化工原理传热题库

1、第四章 传热练习题一、选择题1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（ ）A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异；C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；答案：C2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ ）。A、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C、折射定律；B、克希霍夫定律； D、普郎克定律；答案：B3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体；答案：A、C、D；

2、B、E、F4、影响对流传热系数的因素有( )。A、产生对流的原因；B、流体的流动状况；C、流体的物性；D、流体有无相变；E、壁面的几何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、视具体情况而定；答案：A解：原因是：流量不变 当管径增大时，a. ，b. d增大时，增大，综合以上结果，管径增加，下降根据对于该系统即 则本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：，即物性一定时，。

3、根据连续性方程，流量不变时，所以管径变化，管内流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。A、>>>；B、>>>；C、>>>；D、>>>；冷流体 热流体 水 气 体水沸腾 水蒸气冷凝 水 水 水 轻油答案：D7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：加热器应置于该空间的上部；冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（ ）。A、这两种说法都对； C、第一种说法对，第二种说法错；B、这

4、两种说法都不对； D、第二种说法对，第一种说法错；答案：B8、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（ ）。A、>>>； B、>>>； C、>>>； D、>>>； 空气流速为30m/S时的a； 水的流速为1.5m/s时的a；蒸汽滴状冷凝时的a； 水沸腾时的a；答案：C9、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（ ）。A、管壁热阻； B、污垢热阻；C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻；答案：B10、热油和水在一套管换热器中换热，水由20升至75。若冷流体为最小值流体，传热效率0.6

5、5，则油的入口温度为（ ）。A、104； B、130； C、95； D、85；答案：A 分析：=0.65 =10411、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C、热射线和可见光一样，都服从折射定律；D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变；答案：A12、关于下面两种说法的正确结论应是（ ）。1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关；2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。A、这两种说法都对； C、第一种说法对，第二种说法不对；B、两种说法都不对； D、第二种说法对，

6、第一种说法不对；答案：C13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90°C，出口温度为50°C，冷水进口温度为15°C，出口温度为53°C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（ ）。A、5%； B、6%； C、7%； D、8%；答案：A解：由 ，得 14、某套管换热器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（ ）mm。A、53； B、45； C、50； D、58；答案：B15、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定

7、时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ ）A、气体走管外，气体并联逆流操作； B、气体走管内，气体并联逆流操作；C、气体走管内，串联逆流操作； D、气体走管外，串联逆流操作；答案：D16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（ ）在工程上是可行的：A、提高空气流速；B、提高蒸汽流速；C、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液； 答案：A17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（ ）A、通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；B、系统中任一点的温度维持恒定；C、总的传热速率等于通过垂直于热流方向的

8、各层传热面的传热速率之和；D、系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；答案：C18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20，则壁温约为（ ）A、20； B、100； C、60； D、49.7。答案：B19、有一套管换热器，长10m，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（ ）A、2倍； B、1.75倍； C、1.15倍； D、2.30倍；答案：20、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）A、表面光滑，颜色较浅；B

9、、表面粗糙，颜色较深；C、表面粗糙，颜色较浅；D、表面光滑，颜色较深。答案：21 气体的导热系数值随温度的变化趋势为（ ）A T升高，增大 B T升高，减小C T升高，可能增大或减小 D T升高，不变答案：A22、水银、水、软木的导热系数分别为1、2、3其大小顺序为（ ）A 1>2>3 B 1<2<3C 1>3>2 D 3>1>2答案：A23、多层平壁定态热传导时，各层的温度降与各相应层的热阻（ ）A 成正比 B 成反比 C 没关系 D 不确定答案：A24、对由多层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言，若三层的传热推动力t1>t2>t3,

10、则三层平壁的传热阻力R1、R2、R3之间的关系为（ ）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>R2 D R2>R1>R3答案：A25、双层平壁稳定热传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为1和2，其对应的温度差为t1和t2，若t1>t2,则1和2的关系为（ ）A 1<2 B 1>2 C 1=2 D无法确定答案：A26、由厚度都相同的平壁组成的三层平壁而言，若1>2>3，则热阻R1、R2、R3之间的关系为（ ）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>

11、;R2 D R3>R1>R2答案：B27、由傅立叶定律，可以定义出导热系数；由牛顿冷却定律，可以定义出对流传热系数。对于和的下列认识中正确的是（ ）A 和皆为物质的热物理性质 B 和具有相同的因次C 和不一样，仅为物质的热物理性质D 和不一样，仅为物质的热物理性质答案：C28、传热中的相似准数有努塞尔准数Nu，雷诺准数Re，普朗特准数Pr。格拉斯霍夫准数Gr，大空间内无相变的自然对流传热现象可由其中的（ ）来描述。A Re、Pr、Gr B Pr、Gr、Nu C Nu、Re、Pr D、 Nu、Re答案：B29、设水在一圆直管内湍流流动，在稳定段处，其对流传热系数为1；若将水的质量流量

12、加倍，而保持其他条件不变，此时的对流传热系数2与1的关系为（ ）A 2=1 B 2=21 C 2=20.81 D 2=20.41答案：C30、下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：C31、下列准数中反映自然对流对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：D32、下列准数中反映流动状态和湍流程度对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：B33、对由外管直径为d1,内管直径为d2组成的套管而言，按润湿周边计算而得的当量直径为（ ）A （d1+d2）/2 B d1+d2 Cd1-d2 D d

13、2-d1答案：C34、换热器中任意截面上的对流传热速率=系数×推动力，其中推动力是指（ ）A 两流体温度差（T-t） B 冷流体进、出口温度差（t2-t1）C 热流体进、 出口温度差（T2-T1） D 液体温度和管壁温度差（T-TW）或（tW-t）答案：D35、液体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数与雷诺准数Re的n次方成正比，其中n的值为（ ）A 0.5 B 0.8 C 1 D 2答案： B36、工业生产中，沸腾传热操作应设法保持在（ ）A 自然对流区 B 泡核沸腾区 C 膜状沸腾 D 过渡区答案：B37、在通常操作条件下的同类换热器中，设空气的对流传热系数为1，水的对流传热

14、系数为2，蒸汽冷凝的传热系数为3，则（ ）A1>2>3 B 2>3>1 C 3>2>1 D2>1>3答案：C二、填空题1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；热对流2、给热是以 和 的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要 。 答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动方向相反，引起湍动加剧。4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而

15、 ，随其温度的升高而 。答案：增大；减小5、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。答案；6、对流传热的热阻主要集中在 ，因此， 是强化对流传热的重要途径。答案：滞流内层；减薄滞流内层的厚度7、在、 、 这4个物性参数中，若 值大，对流传热系数就增大；若 值大，对流传热系数就减小。答案：、；8、黑体的表面温度从300升至600，其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度,即=5.39。9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传

16、热推动力增大1倍，则对流传热速率增大 倍。答案：110、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为 。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为 。答案：临界温度差；临界热负荷11、处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为 。答案：400kg/h分析：设Q= =1.1故 Q=400kg/h12、苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（·）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数将变为 /(·)。答案：612分

17、析： =0.023 =0.023 = =0.482 =0.482=0.4821270=612W/(·)13、工业上常见的载热体加热剂有 、 、热水、联苯混合物，熔盐(KNO353%，NaNO240%, NaNO37%)等。答案：饱和蒸汽；烟道气14、工业上常见的载热体冷却剂有冷水、 、 等。答案：空气；冷冻盐水15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于 的缘故。答案：传热管表面有污垢积存16、根据冷热流体的接触情况，两种流体实现热交换的形式有 、混合式换热 和 三种。答案：间壁式换热、蓄热式换热17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的 为特征尺寸。答案

18、：垂直高度18、传热的三种基本方式是 、 和热辐射。答案：热传导；对流传热19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管内对流传热系数变为原来的 倍。答案：2分析：知 故20、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于 。答案：4%三、计算题1、某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m·)，0.16 W/(m·)和0。92 W/(m·)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。已知炉内壁温为

19、1000，外壁温度为55，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。2、在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为0.08 W/(m·)，已知蒸汽管外壁150，要求绝热层外壁温度在50以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m，试求绝热层厚度。3、38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失，在管外保温。第一层是50mm厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07 W/(m·)；第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为0.15 W/(m·)。若管内壁温度为180，石棉层外表面温度为35，试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度？解：

20、r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1d1 = 0.0190.05 = 0.069 mr3 = r2d2 = 0.0690.01 = 0.079 ml0 = 45 W/(m·)W/m 即 t2 = 41.8 4、有一外径为150mm的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料导热系数之比，两层绝热层厚度相等皆为30mm。试问应把哪一种材料包在里层时管壁热损失小。设两种情况下两绝热层的总温差不变。5、冷冻盐水（25%的氯化钙溶液）从25×2.5mm、长度为3m的管内流过，流速为0.3m/s，温度自-5

21、升至15。假设管壁平均温度为20，试计算管壁与流体之间的平均对流给热系数。已知定性温度下冷冻盐水的物性数据如下：密度为1230kg/m3，粘度为4×10-3Pa·s，导热系数为0.57 W/(m·)，比热为2.85kJ/(kg·)。壁温下的粘度为2.5×10-3Pa·s。解：d = 0.0250.0025×2 = 0.02 m > 50 u = 0.3m/s 2000 层流100= 354.7 W/(m2×)6、油罐中装有水平蒸汽管以加热管内重油，重油温度为20，蒸汽管外壁温为120，在定性温度下重油物性数据

22、如下：密度为900kg/m3，比热1.88×103J/(kg·)，导热系数为0.175W/(m·)，运动粘度为2×10-6m2/s，体积膨胀系数为3×10-4 l/，管外径为68mm，试计算蒸汽对重油的传热速度W/m2。7、有一双程列管换热器，煤油走壳程，其温度由230降至120，流量为25000kg/h，内有25×2.5mm的钢管70根，每根管长6m，管中心距为32mm，正方形排列。用圆缺型挡板（切去高度为直径的25%），试求煤油的给热系数。已知定性温度下煤油的物性数据为：比热为2.6×103J/(kg·)，密度

23、为710 kg/m3，粘度为3.2×10-4Pa·s，导热系数为0.131 W/(m·)。挡板间距，壳体内径。8、为保证原油管道的输送，在管外设置蒸汽夹。对一段管路来说，设原油的给热系数为420 W/(m·)，水蒸气冷凝给热系数为104 W/(m·)。管子规格为35×2mm钢管。试分别计算Ki和K0，并计算各项热阻占总热阻的分率。9、某列管换热器，用饱和水蒸汽加热某溶液，溶液在管内呈湍流。已知蒸汽冷凝给热系数为104 W/(m·)，单管程溶液给热系数为400W/(m·)，管壁导热及污垢热阻忽略不计，试求传热系数。若

24、把单管程改为双管程，其它条件不变，此时总传热系数又为多少？10、一列管换热器，管子规格为25×2.5mm，管内流体的对流给热系数为100 W/(m·)，管外流体的对流给热系数为2000 W/(m·)，已知两流体均为湍流流动，管内外两侧污垢热阻均为0.0018 m·/W。试求：传热系数K及各部分热阻的分配；若管内流体流量提高一倍，传热系数有何变化？若管外流体流量提高一倍，传热系数有何变化？解：Ri = R0 = 0.00118m2×/W 钢管l = 45W/(m×) m = 0.01542 1/(W/m2)K0 = 64.84 W/(m

25、2×)热阻分配：污垢：管外：管内：管壁： ， ， = 0.01010 m2/W W/( m2) ， = 0.01521 m2/W W/( m2)11、一套管换热器，用热柴油加热原油，热柴油与原油进口温度分别为155和20。已知逆流操作时，柴油出口温度50，原油出口60，若采用并流操作，两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同，试问并流时柴油可冷却到多少温度？12、一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别为55和115。并流操作时，冷、热流体的出口温度分别为75和95。试问逆流操作时，冷、热流体的出口温度分别为多少？假定流体物性数据与传热系数均为常量。13、在一单管程列管式换

26、热器中，将2000kg/h的空气从20加热到80，空气在钢质列管内作湍流流动，管外用饱和水蒸汽加热。列管总数为200根，长度为6m，管子规格为38×3mm。现因生产要求需要设计一台新换热器，其空气处理量保持不变，但管数改为400根，管子规格改为19×1.5mm，操作条件不变，试求此新换热器的管子长度为多少米？14、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·）及0.7W/（m·）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700，外表面温度为130。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为4

27、0mm、导热系数为0.06W/（m·）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740，外表面温度为90。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为： W/m2加保温层后单位面积炉壁的热损失为此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为： 故加保温层后热损失比原来减少的百分数为： 15、在外径为140mm的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390，保温层外表面温度不大于40。保温材料的与t的关系为=0.1+0.0002t（t的单位为，的单位为W/（m·

28、;）。若要求每米管长的热损失Q/L不大于450W/m，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2=0.07m t2=390 t3=40先求保温层在平均温度下的导热系数，即W/（m·）（1）保温层温度 将式（4-15）改写为 得 r3=0.141m故保温层厚度为 b=r3r2=0.1410.07=0.071m=71mm（2）保温层中温度分布 设保温层半径r处的温度为t，代入式（4-15）可得 解上式并整理得t=501lnr942计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。16、热空气在冷却管外流过，2=90W/（m2

29、3;），冷却水在管内流过，1=1000W/（m2·）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的=40W/（m·）。试求：总传热系数Ko；管外对流传热系数2增加一倍，总传热系数有何变化？管内对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？解： 由式4-70可知 W/（m2·）可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。 传热系数增加了82.4%。 传热系数只增加了6%，说明要提高K值，应提高较小的2值。17、某流体通过内径为100mm圆管时的流传热系数为120W/(m2·),流体流动的雷诺数Re=1.2×105,此时的对流传热系数关联式为。今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？解：由对流传热系数的计算公式： 当物性不变时 u不变， 求扁管的当量直径de：设a、b，分别为矩形截面的宽与长由题意 得 设分别为圆管与扁管的对流传热系数，则 =1.11=1.11100=111W/() 对流传热系数由原来的100W/(m2·)，增至现在的111 W/(m2·)。分析：由以上的计算可以看出，由于