化工原理傳熱題庫概要

1、第四章傳熱練習(xí)題一、選擇題1、關(guān)于傳熱系數(shù)K,下述說法中錯(cuò)誤的是（）A、傳熱過程中總傳熱系數(shù)K實(shí)際是個(gè)平均值；B、總傳熱系數(shù)K隨著所取的傳熱面不同而異；C、總傳熱系數(shù)K可用來表示傳熱過程的強(qiáng)弱，與冷、熱流體的物性無關(guān)；D、要提高K值，應(yīng)從降低最大熱阻著手；答案：C2、揭示了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（）。A、斯蒂芬-波爾茲曼定律；C、折射定律；B、克?；舴蚨?；D、普郎克定律；答案：B3、在確定換熱介質(zhì)的流程時(shí)，通常走管程的有（），走殼程的有（）。A、高壓流體；B、蒸汽；C、易結(jié)垢的流體；D、腐蝕性流體；E、粘度大的流體；F、被冷卻的流體；答案：A、C、D；B、E、F4、影響對(duì)流傳熱

2、系數(shù)的因素有（）。A、產(chǎn)生對(duì)流的原因；B、流體的流動(dòng)狀況；C、流體的物性；D、流體有無相變；E、壁面的幾何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動(dòng)的空氣加熱至指定溫度，若需進(jìn)一步提高空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長、流動(dòng)狀態(tài)及其他條件均不變），你認(rèn)為此措施是（）。A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、視具體情況而定；答案：Ad2u=常數(shù)解：原因是：流量不變uxl/d2axu0.8/d0.2=1/d1.8當(dāng)管徑增大時(shí)，a.，axdb.d增大時(shí)，a增大,Ag1/d1.8aA綜合以上結(jié)果，管徑增加，下降me（t-1）=KAAtp21m根據(jù)對(duì)

3、于該系統(tǒng)KKAAtaaAmt-t2T-1IniT-12mep1=aAiT-1lniT-122ln匕I則丁-12=本題在于靈活應(yīng)用管內(nèi)強(qiáng)制湍流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：Nu=0-023Re0-8Prn，即物性一定時(shí)，agu0.8/d0.2。V=d2u=常數(shù)根據(jù)連續(xù)性方程，流量不變時(shí)，4，所以管徑變化，管內(nèi)流速也發(fā)生變化。管間用飽和水蒸氣加熱，熱阻小，可以忽略不計(jì)，總熱阻近似等于管內(nèi)傳熱熱阻，即Kaa6、對(duì)下述幾組換熱介質(zhì)，通常在列管式換熱器中K值從大到小正確的排列順序應(yīng)是（）。A、；B、；C、；D、）；冷流體熱流體 水氣體 水沸騰水蒸氣冷凝 水水 水輕油答案：D7、為了在某固定空間造成充分的自然對(duì)

4、流，有下面兩種說法：加熱器應(yīng)置于該空間的上部；冷凝器應(yīng)置于該空間的下部；正確的結(jié)論應(yīng)該是（）。A、這兩種說法都對(duì)；C、第一種說法對(duì)，第二種說法錯(cuò)；B、這兩種說法都不對(duì)；D、第二種說法對(duì)，第一種說法錯(cuò)；答案：B8、下述各種情況下對(duì)流傳熱系數(shù)由大到小的正確順序應(yīng)該是（）。A、燈；B、；C、；D、尬；空氣流速為30m/S時(shí)的a；水的流速為1.5m/s時(shí)的a；蒸汽滴狀冷凝時(shí)的a；水沸騰時(shí)的a；答案：C9、傳熱過程中當(dāng)兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)都較大時(shí)，影響傳熱過程的將是（）。A、管壁熱阻；B、污垢熱阻；C、管內(nèi)對(duì)流傳熱熱阻；D、管外對(duì)流傳熱熱阻；答案：B10、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由20C升至7

5、5C。若冷流體為最小值流體，傳熱效率0.65,則油的入口溫度為（）。A、104C；B、130C；C、95C；D、85C；答案：A75-20T-201分析：&=0.65Ti=104C11、關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說法中錯(cuò)誤的是（）。A、除真空和大多數(shù)固體外，熱射線可完全透過；B、熱輻射和光輻射的本質(zhì)完全相同，不同的僅僅是波長的范圍；C、熱射線和可見光一樣，都服從折射定律；D、物體的溫度不變，其發(fā)射的輻射能也不變；答案：A12、關(guān)于下面兩種說法的正確結(jié)論應(yīng)是（）。1）物體的相應(yīng)位置確定后，系統(tǒng)的黑度只與表面黑度有關(guān)；2）通過改變表面黑度的方法不能強(qiáng)化或消減輻射過程。A、這兩種說法都對(duì)；C、第一種說法

6、對(duì)，第二種說法不對(duì)；B、兩種說法都不對(duì)；D、第二種說法對(duì)，第一種說法不對(duì)；答案：C13、冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90OC，出口溫度為50OC，冷水進(jìn)口溫度為15OC，出口溫度為53OC，冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同，則熱損失占傳熱量的（）。A、5%；Q二B、6%；WcC、7%；(T-T)Q解：由hhph12，cQ-Q(T-T)-(t-t)hc=i221=QT-T得h12D、8%；答案：A=Wc(t-1)cpci2(90-50)-(53-15)_40-3890-50-40=0.0514、某套管換熱器由0108x4mm和055x25mm鋼管組成，流體在環(huán)隙間流動(dòng)，其當(dāng)

7、量直徑為（）mm。A、53；B、45；C、50；D、58；答案：B15、有兩臺(tái)同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進(jìn)口溫度一定時(shí)，為使氣體溫度降到最低應(yīng)采用的流程為（）A、氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作；B、氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作；C、氣體走管內(nèi)，串聯(lián)逆流操作；D、氣體走管外，串聯(lián)逆流操作；答案：D16、對(duì)在蒸汽-空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，下列方案中（）在工程上是可行的：A、提高空氣流速；B、提高蒸汽流速；C、釆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(shí)導(dǎo)走冷凝液；答案：A17、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定傳熱時(shí)的說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤的

8、是（）A、通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時(shí)間變化，為一定值；B、系統(tǒng)中任一點(diǎn)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層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；答案：C18、在常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20C,則壁溫約為（）A、20C；B、100C；C、60C；D、497C。答案：B19、有一套管換熱器，長10m,管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動(dòng)的空氣由內(nèi)管流過，溫度可升至指定溫度?，F(xiàn)將空氣流量增加一倍，并近似認(rèn)為加熱面壁溫不變，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長度為原來的（）A、2倍；B、175倍；C、115

9、倍；D、230倍；答案：C20、為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應(yīng)該是（）A、表面光滑，顏色較淺；B、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺；D、表面光滑，顏色較深。答案：A21氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值隨溫度的變化趨勢為（）AT升高，入增大BT升高，入減小CT升高，入可能增大或減小DT升高，入不變答案：A22、水銀、水、軟木的導(dǎo)熱系數(shù)分別為入1、入2、入3其大小順序?yàn)椋ǎ〢入1入2入3B入1A2A3C入1入3入2D入3入1入2答案：A23、多層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻（）A成正比B成反比C沒關(guān)系D不確定答案：A24、對(duì)由多層平壁組成的多層平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)而言，

10、若三層的傳熱推動(dòng)力t1At2則三層平壁的傳熱阻力R1、R2、R3之間的關(guān)系為（）AR1R2R3BR1R2R3R2DR2R1R3答案：A25、雙層平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)，壁厚相同，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為t2,A1和入2的關(guān)系為（）A入1入2C入1=k2D無法確定答案：A26、由厚度都相同的平壁組成的三層平壁而言，若入1入2入3,則熱阻R1、R2、R3之間的關(guān)系為（）AR1R2R3BR1R2R3R2DR3R1R2答案：B27、由傅立葉定律，可以定義出導(dǎo)熱系數(shù)A；由牛頓冷卻定律，可以定義出對(duì)流傳熱系數(shù)a。對(duì)于入和a的下列認(rèn)識(shí)中正確的是（）A入和a皆為物質(zhì)的熱物理性質(zhì)B入和a具有相同的因次Ca和入不一樣，僅入為

11、物質(zhì)的熱物理性質(zhì)Da和入不一樣，僅a為物質(zhì)的熱物理性質(zhì)答案：C28、傳熱中的相似準(zhǔn)數(shù)有努塞爾準(zhǔn)數(shù)Nu,雷諾準(zhǔn)數(shù)Re,普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr。格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)Gr,大空間內(nèi)無相變的自然對(duì)流傳熱現(xiàn)象可由其中的（）來描述。ARe、Pr、GrBPr、Gr、NuCNu、Re、PrD、Nu、Re答案：B29、設(shè)水在一圓直管內(nèi)湍流流動(dòng)，在穩(wěn)定段處，其對(duì)流傳熱系數(shù)為a1；若將水的質(zhì)量流量加倍，而保持其他條件不變，此時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)a2與a1的關(guān)系為（）Aa2=a1Ba2=2a1Ca2=20.8a1Da2=20.4a1答案：C30、下列準(zhǔn)數(shù)中反映的物體物性對(duì)對(duì)流傳熱影響的是（）ANuBReCPrDGr答案：C31、下列準(zhǔn)

12、數(shù)中反映自然對(duì)流對(duì)對(duì)流傳熱影響的是（）ANuBReCPrDGr答案：D32、下列準(zhǔn)數(shù)中反映流動(dòng)狀態(tài)和湍流程度對(duì)對(duì)流傳熱影響的是（）ANuBReCPrDGr答案：B33、對(duì)由外管直徑為di,內(nèi)管直徑為d2組成的套管而言，按潤濕周邊計(jì)算而得的當(dāng)量直徑為（）A（d1+d2）/2Bd1+d2Cd1-d2Dd2-d1答案：C34、換熱器中任意截面上的對(duì)流傳熱速率=系數(shù)X推動(dòng)力，其中推動(dòng)力是指（）A兩流體溫度差（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液體溫度和管壁溫度差（T-TW）或（1可4）答案：D35、液體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)，其對(duì)流傳熱系數(shù)a與雷諾準(zhǔn)數(shù)

13、Re的n次方成正比，其中n的值為（）A0.5B0.8C1D2答案：B36、工業(yè)生產(chǎn)中，沸騰傳熱操作應(yīng)設(shè)法保持在（）A自然對(duì)流區(qū)B泡核沸騰區(qū)C膜狀沸騰D過渡區(qū)答案：B37、在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)為a1,水的對(duì)流傳熱系數(shù)為a2,蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)為a3，則（）Aa1a2a3Ba2a3a1Ca3a2a1Da2a1a3答案：C二、填空題1、對(duì)流傳熱總是概括地著眼于壁面和流體主體之間的熱傳遞，也就是將邊界層的和邊界層外的合并考慮，并命名為給熱。答案：熱傳導(dǎo)；熱對(duì)流2、給熱是以和的差作為傳熱推動(dòng)力來考慮問題的。答案：流體的平均溫度；壁面溫度3、流體在垂直管內(nèi)自上而下流動(dòng)同時(shí)被

14、加熱時(shí)，其對(duì)流傳熱系數(shù)比用普通準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算的結(jié)果要。答案：大分析：流體被加熱時(shí)，自然對(duì)流的方向是自下而上，恰與流體流動(dòng)方向相反，引起湍動(dòng)加劇。4、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加而，隨其溫度的升高而。答案：增大；減小5、在工程計(jì)算中，對(duì)兩側(cè)溫度分別為Jt2的固體，通常采用平均導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行熱傳導(dǎo)計(jì)算。平均導(dǎo)熱系數(shù)的兩種表示方法12是或。-t+tX=T2-丫九+九2X=12答案；2；6、對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在，因此，是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的重要途徑。答案：滯流內(nèi)層；減薄滯流內(nèi)層的厚度7、在X、卩、P、J這4個(gè)物性參數(shù)中，若值大，對(duì)流傳熱系數(shù)就增大；若值大，對(duì)流傳熱系數(shù)就減小。答案：P、p、X；卩8、黑

15、體的表面溫度從300C升至600C,其輻射能力增大到原來的倍.答案:5.39分析:斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對(duì)溫度的4次方成正比,而非攝氏溫度,即600+273丫j300+273丿=5.39。9、流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流流動(dòng)，若傳熱推動(dòng)力增大1倍，則對(duì)流傳熱速率增大倍。答案：110、由核狀沸騰轉(zhuǎn)變?yōu)槟罘序v時(shí)的溫度差稱為。這時(shí)單位時(shí)間、單位面積所傳遞的熱量稱為。答案：臨界溫度差；臨界熱負(fù)荷11、處理量為440kg/h的有機(jī)溶液在某換熱器中預(yù)熱。運(yùn)轉(zhuǎn)一周期后，該溶液在管內(nèi)生成積垢，使換熱器總熱阻增加了10%。若維持冷、熱介質(zhì)出口溫度不變，則該溶劑的處理量變?yōu)?。答案?00kg/

16、hKAAtm分析：設(shè)Q=1Q=K=瓦K=1.1故Q=KAAtm.Q=44011=XTQ=400kg/h12、苯在內(nèi)徑為20mm的圓形直管中作湍流流動(dòng)，對(duì)流傳熱系數(shù)為1270W/(m2C)。如果流量和物性不變，改用內(nèi)徑為30mm的圓管，其對(duì)流傳熱系數(shù)將變?yōu)閃/(m2C)。答案：612分析：九Reo.8Pna=0.023drW/p兀/d24p0.8Prn九=0.023daKd-1+(1-2)x0.8=d-1.8aVoa=120-1.8丿=0.4822=0.482a=0.482x1270=612W/(m2C)13、工業(yè)上常見的載熱體加熱劑有.NaNO7%)等。3、熱水、聯(lián)苯混合物，熔鹽（KNO53%

17、，NaNO40%,32答案：飽和蒸汽；煙道氣14、工業(yè)上常見的載熱體冷卻劑有冷水、等。答案：空氣；冷凍鹽水15、換熱器在使用一段時(shí)間后，傳熱速率會(huì)下降很多，這往往是由于.的緣故。答案：傳熱管表面有污垢積存16、根據(jù)冷熱流體的接觸情況，兩種流體實(shí)現(xiàn)熱交換的形式有.、混合式換熱.和.三種。答案：間壁式換熱、蓄熱式換熱17、對(duì)大空間的自然對(duì)流，通常取加熱（或冷卻）表面的為特征尺寸。答案：垂直高度18、傳熱的三種基本方式是.和熱輻射。答案：熱傳導(dǎo)；對(duì)流傳熱若流量和物性不dHN二1.86R1/3P1/3（4）1/3（）0.1419、柴油在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制滯流流動(dòng)，給熱系數(shù)可用下式計(jì)算：uerLHW倍。變

18、，將管內(nèi)徑減半后仍為滯流，則管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)變?yōu)樵瓉淼?答案：21/3由a=1.86diW/p兀/d24iUduP1/3(L)1/3()0.14rLUW分析：矢口aocdi1/3+1/3=dia1a=(2)1=2故a二2a2倍，則其算術(shù)平均值與對(duì)數(shù)平均值相差不大20、在計(jì)算換熱器的平均傳熱推動(dòng)力時(shí)，若兩端的推動(dòng)力相差不大于答案：4%三、計(jì)算題1、某燃燒爐的平壁由耐火磚、絕熱磚和普通磚三種砌成，它們的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.2W/(mC),0.16W/(mC)和0。92W/(mC),耐火磚和絕熱轉(zhuǎn)厚度都是0.5m，普通磚厚度為0.25m。已知爐內(nèi)壁溫為1000C，外壁溫度為55C，設(shè)各層磚間接觸良好，

19、求每平方米爐壁散熱速率。解Q/S二(tt)/工(b/九)12ii二(100055)(0.5/112)+(0.5/0.16)+(0.25/0.92)=247.81w/m22、在外徑100mm的蒸汽管道外包絕熱層。絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.08W/(mC),已知蒸汽管外壁150C，要求絕熱層外壁溫度在50C以下，且每米管長的熱損失不應(yīng)超過150W/m，試求絕熱層厚度。解Q/L=2兀九(tt)/Ln(r/r)1221=0.16兀(15050)Ln(r/50)=1502r=69.9mm2壁厚為：r一r=69.950=19.9mm213、38X2.5inm的鋼管用作蒸汽管。為了減少熱損失，在管外保溫。第一層

20、是50mm厚的氧化鋅粉，其平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(mC)；第二層是10mm厚的石棉層，其平均導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(mC)。若管內(nèi)壁溫度為180C，石棉層外表面溫度為35C，試求每米管長的熱損失及兩保溫層界面處的溫度？解：r0=165mm=0.0165m，r1=19mm=0.019mr=r+6=0019+0.05=0.069m211r=r2+S2=0069+001=。079m州=45W/(mC)Q2兀(t-1)2x3.14x(180-35)/=o3=47.1W/mLr1r11191.691.79W/mIn+ln亠+ln-4In+In+ln-九r九r九r4516.50.07190156900

21、1122即47.12兀(t2-35)179ln-01569Q2兀(t-t)E=ln九r22t2=41.8C4、有一外徑為150mm的鋼管，為減少熱損失，今在管外包以兩層絕熱層。已知兩種絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)之比匚入，兩層絕熱層厚度相等皆為30mm。試問應(yīng)把哪一種材料包在里層時(shí)管壁熱損失小。設(shè)兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。解：若小的九包在里層時(shí)：Q=2兀LAt/Ln(r/r)/九+Ln(r/r)/九211322r=75mm,r=75+30=105mm,r=135mm123設(shè)九=1,九=212Ln(r/r)/九+Ln(r/r)/九=0.462211322若大的包在里層是：Ln(r/r)/九+Ln(r/

22、r)/九=0.420212321小的包在里層時(shí)，熱損失小。5、冷凍鹽水(25%的氯化鈣溶液)從p25X2.5mm、長度為3m的管內(nèi)流過，流速為0.3m/s，溫度自-5C升至15C。假設(shè)管壁平均溫度為20C，試計(jì)算管壁與流體之間的平均對(duì)流給熱系數(shù)。已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數(shù)據(jù)如下：密度為1230kg/m3，粘度為4X10-3Pas,導(dǎo)熱系數(shù)為0.57W/(mC),比熱為2.85kJ/(kgC)。壁溫下的粘度為2.5X10-3Pas。解：d=0.025一0.0025X2=0.02mL=3d=0.02=15050Redup0.02x0.3x12304x10-3=1845v2000層流20CP2.

23、85x103x4x10-3Pr=九0.57RePrd/1845x20x0.02Q3=246100a=186Reg盯IL丿4Xd=186x184513x2013x嘰LX=354.7W/(m2C)6、油罐中裝有水平蒸汽管以加熱管內(nèi)重油，重油溫度為20C，蒸汽管外壁溫為120C，在定性溫度下重油物性數(shù)據(jù)如下：密度為900kg/m3，比熱1.88X103j/(kgC),導(dǎo)熱系數(shù)為0.175W/(mC),運(yùn)動(dòng)粘度為2XlO/s,體積膨脹系數(shù)為3X10-4l/C，管外徑為68mm,試計(jì)算蒸汽對(duì)重油的傳熱速度W/m2。解：G=卩gLAt/v2r=3x10-4x9.81x0.0683x100/(2x10-6)

24、2=2.313x107P=C卩/X=1.88x103x900x2x10-6/0.175=19.34rPGP=4.474x108.A=0.135B=1/3rra=XA(GP)b/L=265.7w/(m-0C)rrQ/S=aAt=265.7x(12020)=26570w/m27、有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230C降至120C，流量為25000kg/h，內(nèi)有25X2.5mm的鋼管70根，每根管長6m,管中心距為32mm,正方形排列。用圓缺型擋板(切去高度為直徑的25%)，試求煤油的給熱系數(shù)。已知定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)為：比熱為2.6X103j/(kgC),密度為710kg/m3,粘度

25、為3.2X10-4Pas,導(dǎo)熱系數(shù)為0.131W/(mC)。擋板間距曲二240枕険，殼體內(nèi)徑Z)=430o解:A=hDQ-d/1)=0.24x0.48(1-25/32)=0.0252m20u=V/A=0.0388m/ssd=4(t2-nd2/4)/兀d=0.027meR=dup/|lx=2325eeP=C卩/X=6.35申=0.95rP卩a=0.36XR0.55P1/3x0.95/dere=0.36x0.131x23250.55x6.351/3x0.95/0.027=218.3w/(m-0C)8、為保證原油管道的輸送，在管外設(shè)置蒸汽夾。對(duì)一段管路來說，設(shè)原油的給熱系數(shù)為420W/(mC),水蒸

26、氣冷凝給熱系數(shù)為104W/(mC)管子規(guī)格為35X2mm鋼管。試分別計(jì)算和K。，并計(jì)算各項(xiàng)熱阻占總熱阻的分率。1/K=1/a+bd/九d+d心d=31/(35xl04)+0.002x31/(45x33)+1/420iiimi00=0.0025111/w/(m2oC)K=398.3W/(m2oC)i計(jì)入污垢熱阻R=0.8598x10-4e0dR/d=1.7197xl0-4x35/31=1.94x10-40eii污垢熱阻占:(0.8598+1.94)x10-4/0.002835+(0.8595+1.94)x10-4=8.9(/原油側(cè)熱阻占：0.035/(420x0.031)/0.002835=94

27、.8，蒸汽側(cè)熱組占：1/10000/0.002835=3.50管壁導(dǎo)熱熱阻占:0.002x0.035/(45x0.033)/0.002835=1.7/09、某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內(nèi)呈湍流。已知蒸汽冷凝給熱系數(shù)為104W/(mC),單管程溶液給熱系數(shù)為400W/(mC),管壁導(dǎo)熱及污垢熱阻忽略不計(jì)，試求傳熱系數(shù)。若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時(shí)總傳熱系數(shù)又為多少？解：1)單管程1/K=1/a+1/a=1/104+1/400=0.00261/w(m2。C)0i0K=384.6w(m2C)02)改為雙管層管內(nèi)流速提高一倍，則：1/K=1/(20.8xa)+1/a=1/

28、104+1/(400x20.8)0i0K=651.1w/(m2。C)010、一列管換熱器，管子規(guī)格為p25X2.5inm，管內(nèi)流體的對(duì)流給熱系數(shù)為100W/(mC),管外流體的對(duì)流給熱系數(shù)為2000W/(mC),已知兩流體均為湍流流動(dòng)，管內(nèi)外兩側(cè)污垢熱阻均為0.0018mC/W。試求：傳熱系數(shù)K及各部分熱阻的分配；若管內(nèi)流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？若管外流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？解：R=R=0.00118m2.C/W鋼管九=45W/(mC)i0d-dd=0imdln0-di=甘=0.022201bdd+4+0-a九dad0mii+R+Ri010.0025x0.0250.025

29、+200045x0.022100x0.02+2x0.00118=0.015421/(W/m2C)K0=64.84W/(m2C)熱阻分配：污垢：R+R”=2x0.0118=0153=15.3%管外：聽=324%0.015420.025管內(nèi)：aidU0喘X5晉=811%管壁：bd0九d0.0025x0.02545xO.022=0.41%0.01542W=2Wiifu=2uiifa=20.8aiibdd+亠+oa九dad0maidi10.0025x0.0250.025=+200045x0.02220.8x100x0.02+2x0.00118=0.01010m2C/W=98.99W/(m2C)fW01

30、TK0=2W01a0f，a=20.8a00bdd+亠+R+R九dadi0mii10.0025x0.0250.025=+20.8x200045x0.022100x0.02+2x0.00118=0.01521m2C/W=6574W/(m2C)11、一套管換熱器，用熱柴油加熱原油，熱柴油與原油進(jìn)口溫度分別為155C和20C。已知逆流操作時(shí)，柴油出口溫度50C,原油出口60C，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數(shù)據(jù)、初溫和傳熱系數(shù)皆與逆流時(shí)相同，試問并流時(shí)柴油可冷卻到多少溫度？解：逆流時(shí)：Q=QhcWCAT=WCAt,則WC(15050)=WC(60-20)hphcpchphcpcAt=(95-30)

31、ln(95/30)=56.40CmQ=KSAt,KS=1.862WC(1)mhph并流時(shí)：Q=QhcWCAT=WCAt,則WC(155-T)=WC(t-20)hphcpchph2cpc2At=135-(T-1)/ln135/(T-1)m2222Q=KSAt(2)m聯(lián)立方程(D(2)解得：T=64.70Ct=54.40C22即并流時(shí)柴油冷卻到64.70C12、一套管換熱器，冷、熱流體的進(jìn)口溫度分別為55C和115C。并流操作時(shí)，冷、熱流體的出口溫度分別為75C和95C。試問逆流操作時(shí)，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數(shù)據(jù)與傳熱系數(shù)均為常量。解：并流時(shí)：Q=QhcWCAT=WCAthp

32、hCpC貝0WC(115-95)=WC(75-55)hphCpCWC=WChphCpCAt=(60-20)/ln60/20=36.410CmQ=KSAtmKS=0.55WChph逆流時(shí)：WC(115-T)=WC(t-55)hph2CpC2115-T=t-5522At=T-55At=115-T1222At=At12At=(At+At)/2=30+(T-t)/2m1222115-T=0.5530+(T-t)/2222115-T=t-5522解得T=932.70Ct1-2=76.30C13、在一單管程列管式換熱器中，將2000kg/h的空氣從20C加熱到80C，空氣在鋼質(zhì)列管內(nèi)作湍流流動(dòng)，管外用飽和

33、水蒸汽加熱。列管總數(shù)為200根，長度為6m,管子規(guī)格為38X3mm。現(xiàn)因生產(chǎn)要求需要設(shè)計(jì)一臺(tái)新?lián)Q熱器，其空氣處理量保持不變，但管數(shù)改為400根，管子規(guī)格改為19X1.5mm，操作條件不變，試求此新?lián)Q熱器的管子長度為多少米？2解：.據(jù)題意Q二QQ二KSNt總m/aaK二a0iiiu/u二nd2/(nd2)iiiiaxu0.8-d0.2iii.a/a二(u/u)0.8-(d/d)0.2iiiiiia/a二(200x322/(400x162)0.8x(32/16)0.2二2ii/a/a二2iiSnL兀d總i.K2KiiSnLnd總iQKSNt2KnL兀dNti總miimQKSNtKnLndNti總m

34、iimL1/2x(n/n)x(d/d)xL3mii14、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)分別為09W/(mC)及0.7W/(mC)。待操作穩(wěn)定后，測得爐膛的內(nèi)表面溫度為700C,外表面溫度為130C。為了減少燃燒爐的熱損失，在普通磚外表面增加一層厚度為40mm、導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/(mC)的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測得爐內(nèi)表面溫度為740C，外表面溫度為90C。設(shè)兩層磚的導(dǎo)熱系數(shù)不變，試計(jì)算加保溫層后爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾?解：加保溫層前單位面積爐壁的熱損失為Q此時(shí)為雙層平壁的熱傳導(dǎo)，其導(dǎo)熱速率方程為：/Qt1-13_700-130_

35、2244W/m2IS)0.10.122441片+2+-九九0.90.712加保溫層后單位面積爐壁的熱損失為QIS丿2此時(shí)為三層平壁的熱傳導(dǎo)，其導(dǎo)熱速率方程為ttbbb123740900.10.10.04+0.90.70.0670W/m故加保溫層后熱損失比原來減少的百分?jǐn)?shù)為：rq_rq、S丿.S2244_706.r.r.n_,1厶x100%=x100%=68.5%（Q）224415、在外徑為140mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為390C,保溫層外表面溫度不大于40C。保溫材料的入與t的關(guān)系為人=0.1+0.0002t(t的單位為C,A的單位為W/(mC)。若要求每米管

36、長的熱損失Q/L不大于450W/m,試求保溫層的厚度以及保溫層中溫度分布。解：此題為圓筒壁熱傳導(dǎo)問題，已知：r2=0.07mt2=390Ct3=40C先求保溫層在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù),即“CM+。叫葺卜0-143W/（m*C）1)保溫層溫度將式(4-15)改寫為lnlnr3=2nk（t一t）2TQ/L2nx0.143（390_40）+ln0.07450得r3=0.141m故保溫層厚度為b=r3r2=0.1410.07=0.071m=71mm32(2)保溫層中溫度分布設(shè)保溫層半徑尸處的溫度為t,代入式(4-15)可得2.143（39-七）=450ln解上式并整理得t=501lnr942計(jì)算結(jié)果表

37、明,即使導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù),圓筒壁內(nèi)的溫度分布也不是直線而是曲線。16、熱空氣在冷卻管外流過，a2=90W/(m2C),冷卻水在管內(nèi)流過，a1=1000W/(m2C)。冷卻管外徑d=16mm,壁21o厚b=15mm,管壁的人=40W/(mC)。試求：總傳熱系數(shù)K；O 管外對(duì)流傳熱系數(shù)a2增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？ 管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)a】增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？解：由式4-70可知1dbd11160.0015161.o+o+-ad九da1000134014.5901im2=808W/(m2C)0.00123+0.00004+0.011112?？梢姽鼙跓嶙韬苄?，通常可以忽略不計(jì)。=147.40

38、.00123+2x90二85.3傳熱系數(shù)增加了82.4%。Ko丄16+0.011112x100013傳熱系數(shù)只增加了6%,說明要提高K值，應(yīng)提高較小的a2值。17、某流體通過內(nèi)徑為100mm圓管時(shí)的流傳熱系數(shù)為120W/(m2C),流體流動(dòng)的雷諾數(shù)Re=1.2X10%此時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為Nu二0023Re0-8Pr0-4。今擬改用周長與圓管相同、高與寬之比為1：3的矩形扁管，而保持流速不變，試問對(duì)流傳熱系數(shù)有何變化？解：由對(duì)流傳熱系數(shù)a的計(jì)算公式：、0.8丿Pr0.488當(dāng)物性不變時(shí)a*u0.8d-0.2Vu不變,a*d-0.2求扁管的當(dāng)量直徑de：設(shè)a、b,分別為矩形截面的寬與長a1由

39、題意32(a+b)-nd3ndb-de=4ab2(a+b)0.05x0.643x8800.39x10-3=7.245x104湍流=A兀d=x3.14x0.005=0.0295m1616設(shè)以、a，分別為圓管與扁管的對(duì)流傳熱系數(shù)，則)0.2=1.11ad0.05=()0.2=(_ad0.0295ea=1.11a=1.11xl00=lllW/(m2C)對(duì)流傳熱系數(shù)由原來的100W/（m2C）,增至現(xiàn)在的111W/（m2C）。分析：由以上的計(jì)算可以看出，由于矩形扁管的當(dāng)量直徑小于同周長圓的直徑，其對(duì)流傳熱系數(shù)大于后者。因此用非圓形管道制成的換熱器（如最近開發(fā)的螺旋扁管換熱器），一般都具有高效的特點(diǎn)。1

40、8、有一套管換熱器，內(nèi)管為申54x2mm，套管為申116x4mm的鋼管，內(nèi)管中苯被加熱，苯進(jìn)口溫度為50C，出口溫度為80C,流量為4000Kg/h。環(huán)隙為133.3C的飽和水蒸氣冷凝，其汽化熱為2168.1KJ/Kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為11630W/m2-K。苯在5080C之間的物性參數(shù)平均值為密度P二880KJ/m3，比熱Cp二1,86KJ/KgC,粘度0.39x10-3Ns/m2，導(dǎo)熱系數(shù)九=0.134W/m-K,管內(nèi)壁垢阻為0-000265cm2/W，管壁及管外側(cè)熱阻不計(jì)。試求:（1）加熱蒸汽消耗量；（2）所需的傳熱面積（以內(nèi)管外表面計(jì)）。（3）當(dāng)苯流量增加50%，要求苯的進(jìn)出口溫度不變

41、，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為多少？解：（1）加熱蒸汽消耗量：Dr=wc（t一t）2p221nDx2168.1二4000x1.86（80-50）D=103kg/h2）內(nèi)管中苯的流速：=0.643m/sw/p4000/3600U=2=0.785d2880x0.785x0.0522廠c卩1.86X103X0.39X10-3P=p=r九0.134=5.41.a=0.023Ro.8Po.42der20.134=0.023(7.254x104)0.8(5.41)0.4=937W/m20C0.05則以內(nèi)管外表面計(jì)的傳熱系數(shù)為：11dd154=+1+1-R=+aadds211630937x501222+54x0.00

42、026550K=656W/m2CAtmtt805021=67.2,Tt133.350ln4lnTt133.3802C.w(tt)=KAAt11mc2p22n(000)X1.86X103(8050)=656Ax67.236001A=1.41m21(3)苯的流量增加50%，而進(jìn)出口溫度不變a=1.50.8=1.383a則a2na=1.383x937=1296W/m2-21kadk22d1dad2211d=(+1KKad22)d)-1-ad221+6561296x505454937X50nK=830W/m2-C(以內(nèi)管外表面計(jì)):.1.5wc(tt)=KA-At2p2211mtt即：Tt1.5wcIn=KA2p2Tt12n1.5wc(tt)=KA2i2p2211TtlnuTt24000t50n1-5X(3600)X166103ln濟(jì)=830X曲解得：T=145.2c即苯的流量增加50%而溫度不變時(shí)，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為145.2C。19、有一套管換熱器，內(nèi)管為申54%2mm，外管為申116%4mm的鋼管?，F(xiàn)用120C的飽和水蒸氣加熱苯，使苯由50C加熱至80C，苯在內(nèi)管中以4000kg/h的流量流動(dòng)，試求：（1）加熱蒸汽消耗量；（2）所需套管的有效長度；（3）由于某種原因，加熱蒸汽的溫度降為110C，苯的出口溫度將變?yōu)槎嗌?？（?/p>