化工基礎學習知識原理傳熱匯總題庫

1、第四章傳熱練習題一、選擇題1、關于傳熱系數(shù)K ，下述說法中錯誤的是（）A、傳熱過程中總傳熱系數(shù) K實際是個平均值；B、總傳熱系數(shù) K隨著所取的傳熱面不同而異；C、總傳熱系數(shù) K可用來表示傳熱過程的強弱，與冷、熱流體的物性無關；D 、要提高K 值，應從降低最大熱阻著手；答案： C2、揭示了物體輻射能力與吸收率之間關系的定律是（） 。A 、斯蒂芬-波爾茲曼定律；C 、折射定律；B 、克?；舴蚨桑籇 、普郎克定律；答案： B3、在確定換熱介質的流程時，通常走管程的有（） ，走殼程的有（） 。A、高壓流體；B、蒸汽；C、易結垢的流體；D 、腐蝕性流體；E 、粘度大的流體；F 、被冷卻的流體；答案：A

2、、 C、 D； B、 E、 F4、影響對流傳熱系數(shù)的因素有（）。A、產生對流的原因；B、流體的流動狀況；C、流體的物性；D 、流體有無相變；E、壁面的幾何因素； 答案:A、 B、 C、 D、 E5、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動的空氣加熱至指定溫度，若需進一步提高空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長、流動狀態(tài)及其他條件均不變），你認為此措施是（）。A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、視具體情況而定；答案： A解：原因是：流量不變d2u常數(shù)a. ul/d2，0.80.2u /d1.81/db. d增大時，a增大,綜合以上結果,1.81/d,管徑增加,A下降根據(jù)m

3、ct2tl對于該系統(tǒng)KA tmA+ln Tt1mcp1口T t2ln則 T t2 t2本題在于靈活應用管內強制湍流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)經(jīng)驗關聯(lián)式:Nu 0.023Re0.8Prn,即物性一定時,0.8 , , 0.2u /d 。根據(jù)連續(xù)性方程，流量不變時,V d 2u4常數(shù),所以管徑變化，管內流速也發(fā)生變化。管間用飽和水蒸氣加熱,熱阻小，可以忽略不計，總熱阻近似等于管內傳熱熱阻，即 K6、對下述幾組換熱介質，通常在列管式換熱器中K值從大到小正確的排列順序應是（）。A、>嗎>；B、>喈>；C、>E>；D、會> >；冷流體熱流體水氣體水沸騰水蒸氣冷凝水水水輕

4、油答案：D7、為了在某固定空間造成充分的自然對流，有下面兩種說法：加熱器應置于該空間的上部；冷凝器應置于該空間的下部；正確的結論應該是（）。A、這兩種說法都對；C、第一種說法對，第二種說法錯；B、這兩種說法都不對；D、第二種說法對，第一種說法錯；答案：B8、下述各種情況下對流傳熱系數(shù)由大到小的正確順序應該是（）。A、>通；B、>>； C、>；D、>>>；水沸騰時的a;空氣流速為30m/S時的a; 水的流速為1.5m/s時的a;蒸汽滴狀冷凝時的 a;答案：C9、傳熱過程中當兩側流體的對流傳熱系數(shù)都較大時，影響傳熱過程的將是、污垢熱阻;C管內對流傳熱熱阻；

5、D、管外對流傳熱熱阻;答案：B10、熱油和水在一套管換熱器中換熱,水由20 c升至75 C。若冷流體為最小值流體， 傳熱效率0.65 ,則油的入口溫度為（）104 C; B 、130 C;、95 C; D 、85 C;答案:75 20T1 20分析:=0.65T1=104C11、關于輻射傳熱，下述幾種說法中錯誤的是（A、除真空和大多數(shù)固體外，熱射線可完全透過;B、C、熱射線和可見光一樣，都服從折射定律;熱輻射和光輻射的本質完全相同，不同的僅僅是波長的范圍;2)通過改變表面黑度的方法不能強化或消減輻射過程。A、這兩種說法都對;、第一種說法對,第二種說法不對;B、兩種說法都不對;、第二種說法對,第

6、一種說法不對;答案:13、冷熱水通過間壁換熱器換熱,熱水進口溫度為90 C,出口溫度為 50 C,冷水進口溫度為15 C,出口溫度為 53 C,冷熱物體的溫度不變，其發(fā)射的輻射能也不變;答案:12、關于下面兩種說法的正確結論應是（1)物體的相應位置確定后，系統(tǒng)的黑度只與表面黑度有關;水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同，則熱損失占傳熱量的（A、5%、6%、7%、8%答案：A解:QhWhCph TQcWcCpc t1 t214、Qct2 t1T1T2某套管換熱器由A、53;答案：B90 5053 1590 50?108X 4mm和？55X 2.5mm鋼管組成，流體在環(huán)隙間流動，其當量直徑為（B

7、、45;C、50;D、58;40 38 0.0540)mm。15、有兩臺同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進口溫度一定時，為使氣體溫度降到最低應采用的流程為（）A、氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作；B、氣體走管內，氣體并聯(lián)逆流操作；C、氣體走管內，串聯(lián)逆流操作；D 、氣體走管外，串聯(lián)逆流操作；答案： D16 、對在蒸汽- 空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中（）在工程上是可行的：A、提高空氣流速；B、提高蒸汽流速；C、采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度；H在蒸汽一側管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時導走冷凝液；答案：A17 、判斷下面關于系統(tǒng)進行穩(wěn)定傳熱時的說法哪一個是錯誤的，錯誤

8、的是（）A、通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時間變化，為一定值；B、系統(tǒng)中任一點的溫度維持恒定；C總的傳熱速率等于通過垂直于熱流方向的各層傳熱面的傳熱速率之和；D系統(tǒng)中任一傳熱面上的熱通量在過程中不變；答案： C18 、在常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20，則壁溫約為（）A、 20；B、 100；C、 60；D、 49.7。答案： B19、有一套管換熱器，長 10m,管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動的空氣由內管流過，溫度可升至指定 溫度。現(xiàn)將空氣流量增加一倍，并近似認為加熱面壁溫不變，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長度為原來的（）A、 2倍；B、 1.75

9、倍；C、 1.15倍；D、 2.30 倍；答案：C20、為了減少室外設備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應該是（）A、表面光滑，顏色較淺；B、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺；D、表面光滑，顏色較深。答案：A21 氣體的導熱系數(shù)值隨溫度的變化趨勢為（）A T升高，入增大B T升高，入減小C T升高，入可能增大或減小D T升高，入不變答案： A22、水銀、水、軟木的導熱系數(shù)分別為入1、入2、入3其大小順序為（）A 入1入2入3B入1入2入3C 入1入3入2D入3入1入2答案： A23、多層平壁定態(tài)熱傳導時，各層的溫度降與各相應層的熱阻（）A 成正比B 成反比C 沒關系D 不確定答案：

10、 A24、對由多層平壁組成的多層平壁穩(wěn)定熱傳導而言，若三層的傳熱推動力t1>4t2>t3,則三層平壁的傳熱阻力R1、R2、R3 之間的關系為（）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>R2 D R2>R1>R3答案： A25、雙層平壁穩(wěn)定熱傳導，壁厚相同，各層的導熱系數(shù)分別為入1和入2,其對應的溫度差為 t1和412,若 t1>t2,則入1和入2的關系為（）A入1入2 B入1>入2 C入1=入2D無法確定答案： A26、由厚度都相同的平壁組成的三層平壁而言，若入 1>入2>入3,則熱阻R1、

11、R2、R3之間的關系為（）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>R2 D R3>R1>R2答案： B27、由傅立葉定律，可以定義出導熱系數(shù)入；由牛頓冷卻定律，可以定義出對流傳熱系數(shù)a。對于入和a的下列認識中正確的是（）A入和a皆為物質的熱物理性質B入和a具有相同的因次C a和入不一樣，僅入為物質的熱物理性質D a和入不一樣，僅a為物質的熱物理性質答案： C28、傳熱中的相似準數(shù)有努塞爾準數(shù)Nu,雷諾準數(shù)Re,普朗特準數(shù)Pr。格拉斯霍夫準數(shù) Gr ,大空間內無相變的自然對流傳熱現(xiàn)象可由其中的（）來描述。A Re、 Pr、 Gr

12、 B Pr、 Gr、 Nu C Nu、 Re、 Pr D、 Nu、 Re答案： B29、設水在一圓直管內湍流流動，在穩(wěn)定段處，其對流傳熱系數(shù)為a1;若將水的質量流量加倍，而保持其他條件不變，此時的對流傳熱系數(shù)a 2與a 1的關系為（）A a 2= a 1 B a 2=2 a 1 C a 2=20.8a 1 D a 2=20.4 a 1答案： C30、下列準數(shù)中反映的物體物性對對流傳熱影響的是（）A NuB ReC PrD Gr答案： C31 、下列準數(shù)中反映自然對流對對流傳熱影響的是（）A NuB ReC PrD Gr答案：D32、下列準數(shù)中反映流動狀態(tài)和湍流程度對對流傳熱影響的是（）A Nu

13、B ReC PrD Gr答案：B33、對由外管直徑為 d1,內管直徑為d2組成的套管而言，按潤濕周邊計算而得的當量直徑為（）A （d1+d2） /2 B d1+d2 Cd1-d2 D d2-d1答案：C34、換熱器中任意截面上的對流傳熱速率=系數(shù)X推動力，其中推動力是指（）A兩流體溫度差（T-t） B冷流體進、出口溫度差（t2-t1）C熱流體進、出口溫度差（T2-T1 ）D液體溫度和管壁溫度差（T-Tw）或（tw-t）答案：D35、液體在圓形直管內作強制湍流時，其對流傳熱系數(shù)”與雷諾準數(shù)Re的n次方成正比，其中n的值為（）A 0.5 B 0.8 C 1 D 2答案：B36、工業(yè)生產中，沸騰傳熱

14、操作應設法保持在（）A自然對流區(qū)B泡核沸騰區(qū)C膜狀沸騰D過渡區(qū)答案：B37、在通常操作條件下的同類換熱器中，設空氣的對流傳熱系數(shù)為a1,水的對流傳熱系數(shù)為a2,蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)為a3,貝 （）Aa1>a2>a3 B a 2> a 3> a 1 C a 3> a 2> a 1 Da2>a 1>a3答案：C二、填空題1、對流傳熱總是概括地著眼于壁面和流體主體之間的熱傳遞，也就是將邊界層的和邊界層外的 合并考慮,并命名為給熱。答案：熱傳導；熱對流2、給熱是以 和 的差作為傳熱推動力來考慮問題的。答案：流體的平均溫度；壁面溫度3、流體在垂直管內自上而下

15、流動同時被加熱時，其對流傳熱系數(shù)比用普通準數(shù)關聯(lián)式計算的結果要。答案：大分析：流體被加熱時，自然對流的方向是自下而上，恰與流體流動方向相反，引起湍動加劇。4、金屬的導熱系數(shù)大都隨其純度的增加而 ,隨其溫度的升高而 。答案：增大；減小5、在工程計算中，對兩側溫度分別為t1,t 2的固體，通常采用平均導熱系數(shù)進行熱傳導計算。平均導熱系數(shù)的兩種表示方法是 或 Otlt22答案;6、對流傳熱的熱阻主要集中在 ,因 此，是強化對流傳熱的重要途徑。 答案：滯流內層；減薄滯流內層的厚度7、在cp這4個物性參數(shù)中，若值大，對流傳熱系數(shù)就增大；若值大，對流傳熱系數(shù)答案：612就減小。答案:%、；倍.8、黑體的表

16、面溫度從300c升至600C,其輻射能力增大到原來的答案：5.39 分析：斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對溫度的4次方成正比，而非攝氏溫度，即4600 273300 273=5.39 。9、流體在圓形直管內作強制湍流流動，若傳熱推動力增大1倍，則對流傳熱速率增大 倍。答案：110、由核狀沸騰轉變?yōu)槟罘序v時的溫度差稱為 。這時單位時間、單位面積所傳遞的熱量稱為 。答案：臨界溫度差；臨界熱負荷11、處理量為440kg/h的有機溶液在某換熱器中預熱。運轉一周期后，該溶液在管內生成積垢，使換熱器總熱阻增加了10%若維持冷、熱介質出口溫度不變，則該溶劑的處理量變?yōu)?。答案：400kg/hQ

17、KA tm QQ二1Q K ZiQQ' K'(=1.1 故 Q '=1.14401.1=400kg/h212、苯在內徑為20mm勺圓形直管中作湍流流動，對流傳熱系數(shù)為1270W/( m C)。如果流量和物性不變，改用內徑為30mm2的圓管，其對流傳熱系數(shù)將變?yōu)?w/( m C)。分析:-Re0.8 Pr n=0.023 d0.8=0.023ocd 1(13020z Ws/d d242) 0.8, 1.8=d1.8=0.482=0.482=0.4821270=612W/(13、工業(yè)上常見的載熱體加熱劑有、熱水、聯(lián)苯混合物，熔鹽 （KNO53% NaNO40%,NaNC37

18、%年。答案：飽和蒸汽；煙道氣14、工業(yè)上常見的載熱體冷卻劑有冷水、答案：空氣；冷凍鹽水的緣故。15、換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降很多，這往往是由于答案：傳熱管表面有污垢積存16、根據(jù)冷熱流體的接觸情況，兩種流體實現(xiàn)熱交換的形式有、混合式換熱三種。答案：間壁式換熱、蓄熱式換熱為特征尺寸。17、對大空間的自然對流，通常取加熱（或冷卻）表面的答案：垂直高度和熱輻射。18、傳熱的三種基本方式是答案：熱傳導；對流傳熱19、柴油在圓形直管內作強制滯流流動，給熱系數(shù)可用下式計算:1/31/3 d i 1/3 .0.14Nu1 .86 Re Pr(-L)()若流量和物性不倍。變，將管內徑減半后仍為滯

19、流，則管內對流傳熱系數(shù)變?yōu)樵瓉淼?答案：21/3分析:1.86 did" 7di2P1/3 di 1/30.14PrC) ”. 11/3d1/3(2)20、在計算換熱器的平均傳熱推動力時,若兩端的推動力相差不大于2倍，則其算術平均值與對數(shù)平均值相差不大答案：4% 三、計算題1、某燃燒爐的平壁由耐火醇、絕熱醇和普通醇三種砌成，它們的導熱系數(shù)分別為1.2W/(m C), 0.16 W/(m C)和0。92W/(m - C ),耐火醇和絕熱轉厚度都是0.5m,普通醇厚度為 0.25m。已知爐內壁溫為 1000C,外壁溫度為55C,設各層科間接觸良好，求每平方米爐壁散熱速率。解Q/S (t1

20、 t2)/ 0/ i)(1000 55) / (0.5/112) (0.5/0.16) (0.25/0.92)一 _ 一， ,2247.81w/m2、在外徑100mm勺蒸汽管道外包絕熱層。&熱層的導熱系數(shù)為0.08 W/(m C),已知蒸汽管外壁150C,要求絕熱層外壁溫度在50 c以下，且每米管長的熱損失不應超過 150W/m試求絕熱層厚度。解Q/L 2 (L t2)/Ln(r2/r1)0.16 (150 50)Ln(r2 /50) 150r269.9mm壁厚為：r2 r169.9 50 19.9mm3、38x 2.5mm的鋼管用作蒸汽管。為了減少熱損失，在管外保溫。第一層是50mm

21、厚的氧化鋅粉，其平均導熱系數(shù)為0.07W/(m-C)；第二層是10mm的石棉層，其平均導熱系數(shù)為0.15 W/(m C )。若管內壁溫度為 180C,石棉層外表面溫度為35C,試求每米管長的熱損失及兩保溫層界面處的溫度？解：0 = 16.5mm = 0.0165mr1 =19mm = 0.019 m r2 = r1+ 1 = 0.019 + 0.05 = 0.069 mr3 = r2+ 2 = 0.069+0.01 = 0.079 m0 = 45 W/(m C )Q L 1 r1ln -0r02 (t。1 .)t3 ),12 ln 11r3 ln 121 ln452 3.14 (180 35)

22、19116.5 0.0769 ln190157947.1 W/mIn 69t 2 = 41.84、有一外徑為150mmB勺鋼管,為減少熱損失，今在管外包以兩層絕熱層。已知兩種絕熱材料導熱系數(shù)之比,兩層絕熱層厚度相等皆為30mm試問應把哪一種材料包在里層時管壁熱損失小。設兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。解：若小的包在里層時：Q 2 L t/Ln(r2 /r1)/ 1 Ln(r3/r2)/ 2r1 75mm, r2 75 30 105mm,r3 135mm設 1 1, 22Ln(r2/r1)/ 1 Ln(r3/r2)/ 2 0.462若大的包在里層是：Ln(r2/r1)/ 2 Ln(r3/r2)/

23、 1 0.420小的包在里層時，熱損失小。5、冷凍鹽水(25%勺氯化鈣溶液)從。25X2.5mm長度為3m的管內流過，流速為 0.3m/s ,溫度自-5 C升至15C。假設管壁平均溫度為20，試計算管壁與流體之間的平均對流給熱系數(shù)。已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數(shù)據(jù)如下：密度為1230kg/m3,粘度為 4X 10-3Pa - s,導熱系數(shù)為 0.57 W/(m C ),比熱為 2.85kJ/(kg C )。壁溫下的粘度為 2.5 X 10-3Pa - s。解：d = 0.025 0.0025X 2 = 0.02 m50u = 0.3m/s< 2000 . .層流100= 354.7 W/

24、(m 2 )6、油罐中裝有水平蒸汽管以加熱管內重油，重油溫度為20，蒸汽管外壁溫為120，在定性溫度下重油物性數(shù)據(jù)如下：密度為900kg/m3,比熱1.88 x 103J/(kg C ),導熱系數(shù)為0.175W/(m C ),運動粘度為2X 10-6吊笈，體積膨脹系數(shù)為 3X 10-4 1/ C,管外徑為68mm試計算蒸汽對重油的傳熱速度W/n2o解 : GrgL3 t/v23 10 4 9.81 0.0683 100/(2 10 6)2 2.313 107Pr CP /1.88 103 900 2 10 6 / 0.175 19.34GrPr 4.474 108A 0.135 B 1/3A(

25、GrPr )b/L 265.7w/(m 0 C)Q/S t 265.7 (120 20) 26570w/m27、有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230c降至120C,流量為25000kg/h ,內有。25X 2.5mm的鋼管70根，每根管長6m,管中心巨為32mm正方形排列。用圓缺型擋板(切去高度為直徑的25%，試求煤油的給熱系數(shù)。已知定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)為：比熱為2.6 x 103J/(kg C),密度為710 kg/m3,粘度為3.2 X 10-4Pa s,導熱系數(shù)為0.131 W/(m C )。擋板間距，殼體內徑解：A hD(1 do/t) 0.24 0.48(1 25/32

26、) 0.0252m2 u Vs / A 0.0388m/s de 4(t2 d2/4)/ d 0.027m Redeu /2325Pr Cp /6.350.950.36 Re0.55Pr1/3 0.95/de 0 551/30.36 0.131 2325 .6.350.95/0.027218.3w/(m 0 C)8、為保證原油管道的輸送，在管外設置蒸汽夾。對一段管路來說，設原油的給熱系數(shù)為420 W/(m - C ),水蒸氣冷凝給熱系數(shù)為104 W/(m C)。管子規(guī)格為4 35X2mmtW管。試分別計算 K和K),并計算各項熱阻占總熱阻的分率。1/ Ki 1/ i bdi / dm dj 0

27、d0 31/(35 104) 0.002 31/(45 33) 1/4202 00.002511l /w/(m2 0C)Ki 398.3W/(m2 0 C)計入污垢熱阻Re0 0.8598 10 4_4_4d0Rei/di 1.7197 10 4 35/31 1.94 10 4污垢熱阻占：(0.8598 1.94) 10 4 /0.002835 (0.8595 1.94) 10 4 8.900原油側熱阻占：0.035/(420 0.031)/0.002835 94.8%蒸汽側熱組占：1/10000/0.002835 3.5%管壁導熱熱阻占：0.002 0.035/(45 0.033)/0.00

28、2835 1.7%9、某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內呈湍流。已知蒸汽冷凝給熱系數(shù)為104W/(m-C ),單管程溶液給熱系數(shù)為400W/(m - C ),管壁導熱及污垢熱阻忽略不計，試求傳熱系數(shù)。若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時總傳熱系數(shù)又為多少？解：1)單管程1/ K01/ i 1/01/10 4 1/ 4000.0026 l / w(m 2 C )K0384.6 w(m2 C)2)改為雙管層管內流速提高一倍，則：1/ K01/(2 0.8 i ) 1/01/10 41/(40020.8 )2K0651.1 w /( m2 C )10、一列管換熱器，管子規(guī)格為。25

29、X 2.5mm,管內流體的對流給熱系數(shù)為100 W/(m C ),管外流體的對流給熱系數(shù)為2000W/(m C ),已知兩流體均為湍流流動，管內外兩側污垢熱阻均為0.0018 m C/W。試求：彳熱系數(shù) K及各部分熱阻的分配；若管內流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？若管外流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？ 解： R = R 0 = 0.00118m 2 C/W鋼管 =45W/(m C)m= 0.01542 1/(W/m 2 )K0 = 64.84 W/(m 2 )熱阻分配：污垢：管外：管內：= 0.01010 m2 /WW/( m 2 )，= 0.01521 m2 /WW/( m 2 )1

30、1、 一套管換熱器，用熱柴油加熱原油，熱柴油與原油進口溫度分別為155和20。已知逆流操作時，柴油出口溫度50，原油出口60，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數(shù)據(jù)、初溫和傳熱系數(shù)皆與逆流時相同，試問并流時柴油可冷卻到多少溫度？解：逆流時：Qh Qc叫Cph T WcCpc t,則叫Cph(150 50) WcCpc(60 20)tm (95 30)ln(95 / 30) 56.40 CQ KS tm, KS 1.862WhCph(1)并流時：Qh QcW1cph T WCpc t,則WAh(155 T2) WcCpc(t2 20) '''''tm 13

31、5 (T2 t2)/ ln135 /(T2 t2)Q KS tm'(2)聯(lián)立方程()(12)解得：T2' 64.70 c t2'54.40 c即并流時柴油冷卻到64.70c12、一套管換熱器，冷、熱流體的進口溫度分別為55和115。并流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為75和95。試問逆流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數(shù)據(jù)與傳熱系數(shù)均為常量。解：并流時：Q h Q cW hC ph TW C C pC t則 W h C p(h 11595 ) W C C pC(7555 )W h C phW C C pCt m (6020 ) / ln 60 /

32、2036 .41 0 CQ KS t mKS 0 .55 W h C ph ''逆流時：W hC p(h 115 T 2)W C C pC(t2115T 2't 2'55t1 T2'55 t 2115T2't1 t2tm'( t1 t2 ) / 230(T2't2' ) / 2115T 2'0 .55 30(T 2't2') / 2 115T 2't2'55解得 T 2'93 . 7 0 Ct 2'76 . 3 0 C55 )13 、在一單管程列管式換熱器中，將200

33、0kg/h 的空氣從20加熱到80，空氣在鋼質列管內作湍流流動，管外用飽和水蒸汽加熱。列管總數(shù)為200根，長度為6m,管子規(guī)格為。38 x 3mm現(xiàn)因生產要求需要設計一臺新?lián)Q熱器，其空氣處理量保持不變，但管數(shù)改為400根，管子規(guī)格改為。19X 1.5mm,操作條件不變，試求此新?lián)Q熱器的管子長度為多少米?解： 據(jù)題意 Q QQ tm心、 m0 i Ki i'2'2ui /uindi /(ndi )0.80.2i ui dii'/ i(ui'/ui)0.8 (di/di')0.2i'/ i (200 322 /(400 162)0.8 (32/16)

34、0.2i' / i 2Ki'2KiS總 nL diS總n L di'QKiS總 tm 2(nL di 加Q KiS總 tmKinL di tmL'1/2 (n/n') (di /di') L 3m14、某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成,兩層的厚度均為100mm ,其導熱系數(shù)分別為 0.9W/ (m C)及0.7W/(m C)。待操作穩(wěn)定后，測得爐膛的內表面溫度為700C,外表面溫度為130C。為了減少燃燒爐的熱損失，在普通科外740 C ,外表表面增加一層厚度為 40mm、導熱系數(shù)為0.06W/ (m C)的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測得

35、爐內表面溫度為面溫度為90CO設兩層科的導熱系數(shù)不變，試計算加保溫層后爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾?解：加保溫層前單位面積爐壁的熱損失為QS 1此時為雙層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為:Q 匕 t3700 1300.10.109 0722244W/m加保溫層后單位面積爐壁的熱損失為QS 2此時為三層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為:740 902706W/m20.10.1 0.041230s 0.7 0.06I£-O故加保溫層后熱損失比原來減少的百分數(shù)為:S 1 S 22244 70612 100% 2244 100% 68.5%Q2244S 140 Co15、在外彳5為140mm

36、的蒸氣管道外包扎保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為 390 C ,保溫層外表面溫度不大于保溫材料的人與t的關系為入=0.1+0.0002t (t的單位為C ,入的單位為 W/ (m C)。若要求每米管長的熱損失Q/L不大于 450W/m，試求保溫層的厚度以及保溫層中溫度分布。解：此題為圓筒壁熱傳導問題，已知：2=0.07mt2=390 Ct3=40 C先求保溫層在平均溫度下的導熱系數(shù)，即390 400.1 0.0002 一 20.143W/ (m C)(1)保溫層溫度將式(4-15)改寫為ln r322 t2 t3Q/Lln320.143 39045040In 0.07得3=0.141m

37、故保溫層厚度為b=r3 r2=0.141 0.07=0.071m=71mm(2)保溫層中溫度分布設保溫層半徑r處的溫度為t,代入式(4-15)可得20.143 390 t450r1n 一0.07解上式并整理得t= 5011n r 942計算結果表明，即使導熱系數(shù)為常數(shù)，圓筒壁內的溫度分布也不是直線而是曲線。16、熱空氣在冷卻管外流過，a 2=90W/ (m2 C),冷卻水在管內流過，"1=1000W/ (m2。C)。冷卻管外徑厚b=1.5mm ,管壁的入=40W/ (m C)。試求：總傳熱系數(shù) K。；do=16mm ,壁管外對流傳熱系數(shù)a 2增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化?管內對流傳熱

38、系數(shù)a 1增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化?解： 由式4-70可知Ko11 dob d 11 a dm 211 16 0.0015 1611000 1340 14.5 901 80 8W/ (m2 ' C) 0.00123 0.00004 0.01111,可見管壁熱阻很小，通?？梢院雎圆挥嫛o110.00123 2 90147.4W/ m2 C傳熱系數(shù)增加了 82.4% 。12 八Ko1 85 3W/m2 C116.0.011112 100013傳熱系數(shù)只增加了 6%,說明要提高K值，應提高較小的“2值。17、某流體通過內徑為100mmi管時的流傳熱系數(shù)為120W/(m2 C ),流體流

39、動的雷諾數(shù) Re=1.2 X 105，此時的對流傳熱系數(shù)關聯(lián)式為Nu 0.023 Re0.8 Pr0.4 o今擬改用周長與圓管相同、高與寬之比為1: 3的矩形扁管，而保持流速不變，試問對流傳熱系數(shù)有何變化?解：由對流傳熱系數(shù)的計算公式:0.023 ddu0.80.4Pr當物性不變時0.8 . 0.2u dd 0.2由題意b 32(a b) dde4ab2(a b)2 士卻88d"2"3_163.14 0.005 0.0295m分別為圓管與扁管的對流傳熱系數(shù),z d .0.2/ 0.05.0.2()()1.11de 0.0295'一2=1.11=1.11100=111

40、W/( m c)對流傳熱系數(shù)由原來的100W/(m2 C ),增至現(xiàn)在的111 W/(m2 C )。分析：由以上的計算可以看出，由于矩形扁管的當量直徑小于同周長圓的直徑，其對流傳熱系數(shù)大于后者。因此用非圓形管道制成的換熱器(如最近開發(fā)的螺旋扁管換熱器)般都具有高效的特點。u不變,求扁管的當量直徑設a、b,分別為矩形截面的寬與長2168KJ /Kg ,冷凝傳熱膜系數(shù)為18、有一套管換熱器，內管為 54 2mm ,套管為116 4mm的鋼管，內管中苯被加熱，苯進口溫度為50 C,出口溫度880KJ/m3,比熱 cp LKg c ,粘度為80C,流量為4000Kg/h 。環(huán)隙為 133.3 C的飽和

41、水蒸氣冷凝，其汽化熱為2 320.39 10 Ns/m ,導熱系數(shù)11630W/m K o苯在5080C之間的物性參數(shù)平均值為密度2cccc/-zsl_2，q*，0.134W/m K ,管內壁垢阻為0.000265cm /W ,管壁及管外側熱阻不計。試求:(1)加熱蒸汽消耗量；(2)所需的傳熱面積(以內管外表面計)。(3)當苯流量增加50%要求苯的進出口溫度不變，加熱蒸汽的溫度應為多少?解：（1）加熱蒸汽消耗量:Dr w2cp2& ti)D 2168.1 4000 1.86(80 50)D 103kg/hw2 /Z 20.785d2(2)內管中苯的流速：0.643m/s4000/360

42、0Z2880 0.785 0.05d2u0.05 0.643 8800.39 10 37.245 104湍流Cp 1.86 103 0.39 10 3Pr一 5.410.13420.023R0.8Pr°.4d20.0230134 (7.254 104)0.8(5.41)0.4937W/m2 0 c0.05則以內管外表面計的傳熱系數(shù)為：1 1 d1 d1 k 1 2d2 d 22K 656W / m2 c15411630 937 500.00026550tmt2t1,T t1lnT t280 50133.3 50133.3 8067.2Cw2cp2(t2 t1) KA1 tm40003

43、()1.86 1 03(80 50) 656A 67.23600-2A 1.41m(3)苯的流量增加50%而進出口溫度不變，20.81.51.383則 2 _ 2'2 1.383 937 1296W/m c1d'1d1k' '2 d 2 k2d 21, 1 d1 、 d115454(一)K' K'2d22d2656 1296 50 937 50K' 830W/m2C (以內管外表面計)1.5w2cp2(t2ti)KA t'm1 .5w2cp2 (t2L)K'ST t2即:T' t1 1.5w2cp2 ln 一T&#

44、39; t2K'A140001.5 ()36001.86 Il T' 5010 In T' 808301.41解得：T' 145.2 C即苯的流量增加50%M溫度不變時，加熱蒸汽的溫度應為145.2 Co19、有一套管換熱器，內管為 54 2mm ,外管為116 4mm的鋼管?，F(xiàn)用120c的飽和水蒸氣加熱苯，使苯由50c加熱至80 C,苯在內管中以4000kg/h 的流量流動，試求：(1)加熱蒸汽消耗量；(2)所需套管的有效長度；(3)由于某種原因，加熱蒸汽的溫度降為 110 C,苯的出口溫度將變?yōu)槎嗌伲?假設苯不變，在5080c范圍內，苯的物性為 Cp 1.86kJ/kgc,