化工原理传热试题库

...wd......wd......wd...第四章《传热》练习题一、选择题1、关于传热系数K，下述说法中错误的选项是〔〕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、提醒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；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，假设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，α增大，综合以上结果，，管径增加，下降根据对于该系统∴即∵则∴此题在于灵活应用管内强制湍流外表传热系数经历关联式：，即物性一定时，。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、②>④>③>①；B、③>④>②>①；C、③>②>①>④；D、②>③>④>①；冷流体热流体①水气体②水沸腾水蒸气冷凝③水水④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：①加热器应置于该空间的上部；②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、③>④>①>②；B、④>③>②>①；C、③>④>②>①；D、③>②>④>①；①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a；③蒸汽滴状冷凝时的a；④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75A、104℃；B、130℃；C、95℃答案：A分析：ε==0.65=104℃11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的选项是〔〕。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一样，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，系统的黑度只与外表黑度有关；2〕通过改变外表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，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90C，出口温度为50C，冷水进口温度为15A、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，以下方案中〔〕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展稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的选项是〔〕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℃A、20℃；B、100℃；C、60℃；D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：Ｃ20、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、外表光滑，颜色较浅；B、外表粗糙，颜色较深；C、外表粗糙，颜色较浅；D、外表光滑，颜色较深。答案：Ａ21气体的导热系数值随温度的变化趋势为〔〕AT升高，λ增大BT升高，λ减小CT升高，λ可能增大或减小DT升高，λ不变答案：A22、水银、水、软木的导热系数分别为λ1、λ2、λ3其大小顺序为〔〕Aλ1>λ2>λ3Bλ1<λ2<λ3Cλ1>λ3>λ2Dλ3>λ1>λ2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，假设三层的传热推动力△t1>△t2>△t3,则三层平壁的传热阻力R1、R2、R3之间的关系为〔〕AR1>R2>R3BR1<R2<R3CR1>R3>R2DR2>R1>R3答案：A25、双层平壁稳定热传导，壁厚一样，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，假设△t1>△t2,则λ1和λ2的关系为〔〕Aλ1<λ2Bλ1>λ2Cλ1=λ2D无法确定答案：A26、由厚度都一样的平壁组成的三层平壁而言，假设λ1>λ2>λ3，则热阻R1、R2、R3之间的关系为〔〕AR1>R2>R3BR1<R2<R3C答案：B27、由傅立叶定律，可以定义出导热系数λ；由牛顿冷却定律，可以定义出对流传热系数α。对于λ和α的以下认识中正确的选项是〔〕Aλ和α皆为物质的热物理性质Bλ和α具有一样的因次Cα和λ不一样，仅λ为物质的热物理性质Dα和λ不一样，仅α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。ARe、Pr、GrBPr、Gr、NuCNu、Re、PrD、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α1；假设将水的质量流量加倍，而保持其他条件不变，此时的对流传热系数α2与α1的关系为〔〕Aα2=α1Bα2=2α1Cα2=20.8α1Dα2=20.4α1答案：C30、以下准数中反映的物体物性对对流传热影响的是〔〕ANuBReCPrDGr答案：C31、以下准数中反映自然对流对对流传热影响的是〔〕ANuBReCPrDGr答案：D32、以下准数中反映流动状态和湍流程度对对流传热影响的是〔〕ANuBReCPrDGr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〕/2Bd1+d2Cd1-d2Dd2-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α与雷诺准数Re的n次方成正比，其中n的值为〔〕A0.5B0.8C1D2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α1，水的对流传热系数为α2，蒸汽冷凝的传热系数为α3，则〔〕Aα1>α2>α3Bα2>α3>α1Cα3>α2>α1Dα2>α1>α3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，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展热传导计算。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，假设值大，对流传热系数就增大；假设值大，对流传热系数就减小。答案：、、；8、黑体的外表温度从300℃升至600答案:5.39分析:斯蒂芬-波尔兹曼定律说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，假设传热推动力增大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%。假设维持冷、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Ｗ/(·℃)。答案：612分析：=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：传热管外表有污垢积存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〕外表的为特征尺寸。答案：垂直高度18、传热的三种根本方式是、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：。假设流量和物性不变，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：知故知20、在计算换热器的平均传热推动力时，假设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·℃)，0.16W/(m·℃)和0。92W/(m·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。炉内壁温为1000℃，外壁温度为552、在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为0.08W/(m·℃)，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3、Φ38×2.5mm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0.07W/(m·℃)；第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为0.15W/(m·℃)。假设管内壁温度为180℃，石棉层外外表温度为35解：①r0=16.5mm=0.0165m，r1=19mm=0.019mr2=r1＋1=0.019＋0.05=0.069mr3=r2＋2=0.069＋0.01=0.079m0=45W/(m·℃)W/m②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。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φ25×2.5mm、长度为3m的管内流过，流速为0.3m/s，温度自-5℃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。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0.57W/(m·℃)，比热为2.85kJ/(kg·℃)。壁温下的粘度为2.5×10-3Pa·s解：d=0.025－0.0025×2=0.02m∴50∵u=0.3m/s∴＜2000∴层流＞100=354.7W/(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3×10-4l/℃，管外径为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φ25×2.5mm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。定性温度下煤油的物性数据为：比热为2.6×103J/(kg·℃)，密度为710kg/m3，粘度为3.2×10-4Pa·s，导热系数为0.131W/(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420W/(m·℃)，水蒸气冷凝给热系数为104W/(m·℃)。管子规格为φ35×2mm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。蒸汽冷凝给热系数为104W/(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。假设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φ25×2.5mm，管内流体的对流给热系数为100W/(m·℃)，管外流体的对流给热系数为2000W/(m·℃)，两流体均为湍流流动，管内外两侧污垢热阻均为0.0018m·℃/W。试求：①传热系数K及各局部热阻的分配；②假设管内流体流量提高一倍，传热系数有何变化③假设管外流体流量提高一倍，传热系数有何变化解：①Ri=R0=0.00118m2℃/W钢管=45W/(mm=0.015421/(W/m2℃K0=64.84W/(m2℃热阻分配：污垢：管外：管内：管壁：②，，∴=0.01010m2W/(m2℃)③，∴=0.01521m2W/(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℃。逆流操作时，柴油出口温度50℃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℃13、在一单管程列管式换热器中，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φ38×3mm。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φ19×14、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，测得炉膛的内外表温度为700℃，外外表温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外外表增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/〔m·℃〕的保温材料。操作稳定后，又测得炉内外表温度为解：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℃，保温层外外表温度不大于40℃。保温材料的λ与t的关系为λ=0.1+0.0002t〔t的单位为℃，λ的单位为W/〔m·℃〕〕。假设要求每米管长的热损失Q/L解：此题为圆筒壁热传导问题，：r2=0.07mt2=390℃t3=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=r3－r2=0.141－0.07=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=－501lnr－942计算结果说明，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，α2=90W/〔m2·℃〕，冷却水在管内流过，α1=1000W/〔m2·℃〕。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/〔m·℃〕。试求：①总传热系数Ko②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化解：①由式4-70可知W/〔m2·℃〕可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。②传热系数增加了82.4%。③传热系数只增加了6%，说明要提高K值，应提高较小的α2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一样、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111W/(m2·℃)。分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热