傳熱復習題一參考答案

1、C.傳熱系數(shù);D.傳熱面積;傳熱技術(shù)復習題(一)參考答案一、填空題1、寫出三種間壁式換熱器的名稱：套管式換熱器管殼式換熱器和板式換熱器。2、換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降很多，這往往是由于傳熱管表面有污垢積存的緣故。3、用套管換熱器加熱內(nèi)管的空氣，蒸氣在管間冷凝?，F(xiàn)欲通過實驗方法測定蒸氣和空氣的給熱系數(shù)，需要的主要儀器有溫度計、流量計。4、用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于空側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于飽和蒸汽側(cè)流體的溫度值。5、蒸氣冷凝分滴狀冷凝和膜狀冷凝。6、冷、熱氣體在間壁換熱器中換熱，熱氣體進口溫度T=400C，出口溫度T為200C,12冷氣體進口溫度t=50C，兩股氣

2、體的質(zhì)量流量相同，物性數(shù)據(jù)可視為相同，若不計熱損失時，冷氣體出口溫度為250C；若熱損失為5%時，冷氣體出口溫度為240C7、應用準數(shù)關(guān)聯(lián)式求取對流傳熱系數(shù)時，應注意：(1)應用范圍；(2)特征尺寸；(3)定性溫度。8、列管換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣?？諝庾吖軆?nèi)，蒸汽走管間，則管壁溫度接近水蒸汽的溫度，總傳熱系數(shù)接近空氣的對流傳熱系數(shù)。9、列管換熱器，在殼程設置折流擋板的目的是強化傳熱和支撐管束。10、如圖所示為間壁式換熱器中冷流體B與熱流體A|的穩(wěn)態(tài)傳熱過程的溫度分布曲線，該傳熱過程是由衛(wèi)流傳熱、我傳導和勺流傳熱三個串聯(lián)的熱傳遞環(huán)節(jié)組成，由圖分析可知：a第二種為入，若作為換熱器材料，應選

3、用第一種；當作為保溫材料時，應選用第二種。13、某大型化工容器的外層包上隔熱層，以減少熱損失，若容器外表溫度為150C，而環(huán)境溫度為20C，要求每平方米熱損失不大于500w，采用某隔熱材料，其導熱系數(shù)入=0.35W/m2.K，則其厚度不低于91mm。（注:大型容器可視為平壁）14、列管式換熱器的殼程內(nèi)設置折流擋板的作用在于提高殼程流體的流速，折流擋板的形狀有弓形，圓盤形等。15、化工生產(chǎn)中最常用的載熱體（加熱劑）為飽和蒸汽，常用的冷卻劑為水。二、選擇題1、將1500kg/h，80C的硝基苯通過換熱器冷卻到40C，冷卻水初溫為30C，出口溫度不超過35C，硝基苯比熱為1.38J/JC，則換熱器的

4、熱負荷為（B）。A.19800kj/h;B.82800kj/h;C.82800kW;D.19800kW2、提高傳熱強度的主要途徑是增大（C）。A.傳熱溫度差；B.加熱蒸汽壓力；3、計算下列四種“數(shù)”時，其數(shù)值大小與單位制選擇有關(guān)的是（D）。A.普蘭德準數(shù)B.傳熱單元數(shù)C.離心分離因數(shù)KD.過濾常數(shù)K4、黑度表明物體的輻射能力接近黑體的程度，其值大小與物體的（D）無關(guān)。A.種類；B.表面狀況；C.表面溫度；D.顏色5、在間壁式換熱器內(nèi)用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K值接近于（B）。A.aB.a蒸汽空氣C.a與a的平均值D.a與a的對數(shù)平均值蒸汽空氣蒸汽空氣6、流體與固體壁面間的對流傳熱，當熱量

5、通過滯流內(nèi)層時，主要是以（A）方式進行的。A.熱傳導B.對流傳熱C.熱輻射D.熱對流7、列管式換熱器內(nèi)，裝設了兩塊橫向折流擋板，則該換熱器的殼程為（A）A.單程B.雙程C.三程D.四程8、在下面幾種換熱器中，冷熱兩種流體能實現(xiàn)完全逆流的是（A）。A.套管式B.列管式C.板式D.夾套換熱器9、熱對流僅發(fā)生在（C）中。A.固體B.靜止的流體C.流動的流體D.真空10、穩(wěn)定的多層平壁的導熱中，某層的熱阻愈大，則該層的溫度差（A）。A.愈大B.愈小C.不變D.和溫差無關(guān)11、用兩種不同的保溫材料時，往往把導熱系數(shù)入值小者放在（A）。A.內(nèi)層B.外層C.內(nèi)外層均可內(nèi)外層均不可12、用飽和水蒸汽加熱空氣時

6、，傳熱管的壁溫接近（A）A.蒸汽的溫度；B.空氣的出口溫度；C.空氣進口溫度D.空氣進、出口平均溫度13、噴淋式換熱器屬于（B）換熱器的一種。A.混合式B.間壁式C.蓄熱式D.直接接觸式14、熱量傳遞的基本方式是（D）。A.恒溫傳熱和穩(wěn)態(tài)變溫傳熱;B.導熱給熱和熱交換;C.氣化、冷凝與冷卻；D.導熱、對流與輻射15、工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是（C）。A.增加熱阻，減少熱量損失；B.節(jié)約鋼材、增強美觀；C.增加傳熱面積，提高傳熱效果。D.降低傳熱系數(shù)，減少散熱16、揭示了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（B）。A.斯蒂芬-波爾茲曼定律;B克?；舴蚨?A.斯蒂芬-波爾茲曼定律

7、;B克?；舴蚨?C折射定律；D普朗克定律17、采用多管程換熱器，雖然能提高管內(nèi)流體的流速，增大其對流傳熱系數(shù)，但同時也導致（D）。A.管內(nèi)易結(jié)垢；B.殼程流體流速過低；C.平均溫差下降；D.管內(nèi)流動阻力增大三、判斷題1、換熱器的平均傳熱溫度差，是指熱流體進出口的平均溫度與冷流體進出口的平均溫度的差值。（F）2、固體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越松疏，其導熱系數(shù)則越大（F）3、在穩(wěn)定的多層平壁導熱中，熱阻與溫差成正比。（T）4、維持膜狀沸騰操作，可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)。（F）5、保溫層應該選用導熱系數(shù)小的絕熱材料（T）6、傳熱邊界層厚度總是小于或等于流動邊界層厚度。（T）7、換熱器的導熱管，應選用導熱系數(shù)

8、值大的材料。（T）8、在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也大。（T）9、在穩(wěn)定的多層平壁導熱中，若某層的熱阻較大，則導熱溫度差就較小。（F）10、當保溫材料的厚度加大時，內(nèi)外壁面的總溫度差增大，總的熱阻也增大，總推動力與總阻力之比為定值，即導熱速率不變。（F）11、多層平面壁穩(wěn)態(tài)熱傳導時，推動力是內(nèi)壁面與外壁面間總的溫度差;總熱阻是各層熱阻的倒數(shù)之和。（F）12、由溶液沸點造成溫度差損失等于溶液的沸點與相同壓力下水的沸點之差。（T）13、凡穩(wěn)定的圓筒壁傳熱，熱通量為常數(shù)。（F）14、維持膜狀沸騰操作，可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)。（F）15、當保溫材料的厚度加大時，內(nèi)外壁面的總溫度差增大，總的熱阻也增

9、大，總推動力與總阻力之比為定值，即導熱速率不變。（F）16、蛇管換熱器是屬于間壁式換熱器的一種。（T）四、簡答題1、列管換熱器由哪幾個基本部分組成？各起什么作用？答：主要由殼體、管束、管板和頂蓋（又稱封頭）等基部分組成。殼體和管束作為冷熱兩流體的流動空間，通過管壁進行換熱。管束安裝在管板上，通過管板使管束與殼體連成一體。頂蓋（封頭）上有管程流體進出口，且有分程、密封，封頭可拆卸，便于管子清洗等作用。2、提高傳熱系數(shù)時，為什么要著重提高給熱系數(shù)小的這一側(cè)?解：當忽略金屬壁面的導熱熱阻時，l/K=l/a+1/a=(a+a)/(aXa)若aa，則a+aaKa即K接近a小的數(shù)值。3、為什么工業(yè)換熱器的

10、冷、熱流體的流向大多采用逆流操作？答：逆流操作可以獲得較大的平均傳熱溫度差，從傳遞相同熱負荷言，須較小的傳熱面積，節(jié)省設備費用。此外，逆流熱流體出口溫度T可接近冷流流體進口溫度t，對相同熱負荷言，需加熱劑少；同樣，就冷流體而言，逆流體出口溫度t可接近熱流體進口溫度T，對相同熱負荷言，需要冷卻劑少，故對逆流就加熱劑或冷卻劑用量考慮，逆流操作費小。4、試述對流傳熱的機理？答：熱流體流過管道時，在湍流主體中，流體劇烈攏動，形成漩渦，使質(zhì)點強烈混合而交換熱量，溫度較均勻，幾乎不存在溫度梯度；但在緊靠管壁，有一層很薄的作層流流動的流體層（層流底層），在這層薄層內(nèi)，熱量傳遞以導熱方式進行，從微觀上言，是靠

11、分子傳遞。由于流體的導熱系數(shù)很小，故熱阻絲要集中層流底層內(nèi)。對管內(nèi)層流流動，熱量傳遞也是主要靠導熱。但由于溫度存在（軸向的，徑向的），有密度差，會引起質(zhì)點的對流，比較復雜。5、試分析對流傳熱系數(shù)的影響因素？答：影響對流傳熱系數(shù)的因素有：d，u，P，u，入，cp五、計算題1、某廠在由177根25X2mm,長3m的鋼管構(gòu)成的單殼程單管程列管換熱器內(nèi)，用132.9C的飽和水蒸汽在管間冷凝，將管內(nèi)作湍流流動的常壓乙烯氣體加熱。已知乙烯氣體流量為0.6kg/s,進口溫度為20C，在操作條件下的密度為1kg/m3，比熱為1.84kJ/kg.K,對流傳熱系數(shù)為53w/m2.K,飽和水蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)為80

12、00w/m2.K,可忽略管壁及垢層熱阻。(1)確定乙烯氣體出換熱器時的溫度；(2)若乙烯氣體通過換熱器的壓降要求不超過0.01kgf/cm2，通過換熱器的總長度(包括局部阻力當量長度)為5.5m，摩擦系數(shù)入=0.04，試確定該換熱器最多能允許通過多少kg/s的乙烯氣體？解：(1)Q=wc(t2-t1)=0.6C(t2-20)(1分)PPQ=KAAtm(1分)Si=nndiL=177nX0.021X3=35.014m(1分)ai60（1分）ai=0.023（入/di）RePr（1分）=0.023X（0.65/0.025）X（10）X（6.431）=1996W/m2.K（1分）t=8020=60C

13、t=8045.26=34.74Ct=8020=60Ct=8045.26=34.74Ct=(60+34.74)/2=47.37C(l分)K=l/(do/aidi)+(d5)/(d入)+l/a(1分)=1/30/(25X1996)+(30X2.5X10)/(27.5X46.5)+1/2268=908.4W.m.K(1分)S=Q/(K.t)=(1.012X10)/(908.4X47.37)=25.6m(1分)要提高Q,不能單純提高a，因為a與a數(shù)值相近，必須同時提高a與a,才能使K增大，從而使Q能顯著提高。(2分)7、某廠用一套管熱交換器，每小時冷凝2000kg甲苯蒸汽，冷凝溫度為110C，甲苯的汽

14、化潛熱為363kJ.kg，其冷凝傳熱系數(shù)為14000w.m.K。冷卻水于16C及5000kg.h的流量進入套管內(nèi)管(內(nèi)徑為50mm)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)為1740w.m.K。水的比熱可取為.K:(1)試計算冷卻水的出口溫度及套管管長。(2)由于氣候變熱，冷卻水進口溫度升為25C，試計算在水流量不改變的情況下，該冷凝器的生產(chǎn)能力的變化率。解：(1)由熱量衡算得：Q=Wr=W.Cp(t一16)hc2t=Wr/(W.Cp)+16)2h=2000/3600X363X10/5000/3600X4.19X10+16=50.65C（2分）K=l/(l/1740)+(l/14000)=1548w.m.K

15、(2分)Q=W1=2000/3600X363X10=2.02X10wht=11016=94C,At=11050.65=59.35C12tm=(+At)/2=(94+59.35)/2=76.8C(2分)12又Q=KStm=KndlAtm(1分)管長l=Q/(KndAtm)=2.02X105/(1548X3.14X0.05X76.8)=10.82m(2分)(2)水溫升高(忽略物性變化)傳熱面積S=ndl=3.14X0.05X10.8=1.7m(1分)Q=KStm其中Q=5000/3600X4.19X10(t/-25)2tm=(110-25)+(110-t)/2=97.5-0.5t(2分)5000/

16、3600X4.19X10(t-25)=1548X1.7(97.50.5t),解得t=56.4C(3分)Q=5000/3600X4.19X10(56.425)=1.83X10w(2分)(Q-Q)/QX100%=9.4%(1分)8、有一列管換熱器，由25X2.5mm長為2m的26根鋼管組成。用120C飽和水蒸汽加熱某冷液體，該液體走管內(nèi)，進口溫度為25C，比熱為1.76kJ/kg.K,流量為18600kg/h。管外蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)為l.lX104W/m2.K,管內(nèi)對流傳熱熱阻為管外蒸汽冷凝傳熱熱阻的6倍。求冷流體的出口溫度。(設換熱器的熱損失、管壁及兩側(cè)污垢熱阻均可略去不計)解：據(jù)題意RsiRso0b/入心0do/(ad)=6/a(2分)iioKo=1/(1/ao+do/(aidi)=1/(1/ao+6/ao)=1.1X10/7=1571.43W/m2.K(3分)So=nnd1=26X3.14X0.025X2=4.082m2(2分)oT=120CT=120C(T1=T2=T)