化工原理习题及答案

1、第四章 传热、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。热对流仅发生在流体之中，而且必然伴随有导热现象。3、辐射传热任何物体，只要其绝对温度不为零度 （0K）, 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射 能量，同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能，当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体就与外界产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。 4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/向5、等温面温度场中将

2、温度相同的点连起来，形成等温面。等温面不相交。二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。BA在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B在同一温度下，物体吸收率A与黑度£在数值上相等，因此 A与£的物理意义相同；C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为 。 CA传导和对流B传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数 。CA增大B减小C只在某范围变大D沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火科辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之

3、一，其黑度为。AAB 0.03C 15、已知当温度为 T时，耐火科的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度 耐火科的黑度。DA大于B等于C不能确定是否大于D小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻 。 AA成正比B成反比C没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确：A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数 K将接近空气侧的对流给热系数。A甲乙均对B甲乙均不对C 甲对，乙不对 D乙对，甲不对8、列管换热器管程常用流速范围为：一般液体 ,气体。 A CA - 3 m/s B 3 - 15 m/s C 5 - 30 m/s9、一管壳式换热器，管内

4、走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度t,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施oAA管内加扰流内件B提高壳程数10、碳钢的导热率为 ;不锈钢的导热率为 ;铜的导热率为 ,常压常 温空气的导热率为 ;常温水的导热率为 。 C, D, B, F, EA 151W/(m ?C) B 370W/(m?C) C 45W/(m?C)D 16W/(m?C)E (m ?C) F (m ?C)11、套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时A B B传热系数K应A增大B减小C基本不变空气出口温度A增大B

5、减小C基本不变壁温 A 增大 B略有减小C 基本不变12、一定流量的液体在一25X 2.5mm的直管内作湍流流动，其对流给热系数=1000W/(m2 - C ) o如流量与物性都不变，改用一19X2mm的直管，则其值将变为 W/(m 2 . c)。DA 1059 B 1496 C 1585 D 167813、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示。试比较第一层的热阻R与第二、三层热阻R2、R的大小。C A CA R> ( R2+R) BR< ( R+R) C R= ( R2+R) D无法比较14、在一列管式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好 放置；冷却水应走。A CA 水平

6、B 垂直 C 管内 D 管外已知某平壁外两层不等厚(b1<b2)保温材料的温度分布曲线如图示，则A层导热率B层的导热率。CA 小于 B不能确定是否大于C 大于 D 等于15、稳定传热是指。A传热系统中各点的温度不随位置和时间而变。B传热系统中各点的温度仅随位置变，而不随时间变。C传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变。D传热系统中各点的温度随位置和时间而变。16、棉花保温性能好，主要是因为 。CA棉纤维素导热率小；B棉花中含有相当数量的油脂；C棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍；D棉花白色，因而黑度小。17、无相变强制对流来自。CA纯经验方法D数学模型法 18、在蒸汽冷凝中,

7、A使值升高纯理论方法因次分析法不凝气体的存在对BC使值有一定影响19、红砖的黑度为，若温度为A W/m 2 B 5684 W/m 2300 C ,C W/m因次分析与实验结合的影响是使值大大降低对值无影响则红砖的发射能力为2(半理论、半经验方法)2_W/m。B20、A换热器中冷热流体进出口温度一定时,D 1000W/m卜面说法中正确的是t m逆= t 1m并=C t m并t m®=t m折Dt m并 t m逆 t m折21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中，为强化传热下列方案中的在工程上可行。AA提高空气流速提高蒸汽流速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

8、并及时导走冷凝液。22、在间壁换热器中，当两流体均变温时，采用折流的目的是A提高KBC增加传热面积A D提(Wj t m使K和A均增加。23、100c时铜的导热率为 , 18C时钢的导热率近似为, 20c时空气的导热率近似为, 20c水的导热率近似为A 45W/(m ?K)B (mC 377W/(m ?K)D (m24、在相同温度下，实际物体的吸收率A AA)BAA。C A B D?K)?K)A与黑体的吸收率A的关系是<C A AdD不一定25、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

9、等于通过垂直于热流方向的各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。26、一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度 t,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施oAA管内加扰流内件B提高壳程数27、有一列管换热器，由 38根25 2.5mm无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，水流速 0.5m/s ,相应的Re=104及对流给热膜系数为。当水流量减为一半时,流给热膜不一定28、两流体在一套管换热器中换热，热流体温度由90 c降至60C,冷流体温度由20c升至50Co若逆流操作,A 70 C

10、B 30t m=c29、热传递的基本方式是：（A传导；B传递；C放射；D 30、物体各部分之间不发生相对位移,C 10）、对流、辐射。 流动。DD 40仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（）。AA热传导；B热传递；C热放射；D热流动。31、流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（A对流；B 流动；C 传递; 32、物质导热系数的顺序是：（A金属一般固体液体气体；C金属气体液体一般固体；D 透热。）。AB金属液体一般固体气体;D 金属液体气体一般固体。33、吸收率（）1的物体称为黑体。CA大于； B 小于； C 等于； D 近似于。34、（）等于1的物体称为

11、白体。BA吸收率；B反射率；C透过率；D折射率。35、单原子气体和对称双原子气体均可视为（）。DA白体；B灰体；C黑体；D透热体。36、液体是（A白体；B灰体；C透热体；D不透热体。37、在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（）。A清洗比较方便； B流速较快；C流通面积小；D易于传热。38、在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免（），而且管子也便于清洗和检修。AA壳体和管子同时受腐蚀；B流速过快；C流通面积过小； D传热过多。39、在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（），可节省壳程金属消耗量。A壳体受压；B流速过快；C流通面积过小； D传热过多。A40、在管

12、壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。AA及时排除冷凝液； B流速不太快；C流通面积不太小； D传热不过多。41、在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（）。 AA泄漏机会较少；B流速很快；C流通面积变小；D传热增多。42、在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（）。A以增强冷却效果； B以免流速过快； C以免流通面积过小；D以免传热过多。A43、在管壳式换热器中，黏度大的液体或流量较小的流体宜走（），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低 Re值（Re> 100）下即可达到湍流，以 提高对流传热系数

13、。BA管内；B管间；C管径；D管轴。44、对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走（），因 壁面温度与 大的流体温度相近，可以减少热应力。A管内；B管间；C管径；D管轴。45、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。CA黏度；B密度；C速度；D高度。46、有一套管换热器，环隙中有119.6 C的蒸气冷凝，管内的空气从20c被加热到50C,管壁温度应接近（）。DA 20 C; B 50 C; C 77.3 C; D 119.6 Co47、已知在温度T时耐火科的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（

14、），耐火砖的黑度为（）。A BA ; B ; C ; D 。48、两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100C。若将两灰体的温度各升高 100C,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。AA增大；B减小；C不变；D不一定。49、判断下面的说法哪一种是错误的（）。BA在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B在同一温度下，物体吸收率 A与黑度£在数值上相等，因此 A与£的物理意义相同;C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。50、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（）。BA逆流时，At m 一定

15、大于并流、错流或折流时的Atm；B采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；C采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D温度差校正系数 。At的大小反映了流体流向接近逆流的程度。三、填空题1、对流给热的热阻主要在 ,此处的 最大。滞流内层 温差2、热损失是 损失和 损失之和。热辐射传热引起的对流给热引起的3、列管式换热器中，壳程设有折流挡板，当两流体均无相变时，挡板能起强化传热的作用, 其原因是 。流速增大，使壳程 增大； 流体大部分横穿流过管束，流道短，边界层薄，比顺着管子纵向流动高; 流体在折流挡板间穿行时，流向及流速都在不断变化，增加了扰动，强化了传热。4、水蒸气冷凝时的比气体无相变时

16、的大得多，其原因是气体的,而蒸汽冷凝，其凝液的 ；且只有 才有热阻。导热率小、密度小，整个气体都呈现热阻导热率和密度都比气体大很薄的液膜2W/(m?K);汽化潜热5、在管式间壁换热器中， 以外表面为基准的传热系数 K的计算式为 之对应的传热量Q =。KoK0A0 tm6、 已知传热系数K=1250kcaL/(m 2?h?C),在 SI制中，K=r=2200kJ/kg ,在工程单位制中r =kcaL/kg 。普兰德准数的定义式是 。 1453 525 7、在压强恒定的条件下，空气黏度随温度升高而 增大8、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b b2 b3,导热率123。在稳定传热

17、过程中，各层的热阻R _ R _ R,各层导热速率 Q _ Q _ Q。>,>；=,=9、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应 ,主要原因是 。降低因水的导热率大于保温材料的导热率 ，受潮后，水占据一定的孔隙空间， 使保温层材料导热率增大，保温效果降低。8、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放 ，这是因为 不凝气和冷凝水不凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。11、设置隔热挡板是 辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，辐射散热量 O有一单层平壁如图所示。已知材料的导热率为常数，从左等温面t1至右等温面t2的稳定导热热流量为Q,则平壁内的温度分布表

18、达式为 。减少 愈低 Qa1 t）/t t112、某物体（可近似为灰体）在20c时，其黑度为 £ =,其吸收率为 。0. 813、浮头式或带膨胀节的换热器适用于 与 流体的温差很大的场管程 壳程14、根据有无热补偿或补偿方法不同，列管式热器的一般结构型式有、 、 O 换热器中，热流体由 200c冷却到140C,冷流体由20c升高到35C,热流体的 热容量流率较小，则传热效率为。 膨胀节；浮头式；U型管%15、消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加,采用结构或采用 式结构。膨胀节浮头式 U 型管16、如图所示，为尽量减少A、B两个温度不同的固体表面间的辐射传热，可以采取的

19、措施在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板。17、 用冷却水将一定量的热流体由100c冷却到40C,冷却水初温为 15C,在设计列管式换热器时，采用两种方案比较。方案I是令冷却水终温为30 C,方案H是令冷却水终温为35C,则用水量 W W，所需传热面积 A A 如图所示，蒸汽在管束外冷凝，（a）、（b）两种排列方式的其它条件均一样，比较它们的冷凝给热系数的大小a b,因为O OOOOOooO OOOOOooo oeOOo o大于， 小于,液膜逐排增厚，沿垂直方向管数愈多，液膜 大于，因为冷凝液从上面各排流到下面各排 愈厚。18、两流体的间壁换热过程中Q WCp t计算式中，t表示。T1

20、-T2 或 t2-t119、设备保温层外包一层表面 、颜色 的金属，可使设备的热损失减少。光滑较浅20、举出五种间壁式换热器 、套管式换热器，列管式换热器，夹套式换热器，板式换热器，螺旋板式换热器，蛇管式换热器，板翅式换热器等任选五种。21、导热率的物理意义是 ,其SI制的单位为 ,工程制的单位为。单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量W/(m ? C)千卡/小时？米？C22、定性温度是指 。 沸腾传热可分为三个区域，它们是 、和, 生产中的沸腾传热过程应维持在 区操作。确定准数中各物性参数的温度自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾23、对多层圆筒壁的热传导，通过各层的传热速率 ,热通量

21、,沿圆筒壁的 径向温度分布为 线。相等不相等曲线24、 已知导热率 入=xi0-3Cal/(cm ?s?C),此值在 SI制中为 W/(m?K)。写出比热 G的单位，工程制为 , SI制为。 物体的辐射传热速率与其绝对温度的 次方成正比。 1 kCaL/(kg ?C), J/(kg ?C) 四25、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气， 总传热系数K接近于 侧的对流传热系数，而壁温接近于 侧流体的温度。蒸汽冷凝时的对流给热系数较大。原因是空气饱和水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热26、估计列管式换热器中金属管壁的温度tw,壳程为的饱和水蒸气冷凝。A管程是平均温度为 40 c的空气，tw约为;B管程

22、是平均温度为 40c的水，水的对流给热系数为2000W/(m2?C),基于内面积的总传热系数 K=1600W/(m2?C) , tw约为。在设计时，欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度看，宜采取的 措施为,因为。(1) 100 C (2) 88 C增加管长。如果采用增加管数的办法，则沿垂直方向管数也增加，冷凝液从上面各排流到下面各排，液膜逐渐增厚，a降低。27、管内湍流传热，流体内温度梯度最大的部分是在 ,原因是滞流底层滞流底层的传热机理是导热，流体的导热率一般比较低。28、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也 。滴状冷凝的给热系数 膜 状冷凝给热系数。大 大于29、沸腾传热时，在核

23、状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大，则。越大30、对于间壁式换热器：WcCp（t2 t1） WhCh（T1 T2） KA tm等式成立的条件是、。31、下列各种情况下的对流给热系数空气流速为6m/s时的1；空气流速为25m/s时的 2；水的流速为1.2m/s时的3；水的流速为 2.5m/s时的4；蒸汽膜状冷凝时的5之间的数值按自大而小的顺序为>>>>。5432132、不需要任何介质的传热称为（）传热。辐射33、在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经（）。管程34、列管式换热器中，流体在（）流动称为流经壳程。管间35、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到8的所有波长范围的辐

24、射能的物体称为（）。灰体36、在辐射传热中，气体的反射率为（）。037、在辐射传热中，黑体的透过率为（ 038、在辐射传热中，灰体的透过率为（）。039、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的（）。黑度）的温度。）的对流传热系40、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（饱和蒸气41、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数K接近（ 数。空气42、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走（管内43、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走（管间44、判断下列物性数值大小 金属液 气。四、判断题 （每题1分）1、在辐射传热中，黑体的

25、反射率为1。（X ）2、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。（X ）3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。（V ）4、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等（X ）5、一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为固体气体液体。（X ）6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。（X ）7、对流传热仅发生在流体中。（X ）8、流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在流动边界层。（X ）9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。（x ）10、虽然大气层包围着地球，但阳光仍能照射到地球表面，因为空气是透热体。（V ）五、问答题1、在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气， 传热管的壁温接近哪一种流体的温度为什么（3

26、分）答：壁温接近饱和蒸气的温度。因为T Tw1 i Ai,饱和蒸气的o>>空气的 i,11则一 vv一 所以，t Twvvtw t,传热管的壁温接近饱和蒸气 （ 大）的温度。 io2、为什么内部孔隙多的材料保温效果好（3分）因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。3、在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度（3分）由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。4、在传热实验中，试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数（a）如何确定的并指出相应测试的基本参量有哪些（4分）答：QA

27、°(Ts tw) WcCp(t2 t1)WcCp（t2 t1）（Ts tw）A0即需测参数：空气流量 Wc；空气进、出口温度（t 1、t2）；饱和蒸汽压力，然后查出饱和蒸汽温度Ts ；管壁温（t w）5、在蒸汽冷凝时，其冷凝液为层流流动，若要提高蒸汽冷凝的给热系数，可考虑采取哪些 措施（4分）答：措施一：让液膜和蒸汽同向流动，则磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而使增大;措施二：若为单根管，将垂直放置改为水平放置。若为管束，则需减小垂直列上的管 数，或把管子排列旋转一定的角度；措施三：及时排除不凝气体。6、 作图定性示出沸腾传热系数随相应的传热温差 A t （壁面和沸腾液体之间）的变

28、化关系。列管换热器封头装置隔板的作用是什么（4分）答：如图隔板将管子分成若干组，构成多程换热器，增大流速，以提高管程7、现场有一列管式加热器，管程有 (HX BmmiW管n根，每根长L米，内通水。壳程为压力 等于PPa(绝)的饱和水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K,试问 需要测取哪些数据说出所用仪表。根据测得的数据列出计算 K值的有关公式及计算方法。(4分)加然蒸汽凝液答： 需要测水的进、出口温度心和12,可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度，可使用热电偶测量，需要测水的流量，可使用转子流量计测量。D QW7KCp水(t2 ti)换热器面积Aon d0L平均推动力tmt1 t2t-2T t

29、iti T t2基于外表面的总传热系数KoQAo tmV7KCp7K (t2ti)n doL tm五、计算题1、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100 mm其导热系数分别为 W/ (m C)及W/ (m C)。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为 700C,外 表面温度为130C。为减少燃烧炉的热损失，在普通科的外表面增加一层厚度为40 mm,导热系数为 W/ (m C)的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740C,外表面温度为90Co设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分 之几 (10分)解：设单位面积炉壁的热损失为q (q %)

30、,加保温层前，是双层平壁的热传导700 13001 0122240w/m2(4分)0.9 0.7加保温层后，是三层平壁的热传导q2tl t4bib2ba123740 900.10.10.040.9 0.70.06707w/m2(4分)(2分)热损失减少的百分数qi q22240 707 68.4%qi22402、外径为426 mm的蒸气管道，其外包扎一层厚度为 426 mm的保温层，保温材料的导热系数可取为 W/ （ m C ）。若蒸汽管道的外表面温度为177C,保温层的外表面温度为38 C,求每米管长的热损失。（10分）解：由已知 r 2 = 2 = 0.213 m , r 3 = + =

31、0.639 m（5 分）每米管长的热损失2(t2t3),%In2 (177 38), 0.639In0.213489w/m(5分)3、在一套管换热器中，用水蒸气加热空气，已知空气侧的对流给热系数为40W/（m2?C ）,蒸汽冷凝侧的对流给热系数为 5000W/ （m2? C ）,现欲提高此传热过程的总传热系数 ，应从何着 手解决试用具体数据说明理由。 （注：管壁热阻及污垢热阻可忽略 ，空气湍流）（15分）解：当忽略管壁及污垢热阻时2°K 39.7 W/（m ? C）工工工 11K 125000 40(4分）由于1>> 2,故应设法增大 2之值在管程允许的压力降范围内增大空

32、气的流量，设将空气流量提高倍，则2.40.8 22.40.8 40 80 W/(m2 C)78.739.71.981115000 8078.7 w/(m2 - C)若将1增大一倍1(5分）10000 W/(m?C) (3 分)K 39.8 W/(m?C)39.81.9839.74、某厂精储塔顶，采用列管式冷凝器，共有6 25X 2.5mm的管子60根，管长为2m,蒸汽走管 间，冷却水走管内，水的流速为1m/s 。进、出口温度分别为 20c和60C,在定性温度下水的 物性数据为：p =992.2kg/m 3 入=（m C）（1 =x Pr= 求管内水的对流给热系数 如使总管数减为50根，水量和水

33、的物性视为不变，此时管内水的对流给热系数又为多大 （15 分）解：Redu0.02 1 992.26.56 10 43.025104 10000.6 Pr 160Ld 20.02100 50(3分). 可采用下式计算对流给热系数Nu 0.023Re0.8 Prn流体被加热n= Nu 158.5(2分） Nu 0.6338 158.5 5024 W/(m2 C )(2分)d0.02(2)当管子根数减少时，流速变大u “)U (6%0) 1 1.2m/s(4分)(2分）5024 1.20.85813W/(m2 C)(2 分)5、一套管换热器，由（）48X3mm和6 25X 2.5mm的钢管组成，两

34、种流体在内管和环隙流过，分别测得对流给热系数为1和2,若两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。求将内管改 巾32x 2.5mm后，管内对流给热系数有何变化 （假设流动状态皆为湍流）（10分）解： 原内管外径d1 25mm 内径 d2 25-2.5 2 20mm新内管外径 d1 32mm 内径d232-2.5 2 27mm设 改用6 32 X钢管后，内管对流给热系数10(包dp)0.8(5分）12027)1.8 0.583(5分）33 c加热到 73 C,氯苯流量为 ，但其进出口温度维持不变，试问此6、一套管换热器用133c的饱和水蒸汽将管内的氯苯从5500Kg/h。现因某

35、种原因，氯苯流量减少到3300Kg/h时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化）(15分)(3分）WcCpc t2 t1 KS tm(1)WcCpc t2 t1 K S tm(2)0.833005500K 0.66K1 /日 5500一得：3300lnK T t21 lnT t2(5分）550033000.66ln1f-i 0567T tT t21.76(3分）1.76t2 t1T210.761.76 73 33 125.90.76Wh /WhK

36、 tm(4分）7、重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初温分别为 243c和128C;终温分别为167c和157C。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时 流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变 化，换热器的热损失可以忽略。解:以下标”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知:tmtm所以Q K0Q K0两式相除,tmtm得:WhCph(TiT2)WcCpc(t2ti)WhC ph (T1T2)WcCpc(t2t1)将和比定律应用于下式,(T1T2) (t2(T1T2) (t2ti)t1)(243 128) (167ln

37、”10(3ln t147K 0tmT1T2t23K0tmT1T2t2t1(a)得:(T1T2) (t2(T1 t2) (T2157)-43 C(243 167)(157 128)t1)lnt247t2t1t2t143t143_t2_1.093 e2.98(3t2 t1(41.09347t2t1分）243 t22.98 T2 128或 t22.98 心 128 243(b)243 167157 128由式a得： 243 T2 t2 128即：t2 0.38 243 T2 128(c)联立式b和c解得：t2 161.3 CT2 155.4 Ctm-3(243 161.3)(155.4 128)49

38、7 c (5分)1n t21.0938、一套管式换热器管内流体的对流传热系数i = 20 W/ (mb C),管间流体的对流传热系数o= 350 W/ (mb C)。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K分别相应增加多少(管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理)(10 分)解：原流动情况 m2 - C/WK= W/ m2 C(2 分)(1)管内对流传热系数增加一倍=2 = 2 X 20= 40 W/ m 2 Cm 2 - C/W K= W/ m 2 C()/ = %(4分)2(2)管外对流传热系数增加一倍=2 X350 = 700 W/ m - Cm 2 -

39、 C/W K = W/ m2 C()/ = %(4分)9、在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数1为349 W/(mb C),管外油侧对流传热系数。为258 W/ (mb C)。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻R为(mbC) /W,油侧的污垢热阻 RSO为(mb C) /W。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。(10分)求：(1)产生污垢后热阻增加的百分数；(2)总传热系数Ko解：(1)产生污垢前的热阻2(m C) /W(4分)产生污垢后的热阻(希 C) /W()/ = %(4分)(2)总传热系数2°.(2分)W/

40、 (m C)10、在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为 15c和40C,油的进、出口 温度分别为150c和100C。现因生产任务要求油的出口温度降至 80C,设油和水的流量、 进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为 1m,求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。(15分)解：原平均温度差t1 150-15 135 ct2100-40 60 Ctmt1ln(tt1 t2)135 60 92.5 c 1n(13560)(3分)由热量衡算QWhCph (T1T2)WCCpc(t2 t1)WhCpht2t1WcCpcT1T240 1505150 100(4当油的

41、温度降至80c时，由热量衡算得Q WhCph(150 80) WcCpC(t2 15)WcCpc150tc 15又一以 0.5 解得t250 c80(3分)新的平均温度差,t1 = 150- 15 = 135 C,t2 = 80- 50 = 30 C135 30小353069.8 c由传热速率方程可分别得原换热器WhC ph(150100)KS tmKndL92.5新换热器WhCph(15080)KS tm KndL69.870 92.5L11、一单程列管式换热器50 69.81.855 11 1.855m0.855m(5,由直径为 25X2.5 mm勺钢管束组成。苯在换热器的管内流动分)流量

42、为1.25 kg/s ,由80c冷去感ij 30C,冷却水在管间和苯呈逆流流动 出口不超过50Co已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为和kW/( m,进口水温为20C,2 C ),污垢热阻和换热器的热损失可忽略， 求换热器的传热面积。苯的平均比热为kJ/(kg C),管壁材料的导热系数为45 W/(m C )。(10分)解：由总传热速率方程式QKoSotm式中 QWhCph(T1 3、，T2) = x x 10X(80 - 30 ) = kW (3 分)kW /( m2 C)C(5 分)m2(2分)12、在一传热外表面积 S0为300 m2的单程列管换热器中，300c的某气体流过壳方被加热到42

43、0C。另一种560c的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为10000 kg/h，平均比热为kJ / (kg C)。求总传热系数K)o(10分)解：换热器的传热量QWcCpc(t2 ti)5=(10000/3600 ) X 1050X ( 420 - 300 ) = X10 W热气体出口温度QWhCph(T1T2)X 105 = (10000/3600 )X 1050X ( 560 - T2)解得丁2 =440 C(4分)流体的平均温度差W13、某套管换热器内管为- v 2C2-/(m - C)(3分)(3分)(J)30X3mm铜管，外管为 巾48><3钢管，长2m,管间通11

44、0c饱和水50kg/h,周围环境温度蒸气加热管内空气，使空气温度由20c加热至80C,已知空气流量为 为20C,试求：(1)空气侧对流给热系数；(m 2 - K) (2)套管裸露时的蒸汽用量(kg/h)。空气比热可取Cp=(kg - k)2换热器外侧壳壁对周围空气的对流给热系数：o 9.4 0.052(t tw) W/(m C)式中：tw -换热器外壳温度，c t -周围空气的温度，C饱和蒸汽汽化热可取 r =kg(15分)QKi AitmQ W2cp2(t2 t1) 50 1.005 (80 20)3015kJ/h 837.5w_2AidiL 0.024 2 0.151m(3分)tm80 2

45、01n(9030)54.6 C837.50151 54.6101.6W/(m2 K)(2分)(2) tw T 110 c214.1 W/(m , K)9.4 0.052(t tw) 9.4 0.052 (110 20)Q0A0(tw t) 14.1 (0.048 2) (110 20) 382.7W蒸汽放热Q Q Q 382.7 837.5 1220W蒸汽用量Q1200 3600W - 3 2kg/hr2232.4 103(5分）14、有一单壳程双管程列管换热器，管外用120 0c饱和蒸汽加热，干空气以在管内流动，管径为4 38x2.5mm总管数为200根，已知空气进口温度为12m/s的流速26 C,要求出口温度为86 C,试求：该换热器的管长应为多少（不计出口温度变化对物性影响，忽略热损失、污垢热阻及管壁热阻）已知定性温度下空气的物性数据为cp = kJ/(kg K) ,=1.07 kg/m 3,= cP,(m K),Pr =。(15分）解:因为管外蒸汽冷凝的1比管内空气的2大得多，且管壁及污垢热阻可略去，有KA注意：上式中的1d12 d22d1(2tmd22