化工原理课后作业(热量传递与换热器)

1、4传热一、单选题1热传递的基本方式是：（ ）、对流、辐射。 AA传导； B 传递； C 放射； D 流动。2热传递的基本方式是：传导、（ ）、辐射。 AA对流； B 流动； C 传递； D 透热。3热传递的基本方式是：传导、对流、（ ）。 DA流动； B 传递； C 放射； D 辐射。4物 为（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 ）。 AA热传导； B 热传递； C 热放射； D 热流动。5流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（ ）。 AA对流； B 流动； C 传递； D 透热。6因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为

2、（ ）。 DA热传导； B 热传递； C 热放射； D 热辐射。7物质导热系数的顺序是：（ ）。 AA金属一般固体液体气体；B金属液体一般固体气体；C金属气体液体一般固体；D金属液体气体一般固体。8（）等于 1 的物体称为黑体。 AA吸收率； B 反射率； C 透过率； D 折射率。9吸收率（） 1 的物体称为黑体。CA大于； B 小于； C 等于； D 近似于。10吸收率等于 1 的物体称为（）。 CA 白体； B 灰体； C 黑体； D 透热体11（）等于 1 的物体称为白体。A 吸收率； B 反射率； C 透过率； D 折射率。12反射率（）1 的物体称为白体。 CA 大于； B 小于；

3、 C 等于； D 近似于。13反射率等于 1 的物体称为（）。 AA 白体； B 灰体； C 黑体； D 透热体。14（）等于 1 的物体称为透热体。 CA 吸收率； B 反射率； C 透过率； D 折射率。15透过率（） 1 的物体称为透热体。 CA 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。16透过率等于 1 的物体称为（）。 DA 白体； B 灰体； C 黑体； D 透热体。17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。18液体是（）。 DA 白体； B 灰体； C 透热体； D 不透热体。19. 凡能以相同的吸收率且部分地吸收由零到g

4、所有波长范围的辐射能的物体，定义为（）。 DA 白体； B 灰体； C 透热体； D 不透热体。20. 灰体是（）。 DA 白体； B 黑体； C 透热体； D 不透热体。21. 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（）。 AA 清洗比较方便； B 流速较快； C 流通面积小； D 易于传热。22. 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），可节省壳程金属消耗量23. 在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（A壳体受压；B流速过快；C流通面积过小；D传热

5、过多。24. 在管壳式换热器中，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。25. 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。26. 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，（）。AA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。27在管壳式换热器中，粘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

6、对流传热系数。BA 管内；B管间；C管径；D管轴。28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。BA 管内；B管间；C管径；D管轴。29. 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粘度；B密度；C速度；D高度。30. 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 C。31 已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）

7、大于铜的发射能力，则铜的黑度为（），耐火砖的黑度为（）。 A BA 0.6 ； B 0.9 ； C 1.0 ； D 1.2。32.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100 C。若将两灰体的温度各升高 100 C，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。33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。34当换热器中

8、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， t m一定大于并流、错流或折流时的 t m；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。、填空题4）传热仅发生在流体中。对流5对流传热又分（）对流和强制对流。自然6对流传热又分自然对流和（）对流。强制7不需要任何介质的传热称为（）传热。辐射8在列管式换热器中，流体在（）流动称为流经管程。管内9在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经（）。管程热传递的基本方式为（）、对流和辐射。导热热传递的基本方式为导

9、热、（ ）和辐射。对流热传递的基本方式为导热、对流和（）。辐射12310列管式换热器中，流体在（）流动称为流经壳程。管间11列管式换热器中，流体在管间流动称为流经（）。壳程12传热速率Q的单位为（）。 W131415161718192021222324252627282930313233热通量 q 的单位为（）。2W/m2一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为（）。固体液体气体流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在（）。层流底层吸收率等于 1 的物体称为（）。黑体反射率等于 1 的物体称为（）。白体透过率等于 1 的物体称为（）。透热体能以相同的吸收率且部分地吸收由零到8的所有波

10、长范围的辐射能的物体称为）。灰体气体的反射率为（）。黑体的反射率为（）。黑体的透过率为（）。灰体的透过率为（）。白体的透过率为（）。白体的吸收率为（）。在辐射传热中，在辐射传热中，在辐射传热中，在辐射传热中，在辐射传热中，在辐射传热中，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（换热器设计中，流体流径的选择：换热器设计中，流体流径的选择：腐蚀性的流体宜走（换热器设计中，流体流径的选择：压强高的流体宜走（）。黑度）。管内）。管内）。管内不洁净和易结构的流体宜走（换热器设计中，流体流径的选择：饱和蒸气宜走（）。管间换热器设计中，流体流径的选择：有毒流体宜走（）。管内换热器设计中，流体流

11、径的选择：被冷却的流体宜走（）。管间换热器设计中，流体流径的选择：粘度大的液体或流量较小的流体宜走）。管间34换热器设计中，流体流径的选择：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 的流体宜走（ ）。 管间35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36.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（）的温度）的对流传热系数。 空气37.在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走（）。 管内38.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39.污油与汽油在列管换热器中换热，污油应走（）。 管内40.污油与汽油在

12、列管换热器中换热，汽油应走（）。 管间三、简答1. 热传递有哪几种基本方式？热传导、对流、辐射。2. 各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。3. 各种传热方式相比较，对流的主要特点是什么？对流仅发生在流体中，流体各部分之间发生相对位移。4. 各种传热方式相比较，热辐射的主要特点是什么？热辐射不需要任何介质，可以在真空中传播。5. 流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在何处？热阻主要集中在紧挨固体壁面处的层流底层内。6. 强化对流传热的主要途径是什么？提高流体的湍动程度，减小层流底层的厚度。7.在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择

13、并流换热还是逆流换热？为什么？应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省换热面积。8什么是黑体？吸收率等于 1 的物体称为黑体。9什么是白体？反射率等于 1 的物体称为白体。10什么是透热体？透过率等于 1 的物体称为透热体。11什么是灰体？能以相同的吸收率且部分地吸收由零到 8所有波长范围的辐射能的物体称为灰体。12什么是物体的黑度？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。13在设计换热器时，如何安排不洁净和易结垢的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内，因为管内清洗比较方便。14在设计换热器时，如何安排腐蚀性流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内

14、，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。15在设计换热器时，如何安排压强高的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。16在设计换热器时，如何安排饱和蒸气的流径（管内或是管间）？简述理由。走管间，便于及时排出冷凝液。17在设计换热器时，如何安排被冷却的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。18在设计换热器时，如何安排粘度大的液体的流径（管内或是管间）？简述理由。走管间，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

15、系数。19在设计换热器时，如何安排流量较小的流体的流径（管内或是管间）？简述理由走管间，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。20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？壁温接近饱和蒸气的温度。21 在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，总传热系数K接近哪一种流体的对流传热系数？总传热系数K接近空气的对流传热系数。22在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，如何确定两流体在换热器中的流径？为什么？空气走管内，饱和蒸气走管间，以便于冷凝液的排放。23 污油与汽油换热，如何安排两

16、流体的流径？为什么？污油走管内，汽油走管间，便于清洗。24 为什么内部孔隙多的材料保温效果好？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。25. 钢板的黑度为0.78,其反射率为多少？反射率为 0.22。26. 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？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。27 在夏季人们为什么爱穿浅色衣服 ？由于在阳光下浅色的衣服反射率较大，吸收的热量少，使人们不至于感觉太热。28 换热器的壳程为什么要安装挡板 ？可以提高壳程流体的湍动程度，增强传热效果。29 虽然大

17、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。此话对吗？为什么？不对，只有单原子气体和对称双原子气体是透热体，而空气中的二氧化碳和水蒸气都可以部分地 吸收太阳发射的辐射能。30.间壁式换热器与混合式换热器的区别是什么？间壁式换热器是由固体壁面将冷、热两种流体分开，通过固体壁面传热，而混合式换热器中则是 将冷、热两种流体直接接触、混合换热。四、计算题1 平壁炉的炉壁由三种材料所组成，其厚度和导热系数列于附表中序号材料厚度bmm导热系数i2W/m2 °C1 （内层）23耐火砖绝缘砖钢20010061.070.1445若耐火砖层内表面的温度 ti为1150C，钢板外表面温度t

18、4为30C，计算导热的热通量。实际测得通过 炉壁的热损失为300 W/m2,分析原因并计算附加热阻。解：由多层平壁导热速率方程求导热的热通量，即112Q0WQ »-»11J0 -30q_ 7= kr' -12040.006= + + =+Xj 姑 1.07.0.1445计算结果的热通量大于实测的热损失，表明平壁间接触不良，有空气层存在，产生附加热阻，即11加0.901+R2.直径为】60X3 mm的钢管用30 mm厚的软木包扎，其外又用100 mm厚的保温灰包扎， 以作为绝 热层。现测得钢管外壁面温度为一110C，绝热层外表面温度10C。已知软木和保温灰的导热系数分

19、别为0.043和0.07 W/ (m-C)，求每米管长的冷量损失量。解：由圆筒壁的导热速率方程知其中 r1 = 30 mm，=60 mm，r3 = 160 mm=-25 W/mQ _2n-110-10)T = nS 1160"* In +In 0 04330 0.0760负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量3. 套管式换热器管内流体的对流传热系数a = 20 W/ ( m2 C),管间流体的对流传热系数 a = 350 W/(m2 ：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)解：原

20、流动情况' -'I 'r；：' '7 m2 C /WK叫叫 20 3509K=18.92 W/ m 2 C(1)管内对流传热系数增加一倍 = 2何=2 >20= 40 W/m2 C9K=35.9 W/ m2 C(35.9-18.92) /18.92 = 89.75%(2)管外对流传热系数增加一倍亠| = 1:. = 2 >50 = 700 W/ m2 C9K = 19.44 W/ m C(19.44-18.92) /18.92 = 2.75%4 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：为349 W/(卅-C)，管外

21、油侧对流传热系数为258 W/ (m - 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Rsi为0.00026 (卅-C) /W,油侧的污垢热阻 R。为0.000176 ( m - C) /W。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。求：(1)产生污垢后热阻增加的百分数;(2)总传热系数Ko解：(1)产生污垢前的热阻产生污垢后的热阻(m C) /WK 旳 岬 349258(0.007177-0.00674) /0.00674 = 6.48%(2)总传热系数:一-: j W/ ( m2C)0.0071775 .在一间壁式换热器中，用裂化渣油来加热原油。裂化渣油的初温

22、为300C ,终温为200C，原油的初温为25C，终温为150C ,分别求出并流与逆流操作时的对数平均温度差。解:(1) 并流绚=300-25 = 275 C ,比=200-150 = 50 C tm= (275-50) /In (275/50) = 131.98C(2) 逆流 t1 = 300-150 = 150 C , t2 = 200-25 = 175 C tm= (175-150) /ln (175/150) = 162.8C6 在列管换热器中将某种液体从20 C加热到50 C。加热介质的进口温度为 100C，出口温度为60'C,分别求岀该换热器中两流体呈逆流流动和并流流动时的

23、对数平均温度差。解:(1) 逆流t1 = 100-50 = 50 C , H2 = 60-20 = 40 C tm= (50-40) /ln (50/40) = 44.8C(2) 并流 t1 = 100-20 = 80 C , t2 = 60-50 = 10 C tm= (80-10) /ln (80/10) = 33.66C7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

24、忽略。解:原平均温度差如=150-15 = 135 C , &2 = 100-40 = 60 Ctm = (135-60) /ln (135/60) = 92.5 C由热量衡算Q = WhCph (T1 - T2)= WcCpc (t? - tjWhCph/WcCpc = (t2 - t1) / (T1- T2) = (40- 15) / ( 150-100) = 0.5当油的温度降至80C时，由热量衡算得Q = WhCph (150- 80) = WcCpc (t2 -15)或 WhCph/WcCpc = (t2'- 15) / (150- 80) = 0.5解得 t2 =

25、50 C新的平均温度差，At1 = 150-15 = 135 °C , At2 = 80- 50 = 30 C，Atm' = ( 135- 30) /In ( 135/30) = 69.8 C由传热速率方程可分别得原换热器WhCph (150- 100) = KS Atm = Kn nL ( 92.5)新换热器WhCph (150- 80) = KS' Atm = Kn ndL' (69.8)L' = (70/50) X( 92.5/69.8) X1 = 1.855 m8 = 1.855 - 1 = 0.855 m&两平行的大平板，放置在空气中

26、相距为5 mm。一平板的黑度为 0.1，温度为350 K ;另一平板的黑度为0.01，温度为300 K。若将第一板加涂层，使其黑度变为0.025，计算由此引起辐射传热变化的百分率。（角系数与总辐射系数的计算式见附表）解：传热的热通量二1 二.，II】，卩护僅与偽“的计尊式序号SB起情股11?<1*H CtBfl大的唬悴2也 注帖比$J軌4.构恫2魁J包性Wit 7严&1曲出T在3 M曲秤配1*1 *15.67 卩兄)0.1 0 01Soo)l而丿第一板加涂层后，-. I一2W/m辐射传热变化的百分率(3.59 -2.82 ) /3.59 = 21.45%9.用热电偶测量管道中热空

27、气流的温度。热电偶的读数为200C ,管道内壁温度为100C ,热电偶热端的黑度为0.8，由空气流至热端的对流传热系数为46.52W/ (m2 C),求空气的真实温度和以热电偶读数作为空气温度的测量误差。(角系数与总辐射系数的计算式见附表)号SB起情股1摄大10.F "" JL 12画用克乐忙苦绘 粤網平fj瓯<1*1 - *1 * G厦大的蚯悴殳也14Wit ZT1叭亡75在亿4曲秤配1呎+2培°Mt与0“的计第式附表解：设空气的真实温度为t，热电偶的表面积为 S空气向热电偶对流传热Qi = aS (t- 200) = 46.52S (t-200)热电偶向

28、管壁辐射传热Q2 = CoS(Ti/1OO)4- (T2/100)4=0.8 5.67S (200+273) /1004- ( 100+273) /1004=1392.45S达到热平衡时Q1=Q2,46.52S (t-200) = 1392.45St = 229.93 °C误差5 = | 200-229.93 | /229.93 = 13 %10.某平壁厚度为0.37 m,内表面温度ti为1650C ,外表面温度t?为300C ,平壁材料导热系数 心0.815 + 0.00076t (式中t的单位为C ,入的单位为 W/(m :C)。若导热系数可取平均值计算时，求平壁的导热热 通量。

29、解：平壁的平均温度为tm = (t1 + t2) /2 = ( 1650 + 300) /2 = 975 C心 0.815 + 0.00076t = 0.815 + 0.00076 975 = 1.556 W/ (m C )导热热通量：' 'll :,'1''''! ' W/m2Sv 0.37 'f11 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0.9 W/ (m C)及0.7 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

30、烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm,导热系数为0.06 W/ (m C)的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740 C ,外表面温度为90 C。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？解：设单位面积炉壁的热损失为q (q = Q/S)，加保温层前，是双层平壁的热传导t-L700 -130十沖I,一.1 一：W/m2 +如鮎0.9 0.7加保温层后，是三层平壁的热传导ti ti740 -90：'-'I 匸W/m+ - + + 久1 鮎0? 0.7 006热损失减少的百分数(q1 -q2)4 = (2240 - 707)

31、/2240 = 68.4%12. 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0.615 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 38C ,求每米管长的热损失。解：由已知 匕=0.426/2 = 0.213 m，r3 = 0.213 + 0.426 = 0.639 m每米管长的热损失W/mLkA0.(539In0 21313. 在列管换热器中，水以1.2 m/s的速度流过内径为 25 mm，长为5 m的管束。若管内壁平均温度为 50C，水的进口温度为 20C ,求水的出口温度。管壁对水的平均对流传热系数为4

32、850 W/(m2 C )，热损失可忽略，水的密度取为 1000 kg/m3，比热为4.187 kJ/(kg C-)。解：设水的出口温度为t2换热器一根管子的传热面积S =ni = 3.14 0.025 爲流通截面积A = n2/4 = 3.14 0.252/4由热量衡算和对流传热速率方程得Q = WcCpc(t 2- ti) = oStw- (t什t2)/2即n4 0252 X.2 X000 M.187 X000(t2-20)=4850 3.14 .0.025 ：550-(20+t2)/2解得 t2 = 36.7 °C14. 某列管换热器由0252.5 mm的钢管组成。热空气流经管

33、程，冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知管内侧空气的a为50 W/(m2 C ),管外侧的 a为1000 W/(m2 C ),钢的入为45 W/(m C)。求K及按平壁计的总传热系数。解：基于管外表面积的总传热系数1 0.02510.0025x0.025+ 45 x0.022542K = 38.37 W / (m 2 C)按平壁计算时 ' , I. <:.，9K = 47.62 W /( m C )换热器一根管子的传热面积S =ni = 3.14 0.025 爲换热器一根管子的传热面积S =ni = 3.14 0.025 爲K*丄+竺1ad 1. d1 1m 80-0In30-20

34、鼠 0.472x18.2m215. 一单程列管式换热器，由直径为25 >2.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg/s，由80 C冷却到30 C,冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20 C ,出口不超过50 C。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW/(m2 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1.9 kJ/(kg C ),管壁材料的导热系数为 45 W/(m C)。解：由总传热速率方程式Q = KoSo Atm3式中 Q = WhCph (T1 -T2)= 1.25 >.9 >0 x (8

35、0 - 30) = 118.8 kWJ.L：匕I弟1kW/？ C)+ d+cc 0.S5 x0 02 0.045 x0.022517At, - Atq= -In竺16 .在一传热外表面积 So为300 m2的单程列管换热器中, 一种560C的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为300C的某气体流过壳方被加热到420'C。另10000 kg/h，平均比热为 1.05 kJ/( kg C)。求总传热系数K0。解：换热器的传热量Q = WQpc (t2-tj = (10000/3600)X1050X (420 - 300)5=3.5 W W热气体出口温度Q = WhCph (T1 -T

36、2)即 3.5 X05 = ( 10000/3600) X050 X (560 -T2)解得 T2 = 440 C流体的平均温度差= 3.33Q _ 3.5xlOJ S At = 300 x14017用平板法测定材料的导热系数，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板之间两侧均用热电偶测量其表面温度。所测固体的表面积为0.02 m2，材料的厚度为20 mm。现测得电流表的读数为2.8 A，伏特计的读数为14 V，两侧温度分别为 280C和100C，求该材料的导热系数。解：平板的导热速率方程式其中Q = IV = 2.8X 14 = 39.2 WQb39.2x0.020.02 x

37、(280 -100)-I W/ (mC)在如图所示的平板导热系数测定装置中，试样直径 d = 120mm，且由于试样厚度 b远小于直径d，可以忽略试样径向的热损失。由于安装不好，试样与冷、热表面之间均存在着一层厚度为0.1mm的空气隙。设热表面温度t180C，冷表面 温度t2 =30 C。测试时测得的传热速率 Q =58.2W。空气隙在t1下的导热系数Am u2l=d =3.780 10"W/(m K)，在t?下的导热系数2 =2.675 10W/(m K)。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。(提示：不考 虑空气隙计算得到的导热系数 为表观值，考 虑空气隙计算得到的导热系

38、数为真实值，即要计算解：由58.2 bQbt1 _t22 =34.3067 b tl _t2 -d2180-30 0.785 0.124又由-t bb1 '1S S2a 2Sh £ Sb1 b b2/. 1 A /. 2所以b1bb212ti -上2Qbt| -t2 Sb1=b2"“233180 -30 0.7850.120.1 100.1 10=22 = 0.0 2 2 7 6 558.23.780 102.675 10怎=43.9271 b所以43.9271 -34.3067 "三侣。乜侦43.927150mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，

39、其外再包 20mm18外径为解:Q _2 二龙1 -上3L 1 |213InIn-1 1- 22厚的石棉保温层，管外壁温为 300 C，保温层外壁温为35 C，已知玻璃纤维和石 棉的导热系数分别为0.07W/(m K)和0.3 W/(m K)，试求每米管长的热损失及玻璃纤 维层和石棉层之间的界面温度。2- 300-353 5.9W / m1 . 62 1 . 102InIn0.07500.362QL2 叱tl 21 I D _ In/. 1r3 5.9W/m所以t2 =300 -351.9 307 =128 C2兀19. 某液体在一直管内(忽略进口段的影响)稳定强制湍流流动，该管内径为20mm

40、, 测得其对流传热系数为：，现将管内径改为27mm,并忽略出口温度变化对物性所 产生的影响。(1) 若液体的流速保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？(2) 若液体的质量流量保持不变，试问管内对流传热系数有何变化?知： d = 0.020m = 20mmd = 27mm求:解:(1)由>小.8duP1 ©厂d1U )1丸nu2 = u1，: = 0.023.8：'20.8d2d2 _ d1d10.820200.94 1727所以W?二 Wi， Wu2 A2 二 u1 A，U2U1二:?uAd12卩8d2U2d2:1 d1U1 0.8a：'2=did2d2u2d

41、u0.8d1d208 If2丫.8<d1 J|_ld2 /鱼 ° 8 _d_ d2 a d21.61.8/a1.827二 0.5 8 2 620. 饱和温度为100°C的水蒸汽，在外径为40mm、长度为2m的单根竖管 外表面上冷凝。管外壁温为94 C。试求每小时的蒸汽冷凝量100 C下水的汽化潜热r = 2258 103 J/kg, 97 C下水的物性数据为:-43-=0.682 W/(mK),= 2.82 104 Pas,= 958 kg/m3。解：由得又由：o =1.13»L(ts -tw )：o1d “ 2258 103 95829.807 0.682

42、3 刁 =匸13 |42.82汉10 汉 2汉(100 94)=7 46£6 5/9/ m2 KQ = ： oS ts -tw = ： 0 二d。L ts -tw、L o o L ts - tw .1r7465.4659 二 0.04 2100 -9432258 10-4.9857 10”kg/s=17.9484kg/h21.在管长为1m的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K冷却到370K，冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却管的办法，使油出口 温度降至350K。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却 器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后

43、的管长。知： h =1mT1 =420KT2 二 370K，T2 二 350Kt285Kt2 =310K求:12解：由WhCph T1 -丁2 】 = WcCpc t2 - t1WhCph 420-370 二 WcCpc 310-285WhCph 420-350 二 Ws t 285所以42 03 70 31 02 85 502542 03 5 0 t2 - 2 8 5，70 t? -285,70t2 =285 25 泊=3 2K50又由tT1 - b IT? t2In T2 -1?得:tm1 J35 一6° =92.49Km1135In60135 (350 t； ) 13530 .-=tm2269.81K,135, 135InIn350 -t230又由Q = KS=tm 二 K n d I 二tm得Q2_I2-：tm2Q1I1tm1所以12Q2-t m1_ 7092.49 _ 1 8 5 4 8I1Q1Ltm250