化工原理第四章習(xí)題及答案

1、一、名詞解釋1、導(dǎo)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(dǎo)（導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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相同的點連

2、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(qiáng)；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(jìn)行取暖時，其傳熱方式為。CA傳導(dǎo)和對流B傳導(dǎo)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，已知耐火磚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。AA0.85B0.03C15、

3、已知當(dāng)溫度為T時，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度耐火磚的黑度。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：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。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(dá)到原來的出口溫度

4、t,此設(shè)備已不允許再提高蒸汽壓力強(qiáng)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(dǎo)熱率為;不銹鋼的導(dǎo)熱率為;銅的導(dǎo)熱率為,常壓常溫空氣的導(dǎo)熱率為;常溫水的導(dǎo)熱率為。C,D,B,F,EA 151W/(m?C)D 16W/(m?C)B 370W/(m? C)E 0.62W/(m?C)11、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣,管間走飽和水蒸氣,C 45W/(m?C)F 0.025W/(m?C)如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定,當(dāng)空氣流量增加時B減小B減小B略有減小C基本不變C基本不變C基本不變傳熱系數(shù)K應(yīng)A增大空氣出口溫度A增大壁溫A增大12、一定流量的液體在一25>2.5mm的直管內(nèi)作湍

5、流流動，其對流給熱系數(shù)=1000W/(m2：C)。如流量與物性都不變，改用一19X2mm的直管，則其值將變?yōu)閃/(m2C)。DA1059B1496C1585D167813、穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，如圖所示。試比較第一層的熱阻Ri與第二、三層熱阻電、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(yīng)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(dǎo)熱率B層的導(dǎo)熱率。CA小于B不能確定是否大于C大于D等于1

6、5、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(dǎo)熱率?。籅棉花中含有相當(dāng)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(qiáng)制對流來自。CA純經(jīng)驗方法B純理論方法C因次分析與實驗結(jié)合(半理論、半經(jīng)驗方法)D數(shù)學(xué)模型法E因次分析法18、在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對的影響是。BA使值升高B使值大大降低C使值有一定影響D對值無影響19、紅磚的黑度為0.93,若溫度

7、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(jìn)出口溫度一定時，下面說法中正確的是。DAtm并tm逆tm折Btm逆=tm并=tm折Ctm并tm逆=tm折Dtm并tm逆tm折21、對在蒸汽與空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)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(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時導(dǎo)走冷凝液。22、在間壁換熱器中，當(dāng)兩流體均變溫時，采用折流的目的是。AA提高KB提高tmC增加傳熱面積AD使K和A均增加。23、100c時銅的導(dǎo)熱率為,1

8、8c時鋼的導(dǎo)熱率近似為,20c時空氣的導(dǎo)熱率近似為,20c水的導(dǎo)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Ao的關(guān)系是。CAAAoBAAoCAAoD不一定25、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)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

9、下，仍要達(dá)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(qiáng)度，采取簡便有效措施B提高殼程數(shù)A管內(nèi)加擾流內(nèi)件27、有一列管換熱器，由38根252.5mm無縫鋼管組成，某有機(jī)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(dāng)水流量減為一半時，對流給熱膜系數(shù)改變?yōu)?，則。A0.80.8A（12）B（12）C（12）0.8D不一定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，tm=。DA70CB30cC10CD40c29、熱傳遞的基本方式是：（）、對流、輻射。AA傳導(dǎo)；B傳遞；C放射；D流動。30、物體

10、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(dǎo)；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(dǎo)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；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

11、（）。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(jié)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?。籇傳熱過多。39、在管殼式換熱器中，壓強(qiáng)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流通面積過小；D傳熱過多。A40、在管殼式換熱器中，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?。籇傳熱不過多。

12、41、在管殼式換熱器中，有毒流體宜走管內(nèi)，使（）。AA泄漏機(jī)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(qiáng)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(dá)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(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（壁面溫度與o大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力。A

13、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(yīng)接近（A 20 C ; B 50 C ;C速度; 環(huán)隙中有 ）。C 77.3 C;D高度。119.6C的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從D 119.6 C。47、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,20 c被加熱到50 C,管D耐火磚的黑度為（）。A 0.6; B 0.9; C 1.0; D 1.2。48、兩灰體間進(jìn)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不一定。

14、49、判斷下面的說法哪一種是錯誤的（則銅的黑度為A B),100Co若將兩灰體的溫度各升高 ）。100 C, AABCD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(qiáng)；黑度反映了實際物體接近黑體的程度。50、當(dāng)換熱器中冷熱流體的進(jìn)出口溫度一定時，判斷下面的說法哪一個是錯誤的（A BC D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；采用逆流操作可以減少所需的傳熱面積；溫度差校正系數(shù) 仙t的大小反映了流體流向接近逆流的程度。三、填空題

15、1、對流給熱的熱阻主要在最大。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, 其原因是當(dāng)兩流體均無相變時，擋板能起強(qiáng)化傳熱的作用,加劇，以提高殼程對流傳熱系數(shù)。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(qiáng)化了傳熱。4、水蒸氣冷凝時的比氣體無相變時的大得多，其原因是氣體的,而蒸汽冷凝，其凝液的；且只有才有熱阻。導(dǎo)熱率小、密度小，整個氣體都呈現(xiàn)熱阻導(dǎo)熱率和密度都比氣體大很薄的液膜5、在管式間壁換熱器中，以外表面為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K的計算

16、式為與之對應(yīng)的傳熱量Q=Ko 1dob do-rR1ididmK 0 Ao t m6、已知傳熱系數(shù)K=1250kcaL/(m 2?hT),在 SI 制中，K=W/(m 2K);汽化潛熱r=2200kJ/kg,在工程單位制中r 二普蘭德準(zhǔn)數(shù)的定義式是kcaL/kg 。 14535257、在壓強(qiáng)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b1 b2 b3,導(dǎo)熱率1 2 3。在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻Ri _ R2 _ R3,各層導(dǎo)熱速率 Q1 _ Q2 Q3。>,> ;=，=9、一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當(dāng)石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng)

17、 ,主要原因是。降低因水的導(dǎo)熱率大于保溫材料的導(dǎo)熱率，受潮后，水占據(jù)一定的孔隙空間，使保溫層材料導(dǎo)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。有一單層平壁如圖所示。已知材料的導(dǎo)熱率為常數(shù)，從左等溫面t1至右等溫面t2的穩(wěn)定導(dǎo)熱熱流量為Q,則平壁內(nèi)的溫度分布表達(dá)式為減少 愈低12、某物體（可近似為灰體）在20c時，其黑度為=08,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合。管程殼程14、根據(jù)

18、有無熱補(bǔ)償或補(bǔ)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33.3%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30C,方案H是令冷卻水終溫為35C,則

19、用水量WiW2,所需傳熱面積AiA2O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ab,因為OOOOOOooOOOOOOooooeOOoo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QWCpt計算式中，t表示。T1-T2或t2-tl19、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(dǎo)熱率的物理意義是，

20、其SI制的單位為，工程制的單位為。單位溫度梯度、單位導(dǎo)熱面積上所傳導(dǎo)的熱量W/(m? )千卡 /小時?米 ?22、定性溫度是指沸騰傳熱可分為三個區(qū)域，它們是生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應(yīng)維持在區(qū)操作。 確定準(zhǔn)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(dǎo)，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(dǎo)熱率/=2.38810-3Cal/(cm?s?2),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。1kCaL/(kg?),J/(kg?)四25、在傳熱實驗中

21、，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?？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40的空氣，tw約為；B管程是平均溫度為40的水，水的對流給熱系數(shù)為2000W/(m2?)，基于內(nèi)面積的總傳熱系數(shù)Ki=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(2)88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

22、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(jī)理是導(dǎo)熱，流體的導(dǎo)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。越大30、對于間壁式換熱器：WcCp（t2ti）WhCh（TiT2）KAtm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>>&

23、gt;>。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射能的物體稱為（）?；殷w36、在輻射傳熱中，氣體的反射率為（）。0）。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

24、接近（）的對流傳熱系數(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。>>（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(qiáng)制湍流傳熱和強(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)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

25、層。（X）（X）（，）9、一套管換熱器逆流操作與并流操作一樣。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LJWtwt,飽和蒸氣的?？諝獾膇,iiiAioAoi11.、則vv所以，TTwvtwt,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(dǎo)熱系數(shù)非常小的氣體，對導(dǎo)熱不利，從而起到了保溫的作用。3、在強(qiáng)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

26、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)（”）如何確定的？并指出相應(yīng)測試的基本參量有哪些？（4分）答：QAo（Tstw）WCpjti）WcCp（t2ti）（Tstw）Ao即需測參數(shù)：空氣流量Wc；空氣進(jìn)、出口溫度（ti、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

27、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(yù)t（壁面和沸騰液體之間）的變化關(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（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(guān)公式及計算方法。槌然蒸汽凝液冷流體答： 需要測水的進(jìn)、出口溫度 ti和t2,可使用溫度

28、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 doL平均推動力tmti t2t2T titi T t2基于外表面的總傳熱系數(shù)VzKCpzK(t2 ti )A tmn 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100mm,其導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/（m：C）的保溫材料。操作穩(wěn)定后，

29、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(dǎo)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 %）,加保溫層前，是雙層平壁的熱傳導(dǎo)tt3qblb2700 13022240w/m0.1 0.1（4分）0.90.7加保溫層后,是三層平壁的熱傳導(dǎo)t4b2b3740 902707w/m0.1 0.1 0.04（4分）0.90.70.06熱損失減少的百分?jǐn)?shù)2240 707 68.4%q12240（2分）2、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(dǎo)熱系數(shù)可取為0.615W/（m：C）。若蒸汽管

30、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2（t2t3）,3In 一2 （177 38） 0.639In 一0.213489w/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(dāng)忽略管壁及污垢熱阻時工工工 11K 125

31、00040（4分）在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空氣的流量，設(shè)將空氣流量提高2.4倍，則K39.7W/（m2?C）由于1>>2,故應(yīng)設(shè)法增大2之值（5分）78.7W/（m2C）1150008078.73971.98若將1增大一倍110000 W/（m?C）（3分）K 39.8 W/（m?C）（3分）39.81.9839.74、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(jìn)、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6.5610-4P

32、a.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：Re _du 0.02 1 992.2 3.025 104 10006.56 100.6 Pr 160 Ld %02 100 50，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=0.4 Nu 158.5Nu d0.63380.02158.55024 W/（m2 C）（2）當(dāng)管子根數(shù)減少時，流速變大u （nn）u （6050） 1 1.2m/s0.80.8（%）5024 1.2-一25813W/（m C）（3分）（2分）（2分）（4分

33、）（2分）（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（p2X2.5mm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d125mm內(nèi)徑d225-2.5220mm新內(nèi)管外徑d132mm內(nèi)徑d232-2.5227mm設(shè)改用432X2.5鋼管后，內(nèi)管對流給熱系數(shù)a （豈 dP）0.8（5分）12027）1.8 0.583（5分）兩種工況下的蒸汽冷凝熱阻，管壁熱阻 動，忽略兩工況下蒸汽汽化潛熱的變化)WcC

34、pc t2WCCPC t2KS tm（1）K S tm （2）（3分）=3300K 55000.80.66K1 /口 5500一得：3300lnK T t2 口 ln。T t2（5分）550033000.66ln但出 133 730.567T tT t21.76（3分）T 1.76t2 t10.761.76 73 330.76125.9 CWh /WhK tm端0.6（4分）6、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/h?，F(xiàn)因某種原因，氯苯流量減少到3300Kg/h,但其進(jìn)出口溫度維持不變，試問此時飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少才能滿足要求？此時飽和水

35、蒸汽冷凝量為原工況的百分之幾？(設(shè)垢層熱阻及熱損失均可略，且氯苯在管內(nèi)作湍流流(15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(biāo)“'表示并流的情況。由傳熱速率和熱量衡算式知：（3分）QKotmWhCph(T1T2)WcCpc(t2t1)QKotmWhCph（TiT2）WcCpc（t2L）tmtm所以一人 Q兩式相除，得：一Q將和比定律應(yīng)用于下

36、式(T1T2) (t23)(T1T2) (t23)(243 128) (167,115In 10lnt2t2t?t147Ko tmKo tm得:t2t1T1T2t2t1T1T2t2t1(T1 T2) (t2(T1 t2) (T2143(a)t1)(243 167) (157 128)47t23（4分）lnt2471.09343t2t1e10932.98(3分)243 t22.98 T2 128或 t22.98 T2 128 243(b)243 167由式a得:243 T2157 128t2 128即：t2 0.38 243 T2128(c)聯(lián)立式b和c解得:t2 161.3 CT2155.4

37、C.12Ltmtt2 ln t1(243 161.3) (155.4 128)49. 71.093(5分)8、一套管式換熱器管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù)i = 20 W/ （m2：C）,管間流體的對流傳熱系數(shù)o=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：原流動情況丁=-I=彳=0,口，羽,7m2：C/WK2035UK=18.92W/m2C（2分）（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)增加一倍%/=2仆=2a0=40W/m2-C=+=0027S57m2：C/WK=35.9W/m2CK403

38、50（35.9-18.92）/18.92=89.75%（4分）（2）管外對流傳熱系數(shù)增加一倍£三為=2X350=700W/m2:C=005H29m2：C/WK=19.44W/m2CK如7期（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(cè)對流傳熱系數(shù)i為349W/（m2：C）,管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)。為258W/（m2：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Rsi為0.00026（m2；C）/W,油側(cè)的污垢熱阻RSO為0.000176（m2；C）/Wo若此換熱器可按薄壁管處理，管壁導(dǎo)熱熱阻忽

39、略不計。（10分）求：（1）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)；（2）總傳熱系數(shù)Ko解：（1）產(chǎn)生污垢前的熱阻349產(chǎn)生污垢后的熱阻+ = C.»d74258(m2；C) /W(4分)（4分）（2分）解：原平均溫度差t1 150-15 135 ct2 100-40 60 ctmt1t2ln( i t2)135 601n(13560)92.5 c(3分)=+Rfi+Kf=+0.00026+0,000176=0.007177(m2；C)/WK%"f加258')00.007177-0.00674)/0.00674=6.48%(2)總傳熱系數(shù)10、在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)

40、、出口溫度分別為15c和40C,油的進(jìn)、出口溫度分別為150c和100現(xiàn)。現(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(jìn)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）由熱量衡算QWhCphdT2)WCC”(t2tj(4分)WhCpht2L401505WcCpcTiT2150100.當(dāng)油的溫度降至80c時，由熱量衡算得(2分)QWhCph(15080)WcCpc(t215)WChWCCpc150800.5解得t250t2 = 80-50 = 30 c新的平均溫度差，t1=150-15=135C,tm13530此1

41、353069.8C由傳熱速率方程可分別得原換熱器Q WhC ph(150 100)KS tmKn dL 92.5新?lián)Q熱器Q WhCph(150 80) KS tm Kn dL 69.870 92.550 698L 1.855 11 1.855m0.855m11、一單程列管式換熱器，由直徑為 25X2.5 mrmj鋼管束組成。（5分）苯在換熱器的管內(nèi)流動，流量為1.25 kg/s,由80c冷卻到30 C,冷卻水在管間和苯呈逆流流動，進(jìn)口水溫為20C,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1.70和0.85 kW/（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

42、平均比熱為1.9 kJ/（kg C）,管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 45 W/（m - C）o （10分）解：由總傳熱速率方程式QKoSo tmSO -50In30-20kW/(m2 -C)(5分)11S.S0.472x18.2(2分)12、在一傳熱外表面積 So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10000 kg/h,平均比熱為1.05 kJ/ （kg；C）。求總傳熱系數(shù) Ko。（10分）解：換熱器的傳熱量熱氣體出口溫度即Q WcCpc(t2L)=(10000/3600) M050 X (420 - 3

43、00) = 3.5 105 WQ WhCph(T1 T2)3.5 105 = (10000/3600) X1050 X (560 - T2)式中QWhCph(T1T2)=1.25網(wǎng)103x(80-30)=118.8kW(3分)0.02500025yC025二口+0S3xO.020,045x002251,7解得 T2 = 440 C(4分)流體的平均溫度差A(yù)tj mQ - 4加，- = 1 < 2招 44)- 300（珈-儂）+圖0-如。）二,c(3分)13、某套管換熱器內(nèi)管為" S-mT- 3007140W/(m2；C)(3分)（f）30 >3mm銅管，外管為 料8 X3

44、鋼管，長2m,管間通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(cè)對流給熱系數(shù)；101.6W/（m2K）（2）套管裸露時的蒸汽用量（kg/h）。空氣比熱可取Cp=1.005kJ/（kgk）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(ttw)W/(m2 )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(2)W2cp2 t t1) 50 1.005 (8020) 3015kJ/h837.5wAitmtwdiL0.024 2 0.151m28

45、0 201n(9030)54.6 C(3分)837.50151 54.6110 C9.4 0.052(t0A0(twt)蒸汽放熱蒸汽用量101.6W/(m2 K)(2分)tw)14.19.4 0.052(0.048(110 20) 14.1W/(m2 K)2) (110 20) 382.7W382.7 837.5 1220WQ1200 3600W 3 2kg/hr2232.4 103(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(jìn)口溫度為26溫度為86C,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 =1.005 kJ/（kg K） , =1.07 kg/m 3,= 0.0199 cP,=0.0287W/（m K）, Pr =0.697。（15 分）解：因為管外蒸汽冷凝的1比