管管壁熱阻及內(nèi)管外側(cè)污垢熱阻均可忽略，換熱器的熱損失也可忽略，試求：（1）加熱蒸汽用量；（2）套管的有效長(zhǎng)度；（3）若加熱蒸汽絕壓降到140 kPa,此時(shí)苯出口溫度t2如何變化？（假設(shè)總傳熱系數(shù)不變，傳熱平均溫度差可按算術(shù)平均溫度差計(jì)算）23. 有一管殼式換熱器，110的飽和蒸汽在殼方冷凝為同溫度下的水，管內(nèi)為一定流量的氣體呈湍流流動(dòng)，其溫度從3

17、0加熱到50?，F(xiàn)因氣體流量增加，而加熱蒸汽溫度和氣體進(jìn)口溫度均不變，氣體出口溫度降到48，試求氣體流量為原流量的倍數(shù)。假設(shè)管壁熱阻、污垢熱阻及換熱器的熱損失均可忽略。兩種情況下氣體物性可視為不變。提示：Ki，iW0.8c。24在一管殼式換熱器中，殼方用110飽和蒸汽冷凝，以加熱管方呈湍流流動(dòng)的空氣，空氣的溫度由30升高到45，若空氣的流量增加0.5倍，試求空氣出口溫度。假設(shè)管壁熱阻、污垢熱阻及熱損失均可忽略。（計(jì)算中可作合理的假設(shè)）25. 在一單程管殼式換熱器中，用飽和蒸汽加熱油品。殼方為160的飽和蒸汽冷凝為同溫度的水。油品在管方呈湍流流動(dòng)，并由20加熱到110。換熱器的熱負(fù)荷為12.5&#

18、215;103 W，蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/（m2），油側(cè)污垢熱阻為0.5×10-3m2/W，管壁熱阻及蒸汽側(cè)污垢熱阻可忽略，換熱器的熱損失也可忽略。換熱器的管束由25根19mm×2mm的管子組成，管長(zhǎng)為4 m。試求：（1）管內(nèi)油側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)；（2）若油的流速增加一倍，保持油的進(jìn)、出口溫度不變，求飽和蒸汽的溫度。參考答案一、填空題1、熱傳導(dǎo) 熱對(duì)流 熱輻射 2、單位溫度差下熱傳導(dǎo)熱通量或熱傳導(dǎo)能力的大小 3、金屬的非金屬固體液體氣體4、Q=st 液體溫度和壁面溫度差5、流體物性 流動(dòng)狀況和原因 傳熱面的形狀和分布6、層流內(nèi)層 提高液體的流速 7、熱流方向 0.4 0.38、對(duì)流傳熱系統(tǒng)的準(zhǔn)數(shù) 物性影響的準(zhǔn)數(shù) 9、膜狀冷凝 液狀冷凝 10、自然對(duì)流 泡核沸騰 膜