化工原理第四章习题及答案

1、一、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/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连

2、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e在数值上相等，因此A与e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，已知耐火砖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一，其黑度为。AA0.85B0.03C15、

3、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度耐火砖的黑度。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：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。ACA0.5-3m/sB3-15m/sC5-30m/s9、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

4、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A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)D 16W/(m?C)B 370W/(m? C)E 0.62W/(m?C)11、套管冷凝器的内管走空气,管间走饱和水蒸气,C 45W/(m?C)F 0.025W/(m?C)如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定,当空气流量增加时B减小B减小B略有减小C基本不变C基本不变C基本不变传热系数K应A增大空气出口温度A增大壁温A增大12、一定流量的液体在一25>2.5mm的直管内作湍

5、流流动，其对流给热系数=1000W/(m2：C)。如流量与物性都不变，改用一19X2mm的直管，则其值将变为W/(m2C)。DA1059B1496C1585D167813、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Ri与第二、三层热阻电、R3的大小。CACARi>(R2+R3)BRi<(R2+R3)CRi=(R2+R3)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。ACA水平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1

6、5、稳定传热是指。BA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B纯理论方法C因次分析与实验结合(半理论、半经验方法)D数学模型法E因次分析法18、在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对的影响是。BA使值升高B使值大大降低C使值有一定影响D对值无影响19、红砖的黑度为0.93,若温度

7、为300C,则红砖的发射能力为W/m2。BA6112.3W/m2B5684W/m2C916.8W/m2D1000W/m220、换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是。DAtm并tm逆tm折Btm逆=tm并=tm折Ctm并tm逆=tm折Dtm并tm逆tm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。22、在间壁换热器中，当两流体均变温时，采用折流的目的是。AA提高KB提高tmC增加传热面积AD使K和A均增加。23、100c时铜的导热率为,1

8、8c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。CABDA45W/(m?K)B0.026W/(m?K)C377W/(m?K)D0.6W/(m?K)24、在相同温度下，实际物体的吸收率A与黑体的吸收率Ao的关系是。CAAAoBAAoCAAoD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。CA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

9、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B提高壳程数A管内加扰流内件27、有一列管换热器，由38根252.5mm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，对流给热膜系数改变为，则。A0.80.8A（12）B（12）C（12）0.8D不一定28、两流体在一套管换热器中换热，热流体温度由90c降至60C,冷流体温度由20c升至50Co若逆流操作，tm=。DA70CB30cC10CD40c29、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。30、物体

10、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（）。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（）。AA对流；B流动；C传递；D透热。32、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。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

11、（）。DA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（）。AA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。

12、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。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（壁面温度与o大的流体温度相近，可以减少热应力。A

13、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CA黏度；B密度； 46、有一套管换热器, 壁温度应接近（A 20 C ; B 50 C ;C速度; 环隙中有 ）。C 77.3 C;D高度。119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从D 119.6 C。47、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,20 c被加热到50 C,管D耐火砖的黑度为（）。A 0.6; B 0.9; C 1.0; D 1.2。48、两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为 则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（ A增大；B减小；C不变；D不一定。

14、49、判断下面的说法哪一种是错误的（则铜的黑度为A B),100Co若将两灰体的温度各升高 ）。100 C, AABCD在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；在同一温度下，物体吸收率 A与黑度e在数值上相等，因此 A与e的物理意义相同;黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；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（A BC D逆流时，Am 一定大于并流、错流或折流时的Am；采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；采用逆流操作可以减少所需的传热面积；温度差校正系数 仙t的大小反映了流体流向接近逆流的程度。三、填空题

15、1、对流给热的热阻主要在最大。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, 其原因是当两流体均无相变时，挡板能起强化传热的作用,加剧，以提高壳程对流传热系数。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

16、式为与之对应的传热量Q=Ko 1dob do-rR1ididmK 0 Ao t m6、已知传热系数K=1250kcaL/(m 2?hT),在 SI 制中，K=W/(m 2K);汽化潜热r=2200kJ/kg,在工程单位制中r 二普兰德准数的定义式是kcaL/kg 。 14535257、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b1 b2 b3,导热率1 2 3。在稳定传热过程中，各层的热阻Ri _ R2 _ R3,各层导热速率 Q1 _ Q2 Q3。>,> ;=，=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

17、 ,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。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达式为减少 愈低12、某物体（可近似为灰体）在20c时，其黑度为=08,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合。管程壳程14、根据

18、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33.3%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30C,方案H是令冷却水终温为35C,则

19、用水量WiW2,所需传热面积AiA2O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ab,因为OOOOOOooOOOOOOooooeOOoo大于，小于，液膜逐排增厚，沿垂直方向管数愈多，液膜愈大于，因为冷凝液从上面各排流到下面各排厚。18、两流体的间壁换热过程中QWCpt计算式中，t表示。T1-T2或t2-tl19、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，

20、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? )千卡 /小时?米 ?22、定性温度是指沸腾传热可分为三个区域，它们是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,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/=2.38810-3Cal/(cm?s?2),此值在SI制中为W/(m?K)。 写出比热Cp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。1kCaL/(kg?),J/(kg?)四25、在传热实验中

21、，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0.1MPa的饱和水蒸气冷凝。A管程是平均温度为40的空气，tw约为；B管程是平均温度为40的水，水的对流给热系数为2000W/(m2?)，基于内面积的总传热系数Ki=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(2)88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

22、流到下面各排，液膜逐渐增厚，“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（t2ti）WhCh（TiT2）KAtm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>>&

23、gt;>。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射能的物体称为（）。灰体36、在辐射传热中，气体的反射率为（）。0）。37、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。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

24、接近（）的对流传热系数。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。>>（每题1分）1、在辐射传热中，黑体的反射率为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。（，）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

25、层。（X）（X）（，）9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。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。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分）答：壁温接近饱和蒸气的温度。因为LJWtwt,饱和蒸气的。空气的i,iiiAioAoi11.、则vv所以，TTwvtwt,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

26、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（”）如何确定的？并指出相应测试的基本参量有哪些？（4分）答：QAo（Tstw）WCpjti）WcCp（t2ti）（Tstw）Ao即需测参数：空气流量Wc；空气进、出口温度（ti、t2）；饱和蒸7压力，然后查出饱和蒸汽温度Ts;管壁温（tw）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

27、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At（壁面和沸腾液体之间）的变化关系。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（f）dx5mm钢管n根，每根长L米，内通水。壳程为压力等K,试问于PPa（绝）的饱和水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数I需要测取哪些数据猊出所用仪表。(4分)根据测得的数据列出计算K值的有关公式及计算方法。槌然蒸汽凝液冷流体答： 需要测水的进、出口温度 ti和t2,可使用温度

28、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 doL平均推动力tmti t2t2T titi T t2基于外表面的总传热系数VzKCpzK(t2 ti )A tmn 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100mm,其导热系数分另1J为0.9W/（m；C）及0.7W/（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40mm,导热系数为0.06W/（m：C）的保温材料。操作稳定后，

29、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 %）,加保温层前，是双层平壁的热传导tt3qblb2700 13022240w/m0.1 0.1（4分）0.90.7加保温层后,是三层平壁的热传导t4b2b3740 902707w/m0.1 0.1 0.04（4分）0.90.70.06热损失减少的百分数2240 707 68.4%q12240（2分）2、外径为426mm的蒸气管道，其外包扎一层厚度为426mm的保温层，保温材料的导热系数可取为0.615W/（m：C）。若蒸汽管

30、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。（10分）解：由已知2=0.426/2=0.213m,r3=0.213+0.426=0.639m（5分）每米管长的热损失2（t2t3）,3In 一2 （177 38） 0.639In 一0.213489w/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工工工 11K 125

31、00040（4分）在管程允许的压力降范围内增大空气的流量，设将空气流量提高2.4倍，则K39.7W/（m2?C）由于1>>2,故应设法增大2之值（5分）78.7W/（m2C）1150008078.73971.98若将1增大一倍110000 W/（m?C）（3分）K 39.8 W/（m?C）（3分）39.81.9839.74、某厂精储塔顶，采用列管式冷凝器，共有425>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/m3F0.6338W/（mC）斤6.5610-4P

32、a.sPr=4.31求管内水的对流给热系数如使总管数减为50根，水量和水的物性视为不变，此时管内水的对流给热系数又为多大？（15分）解：Re _du 0.02 1 992.2 3.025 104 10006.56 100.6 Pr 160 Ld %02 100 50，可采用下式计算对流给热系数Nu 0.023Re0.8 Prn流体被加热n=0.4 Nu 158.5Nu d0.63380.02158.55024 W/（m2 C）（2）当管子根数减少时，流速变大u （nn）u （6050） 1 1.2m/s0.80.8（%）5024 1.2-一25813W/（m C）（3分）（2分）（2分）（4分

33、）（2分）（2分）5、一套管换热器，由（j48X3mm和（25>2.5mm的钢管组成，两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（p2X2.5mm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d125mm内径d225-2.5220mm新内管外径d132mm内径d232-2.5227mm设改用432X2.5钢管后，内管对流给热系数a （岂 dP）0.8（5分）12027）1.8 0.583（5分）两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻 动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化)WcC

34、pc t2WCCPC t2KS tm（1）K S tm （2）（3分）=3300K 55000.80.66K1 /口 5500一得：3300lnK T t2 口 ln。T t2（5分）550033000.66ln但出 133 730.567T tT t21.76（3分）T 1.76t2 t10.761.76 73 330.76125.9 CWh /WhK tm端0.6（4分）6、一套管换热器用133c的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33c加热到73C,氯苯流量为5500Kg/h。现因某种原因，氯苯流量减少到3300Kg/h,但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水

35、蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？(设垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流(15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：（3分）QKotmWhCph(T1T2)WcCpc(t2t1)QKotmWhCph（TiT2）WcCpc（t2L）tmtm所以一人 Q两式相除，得：一Q将和比定律应用于下

36、式(T1T2) (t23)(T1T2) (t23)(243 128) (167,115In 10lnt2t2t?t147Ko tmKo tm得:t2t1T1T2t2t1T1T2t2t1(T1 T2) (t2(T1 t2) (T2143(a)t1)(243 167) (157 128)47t23（4分）lnt2471.09343t2t1e10932.98(3分)243 t22.98 T2 128或 t22.98 T2 128 243(b)243 167由式a得:243 T2157 128t2 128即：t2 0.38 243 T2128(c)联立式b和c解得:t2 161.3 CT2155.4

37、C.12Ltmtt2 ln t1(243 161.3) (155.4 128)49. 71.093(5分)8、一套管式换热器管内流体的对流传热系数i = 20 W/ （m2：C）,管间流体的对流传热系数o=350W/（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）（10分）解：原流动情况丁=-I=彳=0,口，羽,7m2：C/WK2035UK=18.92W/m2C（2分）（1）管内对流传热系数增加一倍%/=2仆=2a0=40W/m2-C=+=0027S57m2：C/WK=35.9W/m2CK403

38、50（35.9-18.92）/18.92=89.75%（4分）（2）管外对流传热系数增加一倍£三为=2X350=700W/m2:C=005H29m2：C/WK=19.44W/m2CK如7期（19.44-18.92）/18.92=2.75%（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i为349W/（m2：C）,管外油侧对流传热系数。为258W/（m2：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（m2；C）/W,油侧的污垢热阻RSO为0.000176（m2；C）/Wo若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽

39、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349产生污垢后的热阻+ = C.»d74258(m2；C) /W(4分)（4分）（2分）解：原平均温度差t1 150-15 135 ct2 100-40 60 ctmt1t2ln( i t2)135 601n(13560)92.5 c(3分)=+Rfi+Kf=+0.00026+0,000176=0.007177(m2；C)/WK%"f加258')00.007177-0.00674)/0.00674=6.48%(2)总传热系数10、在并流换热器中，用水冷却油。水的进

40、、出口温度分别为15c和40C,油的进、出口温度分别为150c和100现。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）由热量衡算QWhCphdT2)WCC”(t2tj(4分)WhCpht2L401505WcCpcTiT2150100.当油的温度降至80c时，由热量衡算得(2分)QWhCph(15080)WcCpc(t215)WChWCCpc150800.5解得t250t2 = 80-50 = 30 c新的平均温度差，t1=150-15=135C,tm13530此1

41、353069.8C由传热速率方程可分别得原换热器Q WhC ph(150 100)KS tmKn dL 92.5新换热器Q WhCph(150 80) KS tm Kn dL 69.870 92.550 698L 1.855 11 1.855m0.855m11、一单程列管式换热器，由直径为 25X2.5 mrmj钢管束组成。（5分）苯在换热器的管内流动，流量为1.25 kg/s,由80c冷却到30 C,冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20C,出口不超过50Co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

42、平均比热为1.9 kJ/（kg C）,管壁材料的导热系数为 45 W/（m - C）o （10分）解：由总传热速率方程式QKoSo tmSO -50In30-20kW/(m2 -C)(5分)11S.S0.472x18.2(2分)12、在一传热外表面积 So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420C。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1.05 kJ/ （kg；C）。求总传热系数 Ko。（10分）解：换热器的传热量热气体出口温度即Q WcCpc(t2L)=(10000/3600) M050 X (420 - 3

43、00) = 3.5 105 WQ WhCph(T1 T2)3.5 105 = (10000/3600) X1050 X (560 - T2)式中QWhCph(T1T2)=1.25网103x(80-30)=118.8kW(3分)0.02500025yC025二口+0S3xO.020,045x002251,7解得 T2 = 440 C(4分)流体的平均温度差Atj mQ - 4加，- = 1 < 2招 44)- 300（珈-侬）+图0-如。）二,c(3分)13、某套管换热器内管为" S-mT- 3007140W/(m2；C)(3分)（f）30 >3mm铜管，外管为 料8 X3

44、钢管，长2m,管间通110c饱和水蒸气加热管内空气，使空气温度由20c加热至80C,已知空气流量为50kg/h,周围环境温度为20C,试求：空气侧对流给热系数；101.6W/（m2K）（2）套管裸露时的蒸汽用量（kg/h）。空气比热可取Cp=1.005kJ/（kgk）换热器外侧壳壁对周围空气的对流给热系数o 9.4 0.052(ttw)W/(m2 )式中：tw-换热器外壳温度，Ct-周围空气的温度，C(15 分)饱和蒸汽汽化热可取r=2232.4kJ/kg(2)W2cp2 t t1) 50 1.005 (8020) 3015kJ/h837.5wAitmtwdiL0.024 2 0.151m28

45、0 201n(9030)54.6 C(3分)837.50151 54.6110 C9.4 0.052(t0A0(twt)蒸汽放热蒸汽用量101.6W/(m2 K)(2分)tw)14.19.4 0.052(0.048(110 20) 14.1W/(m2 K)2) (110 20) 382.7W382.7 837.5 1220WQ1200 3600W 3 2kg/hr2232.4 103(5分)12m/s的流速C,要求出口14、有一单壳程双管程列管换热器，管外用1200C饱和蒸汽加热，干空气以在管内流动，管径为（f）38X2.5mm总管数为200根，已知空气进口温度为26温度为86C,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 =1.005 kJ/（kg K） , =1.07 kg/m 3,= 0.0199 cP,=0.0287W/（m K）, Pr =0.697。（15 分）解：因为管外蒸汽冷凝的1比