传热自测题及答案

1、传热一、填空题1. 传热的基本方式有_、_和_三种。2. 导热系数的物理意义是_，它的单位是_。3. 各种物体的导热系数大小顺序为_。4. 牛顿冷却定律表达式为_，其中温度差代表_。5. 对流传热系数的主要影响因素有_、_、_。6. 当流体在管内呈湍流动时，对流传热热阻主要集中在_，为了减小热阻以提高值，可采用的措施是_。7. 流体在圆形直管中强制湍流传热时，对流传热系数关联式为=0.023/di Re0.8 Prn，式中n是为校正_的影响。当流体被加热时，n等于_，当流体被冷却时，n等于_。8努塞尔特准数Nu表示_的准数，其准数式为_；普兰特准数Pr 表示_的准数，其准数式为_9. 蒸气冷凝

2、有_和_两种方式。10. 液体在大容器内沸腾时，随着温度差（）的不同，出现_、_和_不同的沸腾状态。11. 总传热系数的倒数1/K代表_，提高K值的关键是_。12. 在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在_程流动，总传热系数接近于_的对流传热系数。13根据热补偿方式的不同，写出三种管壳式换热器的基本型式：_、_和_。14. 写出三种间壁式换热器的名称：_、_和_。15蒸汽在套管换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K值接近于_的对流传热系数；管壁的温度接近于_的温度。二、选择题1双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为1，和2，其对应的温度差为t1

3、和t2，若t1t2，则1和2的关系为（ ）。A 12, B 12 C1=2 D无法确定2空气、水、金属固体的导热系数分别为1、2：和3，其大小顺序为（ ）。A. 123 B. 123 C231, D. 231,3通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度为120和80，第三层外表面温度为40，则第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的大小为（ ）。A. R1（R2R3） BR1（R2R3） C无法确定 D R1=（R2十R3）4在管壳式换热器中，用饱和蒸汽冷凝以加热空气，下面两项判断为（ ）。甲：传热管壁温度接近加热蒸汽温度。乙总传热系数接近于空气侧对流传热系数。A甲、乙均

4、合理 B甲、乙均不合理C甲合理、乙不合理 D甲不合理、乙合理5对流传热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）。A两流体的温度差 B.流体温度和壁温度差C同一流体的温度差 D两流体的速度差6因次分析的目的是（ ）。A得到各变量间定量关系 B用无因次数群代替变量，使实验简化C得到无因次数群间定量关系 D实验结果更可靠7计算液体在圆管内对流传热系数，若可采用Nu0.023Re0.8 Prn，式中指数n为（ ）。A 0.4 B0.3C被加热时为0.4,被冷却时为0.3 D被加热时为0.3，被冷却时为0.48水在圆管中强制湍流时的对流传热系数为1000 W/（m2），若将水的流量增加一倍，而其

5、他条件不变，则为（ ）。A. 2000 B. 1740 C. 1000 D. 5009对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时tm大小为（ ）。A.tm逆t并 B. tm逆t并 C. tm逆=t并 D.无法确定10工业生产中，沸腾传热应设法保持在（ ）。A.自然对流区 B.核状沸腾区 C.膜状沸腾区 D.过渡区三、计算题1. 普通砖平壁厚度为460mm，一侧壁面温度为200，另一侧壁面温度为30，已知砖平均导热系数为0.93W/（m），试求：（1）通过平壁的热传导通量，W/m2；（2）平壁内距离高温侧300mm处温度，2. 燃烧炉的平壁由三种材料的平砖砌成。内层为耐火砖，其厚

6、度为150mm，平均导热系数为11.5W/（m）；中间层为绝热砖，其厚度为130mm，平均导热系数为0.15W/(m外层为普通砖，其厚度为230mm，平均导热系数为0.8.W/(m）。已知炉内、外壁表面温度分别为900和40，试求：（1）耐火砖和绝热砖间界面温度t2，；（2）绝热砖和普通砖间界面温度t3 ,；（3）通过三层平壁的热传导通量，W/m2。3平壁炉是用内层为120mm厚的耐火砖和外层为230mm的普通砖砌成。两种砖的导热系数均为未知。测得炉内壁温度为800，炉外侧壁面温度为113。为减少热损失，后又在普通砖外包一层厚度为50mm、导热系数为0.2 W/(m的石棉。包扎后测得各层温度为

7、：炉内壁温度为800，耐火砖和普通砖界面温度为686，普通砖和石棉界面温度为405，石棉外侧温度为77。试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数及耐火砖导热系数1、普通砖导热系数2。4. 有一直径为32mm×3.5mm的蒸汽管道，其长度为6m，已知管内壁温度为100，外壁温度为90，试求该管的散热量。钢管的导热系数为45 W/(m·。5在直径为60 mm ×3.5mm的钢管外包有两层绝热材料。内层厚度为40mm，其平均导热系数为0.07W/(m.；外层厚度为20mm，其平均导热系数为0.15 W/(m。现测得管内壁温度为500，最外层表面温度为80，试求单位管长的

8、热损失和两层保温层界面上的温度t3。钢管导热系数为45 W/(m。6. 在蒸汽管道外包扎有两层厚度相同而导热系数不同的保温层，外层的平均直径为内层的2倍，其导热系数也为内层的2倍。若将两种材料互换而其他条件不变，试何每米管长的热损失变化多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？7常压下空气以15 m/s的平均流速在长为4 m,管径为60mm×3.5mm的钢管中流动，温度从150升高到250，试求管壁对空气的对流传热系数。8某流体在圆形直管内作强制湍流传热，已知其对流传热系数为500 W/（m2），现欲使值提高到750W/（m2），试问其流速应增加多少倍？9. 在套管换热器

9、中，一定流量的水在内管中流过而被加热，并测得管内水侧对流传热系数为2 000W/(m2.若相同体积流量的某油品通过该换热器内管中而被加热，试求此时管内油侧的对流传热系数。假设两种情况下流体均为强制湍流传热。已知两流体在定性温度下物性如下：，kg/m3 ，Pascp ，kJ/（kg） ，W/（m）水10000.54×10-34.170.65油品8105.1×10-32.010.1510. 试求绝压为200 kPa,流量为3 600 kg/h的饱和蒸汽冷凝后并降温到49时所放出的热量。11. 在套管换热器中，用冷水将硝基苯从85冷却到35，冷却水进、出口温度分别为20和30。若

10、硝基苯流量为1000 kg/h，试求冷却水用量，假设换热器热损失可忽略。12. 在套管换热器中，水以1.0 m/s的速度流过套管中的内管，内管内径为25 mm、长为4m。水的进口温度为20，管内壁的平均温度为50，若管壁对水的平均对流传热系数为3 000 W/（m2），试求水的出口温度。假设换热器的热损失可忽略。水的密度取为1000kg/m3，比热容为4.187 kJ/(kg）。13. 在套管换热器中，冷流体温度由100加热到160，热流体温度由250冷却到180，试计算两流体作并流和逆流时的平均温度差。14. 在一单壳程、双管程的1-2型管壳式换热器中，冷流体的进、出口温度分别为20和50，

11、热流体的进、出口温度分别为100和60，试求传热平均温度差。15. 管壳式换热器管束由25mm×2.5mm的钢管组成。管内空气侧的对流传热系数为40 W/（m2），管外水侧对流传热系数为3 000 W/（m2），空气侧污垢热阻为0.53×10-3m2/W，水侧污垢热阻为0.21×10-3m2/W，钢的导热系数为45 W/(m，试求基于管内表面的总传热系数Ki和基于管外表的总传热系数Ko。*16. 在一单程管壳式换热器中，管内为某溶液呈湍流流动，流量为15 000 kg/h，温度由15升到75，其平均比热容为4.18 kJ/(kg；壳程为110的饱和蒸汽冷凝，并在饱

12、和温度下排出。已测得总传热系数K0为400 W/（m2），试求传热面积S0。又若换热器列管管束由136根25mm×2.5mm钢管组成，试求管有效长度。假设换热器热损失可忽略。17. 在一套管换热器中，管内为冷却水，管间为空气，空气和水的流动均呈湍流状态。水侧对流传热系数为2000W/ (m2，空气侧对流传热系数为50 W/(m2，污垢热阻和管壁热阻均可忽略。若水的流量增加一倍，试求总传热系数增加的百分数。假设空气侧不变，总传热系数可按平壁计算。18.在传热面积为20m2的换热器中，用温度为20、流量为13200 kg/h的冷却水冷却进口温度为110的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚开

13、始运行时，水出口温度为45，醋酸出口温度为40，试求总传热系数Ko。而在换热器运行一段时间后，若两流体的流量不变，进口温度也不变，而冷水的出口温度降到38，试求总传热系数下降的百分数。水的比热容可取为4.2 kJ/(kg，换热器的热损失可忽略。19在1-4型管壳式换热器中，用饱和蒸汽将流量为53m3/h的某油品从60加热到80，已知油品的密度为800 kg/m3，比热容为2.0 kJ/（kg），换热器的管束由368根19mm×2mm的管子所组成，每根管子长度为6m。若基于管外表面的总传热系数为110 W/（m2），冷凝水在饱和温度下排出，换热器的热损失可忽略，试求饱和蒸汽的温度。设传

14、热平均温度差可按算术平均值计算。20. 有一单程管壳式换热器，传热面积S0为4m2，列管直径为25mm×2.5mm。用温度为25水将油由200冷却至100，水走管内，油走管间，并呈逆流流动。已知水和油的流量分别为1200 kg/h和1400 kg/h,其比热容分别为4.18 kJ/(kg和2.0 kJ/(kg；水侧和油侧的对流传热系数为1800W/（m2）和200 W/（m2）。污垢热阻和管壁热阻均可忽略，换热器的热损失也可忽略。试校核该换热器是否合用？若不合用试定性分析应采取什么措施使该换热器合用。21有一管壳式换热器，管束由300根25mm×2.5mm钢管组成，管长为2

15、 m.管内为常压空气流过，其流量为8 000 kg/h，进、出口温度为20和85，壳方为108的饱和蒸汽冷凝，并在同温度下排出。若蒸汽冷凝传热系数为1×104W/（m2），管壁热阻和污垢热阻均可忽略，换热器的热损失也可忽略。空气在定性温度下物性如下：cp为1kJ（kg），为1 .98×10-5Pas，为2.85 ×10-2W/（m），试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）总传热系数Ko；（3）校核该换热器能否满足要求。22. 有一套管换热器，内管为57mm×3.5mm、外管为108mm×4mm的钢管。苯以流量3. 5×103 k

16、g/h在内管内流过，进、出口温度为50和80，苯的密度可取为880kg/m3。饱和蒸汽在外管内冷凝，饱和蒸汽绝压为2.00，并以饱和水排出。若蒸汽冷凝传热系数可取为1×104W/（m2），内管内侧污垢热阻可取为3.510-4（m2.）/W，内管管壁热阻及内管外侧污垢热阻均可忽略，换热器的热损失也可忽略，试求：（1）加热蒸汽用量；（2）套管的有效长度；（3）若加热蒸汽绝压降到140 kPa,此时苯出口温度t2如何变化？（假设总传热系数不变，传热平均温度差可按算术平均温度差计算）23. 有一管壳式换热器，110的饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度下的水，管内为一定流量的气体呈湍流流动，其温度从3

17、0加热到50。现因气体流量增加，而加热蒸汽温度和气体进口温度均不变，气体出口温度降到48，试求气体流量为原流量的倍数。假设管壁热阻、污垢热阻及换热器的热损失均可忽略。两种情况下气体物性可视为不变。提示：Ki，iW0.8c。24在一管壳式换热器中，壳方用110饱和蒸汽冷凝，以加热管方呈湍流流动的空气，空气的温度由30升高到45，若空气的流量增加0.5倍，试求空气出口温度。假设管壁热阻、污垢热阻及热损失均可忽略。（计算中可作合理的假设）25. 在一单程管壳式换热器中，用饱和蒸汽加热油品。壳方为160的饱和蒸汽冷凝为同温度的水。油品在管方呈湍流流动，并由20加热到110。换热器的热负荷为12.5&#

18、215;103 W，蒸汽冷凝传热系数为7000W/（m2），油侧污垢热阻为0.5×10-3m2/W，管壁热阻及蒸汽侧污垢热阻可忽略，换热器的热损失也可忽略。换热器的管束由25根19mm×2mm的管子组成，管长为4 m。试求：（1）管内油侧对流传热系数；（2）若油的流速增加一倍，保持油的进、出口温度不变，求饱和蒸汽的温度。参考答案一、填空题1、热传导 热对流 热辐射 2、单位温度差下热传导热通量或热传导能力的大小 3、金属的非金属固体液体气体4、Q=st 液体温度和壁面温度差5、流体物性 流动状况和原因 传热面的形状和分布6、层流内层 提高液体的流速 7、热流方向 0.4 0.38、对流传热系统的准数 物性影响的准数 9、膜状冷凝 液状冷凝 10、自然对流 泡核沸腾 膜