化工原理第四章習習題及答案

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

2、面 溫度場中將溫度相同的點連起來，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（）。 B A 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與黑度在數(shù)值上相等，因此A與的物理意義相同； 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_ 。 C A 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，已知耐火磚輻射能力大于磨光銅的

3、輻射能力，耐火磚的黑度是下列三數(shù)值之一，其黑度為_。 AA B 0.03 C 15、已知當溫度為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： A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_。 A CA - 3 m/s

4、 B 3 - 15 m/s C 5 - 30 m/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，仍要達到原來的出口溫度，此設備已不允許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施_。 AA 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, EA 151W/(m) B 370W/(m) C 45W/(m) D 16W/(m) E (m) F (m)11、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸氣，如果蒸汽壓力一定，空氣進口溫度一定，當空氣流量增加時 A B

5、 B 傳熱系數(shù)K應 A 增大 B 減小 C 基本不變 空氣出口溫度 A 增大 B 減小 C 基本不變 壁溫 A 增大 B 略有減小 C 基本不變12、一定流量的液體在一F25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流給熱系數(shù)a1000W/(m2·)。如流量與物性都不變，改用一F19×2mm的直管，則其a值將變?yōu)開 W/(m2·)。 DA 1059 B 1496 C 1585 D 167813、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 R1與第二、三層熱阻R2、R3的大小_。 C A CA R1> (R2+R3) B R1< (R2

6、+R3) C R1= (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_。 A C A 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。 C A 小于 B 不能確定是否大于 C 大于 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

7、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，若溫度為300，則紅磚的發(fā)射能力為_W/m2。 BA W/m2 B 5684 W/m2 C W/m2 D 1000 W/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 。 DA Dtm并&l

8、t;Dtm逆<Dtm折 B Dtm逆Dtm并Dtm折C Dtm并<Dtm逆Dtm折 D Dtm并< Dtm逆 >Dtm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(cè)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 提高K B 提高Dtm C 增加傳熱面積A D 使K和A均增加。23、100時銅的導熱率為_，18時鋼的導熱率近似為_，20時空氣的導熱率近似為_，20水的導熱率近似為_。 C A B

9、 DA 45W/(mK) B (mK)C 377W/(mK) D (mK)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 。 CA A > A0 B A = A0 C A< A0 D 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，此設備已不允

10、許再提高蒸汽壓力強度，采取簡便有效措施_。 AA 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F25´2.5mm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a。當水流量減為一半時，對流給熱膜系數(shù)改變?yōu)閍¢，則 。 A A B C D 不一定28、兩流體在一套管換熱器中換熱，熱流體溫度由90降至60，冷流體溫度由20升至50。若逆流操作，Dtm 。 DA 70 B 30 C 10 D 4029、熱傳遞的基本方式是：（ ）、對流、輻射。 A A 傳導 ； B 傳遞； C 放射； D 流動。 30、物體

11、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（ ）。 A A 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（ ）。 A A 對流； B 流動； C 傳遞； D 透熱。 32、物質(zhì)導熱系數(shù)的順序是：（ ）。 A A 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。 C A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 34、（ ）等于1的物體稱為白體。 B A 吸收率； B 反射率； C 透過率；

12、 D 折射率。 35、單原子氣體和對稱雙原子氣體均可視為（ ）。 D A 白體； B 灰體； C 黑體； D 透熱體。 36、液體是（ ）。 D A 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)（ ）。 A A 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。 A A 殼體和管子同時受腐蝕； B 流速過快； C 流通面積過小； 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

13、 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，以便于（ ），且蒸氣較潔凈，它對清洗無要求。 A A 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（ ）。 A A 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 以免流通面積過小； 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（

14、），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（Re100）下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。 B A 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（ ），因壁面溫度與 大的流體溫度相近，可以減少熱應力。 B 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（ ），使湍動程度加劇，以提高殼程對流傳熱系數(shù)。 C A 黏度； B 密度； C 速度； D 高度。 46、有一套管換熱器，環(huán)隙中有119.6的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從20被加熱到50

15、，管壁溫度應接近（）。 D A 20； B 50； C 77.3； D 119.6。 47、已知在溫度T時耐火磚的發(fā)射能力（輻射能力）大于銅的發(fā)射能力，則銅的黑度為（），耐火磚的黑度為（ ）。 A B A ； B ； C ； D 。 48、兩灰體間進行輻射換熱，兩者間的溫度差為100。若將兩灰體的溫度各升高100，則此時的輻射傳熱量與原來的傳熱量相比，將（）。 A A 增大； B 減小； C 不變； D 不一定。 49、判斷下面的說法哪一種是錯誤的（）。 B A 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與黑度在數(shù)值上相等，因此A與的物理意義相同； C 黑

16、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。 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（）。B A 逆流時，tm一定大于并流、錯流或折流時的tm；B 采用逆流操作時可以節(jié)約熱流體（或冷流體）的用量；C 采用逆流操作可以減少所需的傳熱面積；D 溫度差校正系數(shù) t 的大小反映了流體流向接近逆流的程度。 三、 填空題1、對流給熱的熱阻主要在_，此處的_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，殼程設有折流擋板，當兩流體均無相變時，擋板能起強化傳熱的作用，其原因是_；_；_

17、。 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_。 6、 已知傳熱系數(shù)K=1250kcaL/(m2h)，在SI制中，K=_W/(m2K)；汽化潛熱r=2200kJ/kg，在工程單位制中r =_kcaL/kg。 普蘭德準數(shù)的定義

18、式是_。 1453 525 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(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3，導熱率l1< l2< l3。在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻R1 R2 R3，各層導熱速率Q1 Q2 Q3。>， > ； =， =9、一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道,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(gòu)成附加的氣膜傳熱

19、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 _。有一單層平壁如圖所示。已知材料的導熱率為常數(shù)，從左等溫面至右等溫面 的穩(wěn)定導熱熱流量為，則平壁內(nèi)的溫度分布表達式為_。 減少 愈低 12、某物體（可近似為灰體）在20時，其黑度為=，其吸收率為_。0813、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)有無熱補償或補償方法不同，列管式熱器的一般結(jié)構(gòu)型式有_、 _、_。 換熱器中，熱流體由200 冷卻到140，冷流體由20升高到35，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

20、 %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(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、兩個溫度不同的固體表面間的輻射傳熱，可以采取的措施是_。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100冷卻到40，冷卻水初溫為15，在設計列管式換熱器時，采用兩種方案比較。方案是令冷卻水終溫為30，方案是令冷卻水終溫為35，則用水量W1_W2，所需傳熱面積A1_A2。 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_，因為_。 大于, 小于 大于,因為冷凝液從

21、上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管數(shù)愈多,液膜愈厚。 18、兩流體的間壁換熱過程中計算式中，Dt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) 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_、_和_，生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應維持

22、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=×10-3Cal/(cms), 此值在SI制中為_W/(mK)。 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。 1 kCaL/(kg), J/(kg) 四25、在傳熱實驗中，用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)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_。空氣 飽和水蒸氣 蒸汽冷凝

23、時釋放較大冷凝潛熱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) ，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) 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

24、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_。越大30、對于間壁式換熱器：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； 空氣流速為25m/s 時的；水的流速為1.2m/s時的； 水的流速為2.5m/s時的； 蒸汽膜狀冷凝時的之間的數(shù)值按自大而小的順序為 _ > _ > _ > _ > _。 32、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)（ ）。

25、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的所有波長范圍的輻射能的物體稱為（ ）。 灰體 36、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（ ）。 0 38、在輻射傳熱中，灰體的透過率為（ ）。 0 39、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 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（ ）的溫度。 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)接近（ ）的對流傳熱系數(shù)。 空氣 42、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則空氣

26、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l金屬 _ l液 _l氣。 四、判斷題 （每題1分）1、在輻射傳熱中，黑體的反射率為1。 （ × ）2、對流傳熱包括強制湍流傳熱和強制層流傳熱。 （ × ）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 （ × ）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。 （ × ）6、夏季人們穿深色衣服不會感覺太熱。 （ × ）7、對流傳熱僅發(fā)生在流體中。 （ ×

27、 ）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。 （ × ）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 ， 飽和蒸氣的空氣的，則 所以，,傳熱管的壁溫接近飽和蒸氣(大)的溫度。 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

28、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)()如何確定的并指出相應測試的基本參量有哪些 （4分）答： 即需測參數(shù)：空氣流量； 空氣進、出口溫度（1、2）； 飽和蒸汽壓力,然后查出飽和蒸汽溫度Ts ；管壁溫（w）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，將垂直放置改為水平放置。若為管束，則需減

29、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)隨相應的傳熱溫差（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 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d×mm鋼管n根，每根長L米,內(nèi)通水。殼程為壓力等于PPa(絕)的飽和水蒸氣冷凝。今欲實測此換熱器傳熱系數(shù)K，試問 需要測取哪些數(shù)據(jù)說出所用儀表。 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。 （4分）答： 需要測水的進、出口溫度和，可使用溫度計測量;需要的加熱蒸汽溫度,可使用

30、熱電偶測量, 需要測水的流量, 可使用轉(zhuǎn)子流量計測量。 換熱器面積 平均推動力 基于外表面的總傳熱系數(shù) 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100 mm，其導熱系數(shù)分別為 W/（·）及 W/（·）。待操作穩(wěn)定后，測得爐壁的內(nèi)表面溫度為700, 外表面溫度為130。為減少燃燒爐的熱損失，在普通磚的外表面增加一層厚度為40 mm, 導熱系數(shù)為 W/（·）的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測得爐內(nèi)表面溫度為740, 外表面溫度為90。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

31、（），加保溫層前，是雙層平壁的熱傳導 （4分）加保溫層后，是三層平壁的熱傳導 （4分）熱損失減少的百分數(shù) （2分）2、外徑為426 mm的蒸氣管道, 其外包扎一層厚度為426 mm的保溫層, 保溫材料的導熱系數(shù)可取為 W(·)。若蒸汽管道的外表面溫度為177, 保溫層的外表面溫度為38, 求每米管長的熱損失。 （10分）解：由已知 r2 = 2 = 0.213 m， r3 = + = 0.639 m （5分）每米管長的熱損失 （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),蒸汽冷凝側(cè)的對流給熱系數(shù)為5000W(m2)，現(xiàn)欲提高此傳熱過程的

32、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）解： 當忽略管壁及污垢熱阻時 W/(m2) (4分) 由于>>,故應設法增大之值 在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空氣的流量,設將空氣流量提高倍,則 W/(m2·) W/(m2·) (5分) 若將增大一倍 W/(m) (3分) W/(m) (3分)4、某廠精餾塔頂,采用列管式冷凝器,共有25×2.5mm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20和60,在定性溫度下水的物性數(shù)據(jù)為:=992.2kg/m3

33、 =(m·) =× Pr= 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: (3分)可采用下式計算對流給熱系數(shù) 流體被加熱 n= (2分) W/(m2·) (2分) (2) 當管子根數(shù)減少時,流速變大 (4分) (2分)） (2分)5、一套管換熱器,由48×3mm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)為和，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32×2.5mm后,管內(nèi)對流給熱系數(shù)有何變化(假設

34、流動狀態(tài)皆為湍流) (10分)解: 原內(nèi)管外徑 內(nèi)徑 新內(nèi)管外徑 內(nèi)徑 設 改用32×鋼管后,內(nèi)管對流給熱系數(shù) (5分) (5分)6、一套管換熱器用 133的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從 33加熱到 73，氯苯流量為 5500Kg/h。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： (3分) (5分) (3分) (4分)7、重油和原油在單程套管換熱器中

35、呈并流流動，兩種油的初溫分別為243和128；終溫分別為167和157。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： (3分) 兩式相除，得： （a）將和比定律應用于下式，得： (4分)所以 (3分) 或 （b）由式a得： 即： （c） 聯(lián)立式b和c解得： (5分)8、一套管式換熱器管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù) = 20 W/（m2·），管間流體的對流傳熱系數(shù)= 350 W/（m2·）。若將管內(nèi)和管間兩

36、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 m2·/W K= W/ m2· (2分)（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)增加一倍 = 2 = 2×20= 40 W/ m2· m2·/W K= W/ m2· （）/ = % (4分)（2）管外對流傳熱系數(shù)增加一倍 = 2×350 = 700 W/ m2· m2·/W K = W/ m2· （）/ = % (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)為349 W/（m2·），管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258 W/（m2·）。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 （m2·）/W，油側(cè)的污垢熱阻為 （m2·）/W。若此換熱器可按薄壁管處理，管壁導熱熱阻忽略不計。(10