化工原理習(xí)題及答案

一、名詞解釋1、導(dǎo)熱若物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）。2、對(duì)流傳熱熱對(duì)流是指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移、冷熱流體質(zhì)點(diǎn)相互摻混所引起的熱量傳遞。熱對(duì)流僅發(fā)生在流體之中，而且必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。3、輻射傳熱任何物體，只要其絕對(duì)溫度不為零度（0K）,都會(huì)不停地以電磁波的形式向外界輻射能量，同時(shí)又不斷地吸收來(lái)自外界物體的輻射能，當(dāng)物體向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時(shí)，該物體就與外界產(chǎn)生熱量的傳遞。這種傳熱方式稱為熱輻射。4、傳熱速率單位時(shí)間通過(guò)單位傳熱面積所傳遞的熱量（W/m2）5、等溫面溫度場(chǎng)中將溫度相同的點(diǎn)連起來(lái)，形成等溫面。等溫面不相交。二、單選擇題1、判斷下面的說(shuō)法哪一種是錯(cuò)誤的（ ）。 BA在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；B在同一溫度下，物體吸收率A與黑度b在數(shù)值上相等，因此A與b的物理意義相同；C黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強(qiáng)；D黑度反映了實(shí)際物體接近黑體的程度。TOC\o"1-5"\h\z2、在房間中利用火爐進(jìn)行取暖時(shí)，其傳熱方式為 。CA傳導(dǎo)和對(duì)流 B傳導(dǎo)和輻射 C對(duì)流和輻射3、沸騰傳熱的壁面與沸騰流體溫度增大，其給熱系數(shù) 。 CA增大 B減小C只在某范圍變大 D沸騰傳熱系數(shù)與過(guò)熱度無(wú)關(guān)4、在溫度T時(shí)，已知耐火磚輻射能力大于磨光銅的輻射能力，耐火磚的黑度是下列三數(shù)值之一，其黑度為。 AA0.85 B0.03 C15、已知當(dāng)溫度為T時(shí)，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度耐火磚的黑度。DA大于 B等于C不能確定是否大于 D小于6、多層間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻 。AA成正比 B成反比 C沒關(guān)系7、在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷是否正確： A甲、傳熱管的壁溫將接近加熱蒸汽溫度；乙、換熱器總傳熱系數(shù)K將接近空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)。A甲乙均對(duì) B甲乙均不對(duì)C甲對(duì)，乙不對(duì) D乙對(duì)，甲不對(duì)8、列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體 ，氣體。ACA0.5-3m/s B3-15m/s C5-30m/s9、一管殼式換熱器，管內(nèi)走液體，管間走蒸汽，由于液體入口溫度下降，在流量不變情況下，仍要達(dá)到原來(lái)的出口溫度t，此設(shè)備已不允許再提高蒸汽壓力強(qiáng)度，采取簡(jiǎn)便有效措施。AA管內(nèi)加擾流內(nèi)件 B提高殼程數(shù)10、碳鋼的導(dǎo)熱率為；不銹鋼的導(dǎo)熱率為；銅的導(dǎo)熱率為，常壓常溫空氣的導(dǎo)熱率為；常溫水的導(dǎo)熱率為。 C,D,B,F,EA151W/(m℃) B370W/(m-r) C45W/(m-r)D16W/(m-r) E0.62W/(m℃) F0.025W/(m-r)11、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸氣，如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí) ABB①傳熱系數(shù)K應(yīng) A增大 B減小 C基本不變②空氣出口溫度 A增大 B減小 C基本不變③壁溫 A增大 B略有減小 C基本不變12、一定流量的液體在一①25x2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其對(duì)流給熱系數(shù)a=1000W/(m2.℃)。如流量與物性都不變，改用一①19x2mm的直管，則其a值將變?yōu)閃/(m2.℃)。DA1059 B1496 C1585 D167813、穿過(guò)三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程，如圖所示。試比較第一層的熱阻R1與第二、三層熱阻R2、R3TOC\o"1-5"\h\z的大小。 CACAR1>(R2+R3) BR1<(R2+R3) CR尸(R2+R3) D無(wú)法比較14、①在一列管式換熱器中，用冷卻水冷凝酒精蒸汽，換熱器最好 放置；冷卻水應(yīng)走。 ACA水平B垂直C管內(nèi)D管外②已知某平壁外兩層不等厚(b1<b2)保溫材料的溫度分布曲線如圖示，則A層導(dǎo)熱率B層的導(dǎo)熱率。 CA小于B不能確定是否大于 C大于D等于15、穩(wěn)定傳熱是指。 BA傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度不隨位置和時(shí)間而變。B傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置變，而不隨時(shí)間變。C傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度不隨位置變而隨時(shí)間變。D傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度隨位置和時(shí)間而變。16、棉花保溫性能好，主要是因?yàn)椤?CA棉纖維素導(dǎo)熱率小；B棉花中含有相當(dāng)數(shù)量的油脂；C棉花中含有大量空氣，而空氣的運(yùn)動(dòng)又受到阻礙；D棉花白色，因而黑度小。17、無(wú)相變強(qiáng)制對(duì)流a來(lái)自。 CA純經(jīng)驗(yàn)方法 B純理論方法 C因次分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)合(半理論、半經(jīng)驗(yàn)方法)

D數(shù)學(xué)模型法 E因次分析法TOC\o"1-5"\h\z18、在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對(duì)a的影響是 。 BA使a值升高 B使a值大大降低C使a值有一定影響 D對(duì)a值無(wú)影響19、紅磚的黑度為0.93，若溫度為300℃，則紅磚的發(fā)射能力為 W/m2。 BA6112.3W/m2 B5684W/m2 C916,8W/m2 D1000W/m220、換熱器中冷熱流體進(jìn)出口溫度一定時(shí)，下面說(shuō)法中正確的是 。DA加m并＜加m逆＜加m折 B加m逆=加m并=加m折CMm并＜加m逆=加m折 DAtm并＜加m逆＞Atm折21、對(duì)在蒸汽與空氣間壁換熱過(guò)程中，為強(qiáng)化傳熱下列方案中的 在工程上可行。AA提高空氣流速 B提高蒸汽流速C采用過(guò)熱蒸汽以提高蒸汽溫度 D在蒸汽一側(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時(shí)導(dǎo)走冷凝液。22、在間壁換熱器中，當(dāng)兩流體均變溫時(shí)，采用折流的目的是 。 AA提高K B提高AtmC增加傳熱面積A D使K和A均增加。23、100℃時(shí)銅的導(dǎo)熱率為,18℃時(shí)鋼的導(dǎo)熱率近似為,20℃時(shí)空氣的導(dǎo)熱率近似為,20℃水的導(dǎo)熱率近似為。 CABDA45W/(m-K) B0.026W/(mK)C377W/(m-K) D0.6W/(mK)24、在相同溫度下，實(shí)際物體的吸收率A與黑體的吸收率A0的關(guān)系是一。 CAA＞A0 BA=A0 CA＜A0 D不一定25、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定傳熱時(shí)的說(shuō)法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的 。 CA通過(guò)一定傳熱面的傳熱速率不隨時(shí)間變化，為一定值；B系統(tǒng)中任一點(diǎn)的溫度維持恒定；C總的傳熱速率等于通過(guò)垂直于熱流方向的各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(guò)程中不變。26、一管殼式換熱器，管內(nèi)走液體，管間走蒸汽，由于液體入口溫度下降，在流量不變情況下，仍要達(dá)到原來(lái)的出口溫度t，此設(shè)備已不允許再提高蒸汽壓力強(qiáng)度，采取簡(jiǎn)便有效措施。A管內(nèi)加擾流內(nèi)件A管內(nèi)加擾流內(nèi)件B提高殼程數(shù)27、有一列管換熱器，由38根①25x2.5mm無(wú)縫鋼管組成，某有機(jī)蒸汽在管外冷凝，管內(nèi)通冷卻水，水流速0.5m/s,相應(yīng)的Re=104及對(duì)流給熱膜系數(shù)為a。當(dāng)水流量減為一半時(shí)，對(duì)流給熱膜系數(shù)改變Ba')(12)0.8aD不一定Ba')(12)0.8aD不一定Aa'=(12)0-8aC a/〈(1,2)0.8a28、兩流體在一套管換熱器中換熱，熱流體溫度由90℃降至60℃,冷流體溫度由20℃升至50℃。若逆流操作，Atm=。 DA70r B30℃ C10℃ D40℃29、熱傳遞的基本方式是：( )、對(duì)流、輻射。 AA傳導(dǎo)；B傳遞；C放射；D流動(dòng)。30、物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱TOC\o"1-5"\h\z量傳遞稱為（ ）。 AA熱傳導(dǎo)；B熱傳遞；C熱放射；D熱流動(dòng)。31、流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過(guò)程稱為（ ）。 AA對(duì)流；B流動(dòng)；C傳遞；D透熱。32、物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的順序是：（ ）。 AA金屬〉一般固體〉液體〉氣體；B金屬〉液體〉一般固體〉氣體；C金屬〉氣體〉液體〉一般固體； D金屬〉液體〉氣體〉一般固體。33、吸收率（ ）1的物體稱為黑體。 CA大于；B小于；C等于；D近似于。34、（ ）等于1的物體稱為白體。 BA吸收率；B反射率；C透過(guò)率；D折射率。35、單原子氣體和對(duì)稱雙原子氣體均可視為（ ）。 DA白體；B灰體；C黑體；D透熱體。36、液體是（ ）。 DA白體；B灰體；C透熱體；D不透熱體。37、在管殼式換熱器中，不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，因?yàn)楣軆?nèi)（）。 AA清洗比較方便；B流速較快；C流通面積?。籇易于傳熱。38、在管殼式換熱器中，腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免（ ），而且管子也便于清洗和檢修。AA殼體和管子同時(shí)受腐蝕；B流速過(guò)快；C流通面積過(guò)?。籇傳熱過(guò)多。39、在管殼式換熱器中，壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免（ ），可節(jié)省殼程金屬消耗量。TOC\o"1-5"\h\zA殼體受壓；B流速過(guò)快；C流通面積過(guò)??；D傳熱過(guò)多。 A40、在管殼式換熱器中，飽和蒸氣宜走管間，以便于（ ），且蒸氣較潔凈，它對(duì)清洗無(wú)要求。AA及時(shí)排除冷凝液；B流速不太快；C流通面積不太?。籇傳熱不過(guò)多。41、在管殼式換熱器中，有毒流體宜走管內(nèi)，使（ ）。AA泄漏機(jī)會(huì)較少；B流速很快；C流通面積變小；D傳熱增多。42、在管殼式換熱器中，被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，（）。A以增強(qiáng)冷卻效果；B以免流速過(guò)快；C以免流通面積過(guò)小；D以免傳熱過(guò)多。 A43、在管殼式換熱器中，黏度大的液體或流量較小的流體宜走（），因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re值（Re>100）下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。 BA管內(nèi)；B管間；C管徑；D管軸。44、對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，若兩流體的溫差較大，對(duì)流傳熱系數(shù)較大者宜走（），因壁面溫度與壯大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力。 BA管內(nèi)；B管間；C管徑；D管軸。45、在管殼式換熱器中安裝折流擋板的目的，是為了加大殼程流體的（ ），使湍動(dòng)程度加劇，以提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。 CA黏度；B密度；C速度；D高度。46、有一套管換熱器，環(huán)隙中有119.6℃的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從20℃被加熱到50℃,管壁溫度應(yīng)接近（ ）。 DA20℃；B50℃；C77.3℃；D119.6℃。47、已知在溫度T時(shí)耐火磚的發(fā)射能力（輻射能力）大于銅的發(fā)射能力，則銅的黑度為（），耐火磚的黑度為（ ）。 ABA0.6；B0.9；C1.0；D1.2。48、兩灰體間進(jìn)行輻射換熱，兩者間的溫度差為100℃。若將兩灰體的溫度各升高100℃，則此時(shí)的輻射傳熱量與原來(lái)的傳熱量相比，將（ ）。 AA增大；B減?。籆不變；D不一定。49、判斷下面的說(shuō)法哪一種是錯(cuò)誤的（ ）。 BA在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；B在同一溫度下，物體吸收率A與黑度b在數(shù)值上相等，因此A與b的物理意義相同；C黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強(qiáng)；D黑度反映了實(shí)際物體接近黑體的程度。50、當(dāng)換熱器中冷熱流體的進(jìn)出口溫度一定時(shí)，判斷下面的說(shuō)法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的（）。BA逆流時(shí)，Atm一定大于并流、錯(cuò)流或折流時(shí)的Atm；B采用逆流操作時(shí)可以節(jié)約熱流體（或冷流體）的用量；C采用逆流操作可以減少所需的傳熱面積；D溫度差校正系數(shù)pAt的大小反映了流體流向接近逆流的程度。三、填空題1、對(duì)流給熱的熱阻主要在，此處的最大。滯流內(nèi)層溫差2、熱損失是 損失和損失之和。熱輻射傳熱引起的 對(duì)流給熱引起的3、列管式換熱器中，殼程設(shè)有折流擋板，當(dāng)兩流體均無(wú)相變時(shí)，擋板能起強(qiáng)化傳熱的作用，其原因是；；③。①流速增大，使殼程a增大；流體大部分橫穿流過(guò)管束，流道短，邊界層薄，比順著管子縱向流動(dòng)a高；流體在折流擋板間穿行時(shí)，流向及流速都在不斷變化，增加了擾動(dòng)，強(qiáng)化了傳熱。4、水蒸氣冷凝時(shí)的a比氣體無(wú)相變時(shí)的a大得多，其原因是氣體的，而蒸汽冷凝，其凝液的；且只有 才有熱阻。導(dǎo)熱率小、密度小，整個(gè)氣體都呈現(xiàn)熱阻 導(dǎo)熱率和密度都比氣體大 很薄的液膜5、在管式間壁換熱器中，以外表面為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K的計(jì)算式為，與之對(duì)應(yīng)的傳熱量Q=。6、①已知傳熱系數(shù)K=1250kcaL/（m2-h-r）,在SI制中，K=W/（m2-K）；汽化潛熱r=2200kJ/kg,在工程單位制中r=kcaL/kgo②普蘭德準(zhǔn)數(shù)的定義式是 o①1453 525 ②Pr=Cp^-7、在壓強(qiáng)恒定的條件下，空氣黏度隨溫度升高而 。增大8、厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1〉b2〉b3,導(dǎo)熱率％<%<%。在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，各層的熱阻R1—R2—R3,各層導(dǎo)熱速率Q1—Q2—Q3。>， >； =， =9、一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當(dāng)石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng)，主要原因是 O降低 因水的導(dǎo)熱率大于保溫材料的導(dǎo)熱率,受潮后，水占據(jù)一定的孔隙空間，使保溫層材料導(dǎo)熱率增大，保溫效果降低。8、蒸汽冷凝放熱時(shí)，要經(jīng)常注意排放，這是因?yàn)?O不凝氣和冷凝水 不凝氣構(gòu)成附加的氣膜傳熱阻力，而冷凝水的積累減小換熱面積。11、①設(shè)置隔熱擋板是輻射散熱的有效方法。擋板材料的黑度愈低，輻射散熱量②有一單層平壁如圖所示。已知材料的導(dǎo)熱率九為常數(shù)，從左等溫面,至右等溫面/2的穩(wěn)定導(dǎo)熱熱流量為Q，則平壁內(nèi)的溫度分布表達(dá)式為o①減少愈低 ②Q△（（1一t）[ft=11-"九12、某物體（可近似為灰體）在20℃時(shí)，其黑度為=0.8,其吸收率為o0.813、浮頭式或帶膨脹節(jié)的換熱器適用于與 流體的溫差很大的場(chǎng)合。管程殼程14、①根據(jù)有無(wú)熱補(bǔ)償或補(bǔ)償方法不同，列管式熱器的一般結(jié)構(gòu)型式有、、O②換熱器中，熱流體由200℃冷卻到140℃,冷流體由20℃升高到35℃,熱流體的熱容量流率較小，則傳熱效率為O①膨脹節(jié)；浮頭式；U型管 ②33.3%15、消除列管換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加,采用結(jié)構(gòu)或采用式結(jié)構(gòu)。膨脹節(jié) 浮頭式 U型管16、如圖所示，為盡量減少A、B兩個(gè)溫度不同的固體表面間的輻射傳熱，可以采取的措施是 O在兩固體壁面間，平行放置多塊黑度較小的遮熱板。17、①用冷卻水將一定量的熱流體由100c冷卻到40℃,冷卻水初溫為15℃,在設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，采用兩種方案比較。方案I是令冷卻水終溫為30℃,方案H是令冷卻水終溫為35℃,則用水量W1―W2,所需傳熱面積A1A2o②如圖所示,蒸汽在管束外冷凝，(a)、(b)兩種排列方式的其它條件均一樣，比較它們的冷凝給熱系數(shù)的大小aa—— 給熱系數(shù)的大小aa—— ab，因?yàn)棰佗诖笥?，小于大于，因?yàn)槔淠簭纳厦娓髋帕鞯较旅娓髋牛耗ぶ鹋旁龊?沿垂直方向管數(shù)愈多，液膜愈厚。18、兩流體的間壁換熱過(guò)程中Q二WC〃Nt計(jì)算式中，加表示 T1-T2或12-1119、設(shè)備保溫層外包一層表面 、顏色 的金屬，可使設(shè)備的熱損失減少。光滑 較淺20、舉出五種間壁式換熱器20、舉出五種間壁式換熱器、、、、套管式換熱器，列管式換熱器，夾套式換熱器，板式換熱器，螺旋板式換熱器，蛇管式換熱器，板翅式換熱器等任選五種。21、導(dǎo)熱率的物理意義是，其SI制的單位為，工程制的單位為。單位溫度梯度、單位導(dǎo)熱面積上所傳導(dǎo)的熱量 W/(m-r) 千卡/小時(shí)?米?℃22、①定性溫度是指。②沸騰傳熱可分為三個(gè)區(qū)域，它們是 、和，生產(chǎn)中的沸騰傳熱過(guò)程應(yīng)維持在 區(qū)操作。①確定準(zhǔn)數(shù)中各物性參數(shù)的溫度②自然對(duì)流區(qū)核狀沸騰區(qū) 膜狀沸騰區(qū) 核狀沸騰23、對(duì)多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)，通過(guò)各層的傳熱速率，熱通量 ，沿圓筒壁的徑向溫度分布為線。相等不相等曲線24、①已知導(dǎo)熱率；=2.388x10-3Cal/(cms℃),此值在SI制中為W/(mK)。②寫出比熱Cp的單位，工程制為，SI制為。③物體的輻射傳熱速率與其絕對(duì)溫度的次方成正比。①1 ②kCaL/(kg-r),J/(kg-r) ③四25、在傳熱實(shí)驗(yàn)中，用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于 側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于側(cè)流體的溫度。蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)a較大。原因是空氣飽和水蒸氣蒸汽冷凝時(shí)釋放較大冷凝潛熱空氣飽和水蒸氣蒸汽冷凝時(shí)釋放較大冷凝潛熱26、①估計(jì)列管式換熱器中金屬管壁的溫度%w，殼程為0.1MPa的飽和水蒸氣冷凝。A管程是平均溫度為40℃的空氣，tw約為 ；B管程是平均溫度為40℃的水，水的對(duì)流給熱系數(shù)為2000W/（m2”C），基于內(nèi)面積的總傳熱系數(shù)K,=1600W/（（m2-r）），tw約為。后在設(shè)計(jì)時(shí)，欲略為增大一臥式冷凝器的傳熱面積，從有利于傳熱角度看，宜采取的措施為，因?yàn)?。①?）100℃ （2）88℃②增加管長(zhǎng)。 如果采用增加管數(shù)的辦法,則沿垂直方向管數(shù)也增加,冷凝液從上面各排流到下面各排，液膜逐漸增厚,a降低。27、管內(nèi)湍流傳熱，流體內(nèi)溫度梯度最大的部分是在，原因是 滯流底層 滯流底層的傳熱機(jī)理是導(dǎo)熱，流體的導(dǎo)熱率一般比較低。28、在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也 。滴狀冷凝的給熱系數(shù)膜狀冷凝給熱系數(shù)。大大于29、沸騰傳熱時(shí)，在核狀沸騰區(qū)壁面與沸騰流體的溫差愈大，則a。越大30、對(duì)于間壁式換熱器：WcC（（t2T1）=WCh（T1-T2）=KAAtm等式成立的條件31、下列各種情況下的對(duì)流給熱系數(shù)空氣流速為6m/s時(shí)的a1；空氣流速為25m/s時(shí)的a2；水的流速為1.2m/s時(shí)的a3；水的流速為2.5m/s時(shí)的aj 蒸汽膜狀冷凝時(shí)的a5之間的數(shù)值按自大而小的順序?yàn)?gt;>>>。32、不需要任何介質(zhì)的傳熱稱為（ ）傳熱。輻射TOC\o"1-5"\h\z33、在列管式換熱器中，流體在管內(nèi)流動(dòng)稱為流經(jīng)（ ）。管程34、列管式換熱器中，流體在（ ）流動(dòng)稱為流經(jīng)殼程。管間35、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到8的所有波長(zhǎng)范圍的輻射能的物體稱為（ ）?；殷w36、在輻射傳熱中，氣體的反射率為（ ）。037、在輻射傳熱中，黑體的透過(guò)率為（ ）。038、在輻射傳熱中，灰體的透過(guò)率為（ ）。039、灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比，稱為物體的（ ）。黑度40、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則傳熱管的壁溫接近（ ）的溫度。飽和蒸氣

41、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則總傳熱系數(shù)K接近（ ）的對(duì)流傳熱系數(shù)?？諝釺OC\o"1-5"\h\z42、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則空氣應(yīng)走（ ）。管內(nèi)43、在列管換熱器中，若用飽和蒸氣加熱空氣，則飽和蒸氣應(yīng)走（ ）。管間44、判斷下列物性數(shù)值大小入金屬―入液__入氣。> >四、判斷題（每題四、判斷題（每題1分）1、在輻射傳熱中，黑體的反射率為1。 （x）2、對(duì)流傳熱包括強(qiáng)制湍流傳熱和強(qiáng)制層流傳熱。 （x）3、滴狀冷凝比膜狀冷凝效果好。 （4）4、圓筒壁熱傳導(dǎo)是傳熱速率與熱通量相等 （x）5、一般固體、液體和氣體相比較，導(dǎo)熱系數(shù)值的大小順序?yàn)楣腆w〉氣體〉液體。（x）6、夏季人們穿深色衣服不會(huì)感覺太熱。 （x）7、對(duì)流傳熱僅發(fā)生在流體中。 （x）8、流體與固體壁面間對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在流動(dòng)邊界層。 （x）9、一套管換熱器逆流操作與并流操作一樣。 （x）10、雖然大氣層包圍著地球，但陽(yáng)光仍能照射到地球表面，因?yàn)榭諝馐峭笩狍w。（4）五、問答題1、在列管換熱器中，擬用飽和蒸氣加熱空氣，傳熱管的壁溫接近哪一種流體的溫度？為什么？（3分）TOC\o"1-5"\h\zT—Tt—t 1答：壁溫接近飽和蒸氣的溫度。因?yàn)獒塄D=|一，飽和蒸氣的ao>>空氣的力，則—aAaA iii oo?所以，T—TW?tw-1，傳熱管的壁溫接近飽和蒸氣（a大）的溫度。o2、為什么內(nèi)部孔隙多的材料保溫效果好？ （3分）因?yàn)榇罅康目紫吨邪鴮?dǎo)熱系數(shù)非常小的氣體，對(duì)導(dǎo)熱不利，從而起到了保溫的作用。3、在強(qiáng)化傳熱的過(guò)程中，為什么要想辦法提高流體的湍動(dòng)程度？ （3分）由于對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在層流底層內(nèi)，提高流體的湍動(dòng)程度能減薄層流底層的厚度，可以提高傳熱效果。4、在傳熱實(shí)驗(yàn)中，試分析說(shuō)明飽和水蒸氣與管壁間的對(duì)流給給熱系麴。如何確定的？并指出相應(yīng)測(cè)試的基本參量有哪些？ （4分）答：Q=-Ao（T—t）=WC（12—11）

...aWC(...aWC(t-1)cp2 1(T^-tw)A0即需測(cè)參數(shù)：空氣流量W,；空氣進(jìn)、出口溫度（t］、t2）；飽和蒸汽壓力，然后查出飽和蒸汽溫度Ts；管壁溫（tw）5、在蒸汽冷凝時(shí)，其冷凝液為層流流動(dòng)，若要提高蒸汽冷凝的給熱系數(shù)，可考慮采取哪些措施？（4分）答：措施一：讓液膜和蒸汽同向流動(dòng)，則磨擦力使液膜流動(dòng)加速，厚度減薄，從而使增大；措施二：若為單根管，將垂直放置改為水平放置。若為管束，則需減小垂直列上的管數(shù)，或把管子排列旋轉(zhuǎn)一定的角度；措施三：及時(shí)排除不凝氣體。6、①作圖定性示出沸騰傳熱系數(shù)a隨相應(yīng)的傳熱溫差A(yù)t（壁面和沸騰液體之間）的變化關(guān)系。②列管換熱器封頭裝置隔板的作用是什么？ （4分）答：①如圖②隔板將管子分成若干組，構(gòu)成多程換熱器，增大流速，以提高管程a。7、現(xiàn)場(chǎng)有一列管式加熱器，管程有cpdx3mm鋼管n根,每根長(zhǎng)L米,內(nèi)通水。殼程為壓力等于PPa（絕）的飽和水蒸氣冷凝。今欲實(shí)測(cè)此換熱器傳熱系數(shù)K,試問需要測(cè)取哪些數(shù)據(jù)?說(shuō)出所用儀表。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)列出計(jì)算K值的有關(guān)公式及計(jì)算方法。 （4分）答：①需要測(cè)水的進(jìn)、出口溫度t1和t2,可使用溫度計(jì)測(cè)量;需要的加熱蒸汽溫度，可使用熱電偶測(cè)量，需要測(cè)水的流量，可使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量。②Q=WE水(t2TJ換熱器面積A。二n九d。L平均推動(dòng)力At-Atm基于外表面的總傳熱系數(shù)K。平均推動(dòng)力At-Atm基于外表面的總傳熱系數(shù)K。P%Cp水((2T1)

n兀dLxAt五、計(jì)算題1、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(dǎo)熱系數(shù)分別為0.9W/（m.℃）及0.7W/（m.℃）。待操作穩(wěn)定后，測(cè)得爐壁的內(nèi)表面溫度為700℃,外表面溫度為130℃。為減少燃燒爐的熱損失，在普通磚的外表面增加一層厚度為40mm,導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/（m.℃）的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測(cè)得爐內(nèi)表面溫度為740℃,外表面溫度為90℃。設(shè)兩層材料的導(dǎo)熱系數(shù)不變。計(jì)算加保溫層后爐壁的熱損失比原來(lái)減少百分之幾？ （10分）解：設(shè)單位面積爐壁的熱損失為q（q=Q/s），加保溫層前，是雙層平壁的熱傳導(dǎo)

（4分）q=I二700-130二2240w/m24b b 0.10.1（4分）-1+-2- + 九九 0.90.71 2加保溫層后，是三層平壁的熱傳導(dǎo)t—tt—tbbb不+亡+r1 2 3740-9001~~0n~~004 + + 0.90.70.06二707w/m2（4分）q-q2240-707…E熱損失減少的百分?jǐn)?shù) 二 =68.4% （2分）q22402、外徑為426mm的蒸氣管道，其外包扎一層厚度為426mm的保溫層，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)可取為0.615W/（m.℃）。若蒸汽管道的外表面溫度為177℃,保溫層的外表面溫度為38℃,求每米管長(zhǎng)的熱損失。（10分）解：由已知r2=0.426/2=0.213m, r3=0.213+0.426=0.639m（5分）每米管長(zhǎng)的熱損失 Q=2兀九（4―t3）=2177知38）=489w/m（5分）Lrr 00.639TOC\o"1-5"\h\zlne ln—r 0.21323、在一套管換熱器中，用水蒸氣加熱空氣，已知空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為40W/（m2”C）,蒸汽冷凝側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為5000W/（m2”C）,現(xiàn)欲提高此傳熱過(guò)程的總傳熱系數(shù)，應(yīng)從何著手解決？試用具體數(shù)據(jù)說(shuō)明理由。（注：管壁熱阻及污垢熱阻可忽略，空氣湍流） （15分）11111解： 當(dāng)忽略管壁及污垢熱阻時(shí) =一+ = +-Ka1 a2 500040K=39.7W/（m2-r） （4分）由于a1>>a2,故應(yīng)設(shè)法增大a2之值在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空氣的流量，設(shè)將空氣流量提高2.4倍，則，a=2.40.8a=2.40.8x40=80W/（m2-℃）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"Kf=111=-j-1-1=78.7W/（m2.℃） （5分） + +-aa5000801 2K' 78.7K=397=1.98 若將a1增大一倍a1=10000W/（m-℃） （3分）. K'39.8\o"CurrentDocument"K'=39.8W/（m-℃） —=-=1.98 （3分）K39.74、某廠精餾塔頂，采用列管式冷凝器，共有甲25x2.5mm的管子60根，管長(zhǎng)為2m,蒸汽走管間,冷卻水走管內(nèi)，水的流速為1m/s。進(jìn)、出口溫度分別為 20℃和60℃,在定性溫度下水的物性數(shù)據(jù)為:p=992.2kg/m3 丸=0.6338W/（m-℃）〃=6.56x10-4Pa.s Pr=4.31①求管內(nèi)水的對(duì)流給熱系數(shù)②如使總管數(shù)減為50根，水量和水的物性視為不變，此時(shí)管內(nèi)水的對(duì)流給熱系數(shù)又為多大？（15分）解:Re=pdu0.02x1x992.26.56x10-4=3.025x解:Re=pdu0.02x1x992.26.56x10-4=3.025x104)10000.6(Pr(160 Ld=%02=100)50(3分)??.可采用下式計(jì)算對(duì)流給熱系數(shù) Nu=0.023Re0.8Prn流體被加熱n=0.4,Nu=158.5a=—xNu=0.6338x158.5=5024w/(m2℃)d0.02(2)當(dāng)管子根數(shù)減少時(shí)，流速變大u'=(”n,)u=(605o)x1=1.2m/s(2分)(2分)(4分)(2分)a'=a(u'u)0.8=5024x1.20.8=5813W/(m2?℃)(2分)5、一套管換熱器,由cp48x3mm和°25x2.5mm的鋼管組成，兩種流體在內(nèi)管和環(huán)隙流過(guò)，分別測(cè)得對(duì)流給熱系數(shù)為a押a之，若兩流體的流量保持不變,并忽略出口溫度變化對(duì)物性所產(chǎn)生的影響。求將內(nèi)管改p32x2.5mm后，管內(nèi)對(duì)流給熱系數(shù)有何變化?（假設(shè)流動(dòng)狀態(tài)皆為湍流）（10分）解：解：原內(nèi)管外徑d1=25mm新內(nèi)管外徑d'=32mm1內(nèi)徑d=25-2.5x2=20mn內(nèi)徑d'=32-2.5x2=27mm2設(shè)改用p32x2.5鋼管后，內(nèi)管對(duì)流給熱系數(shù)a：(5分)(5分)TOC\o"1-5"\h\z4Vp、 丁(5分)(5分)a3(——)0.8 3 兀d/A /d d1.8a' 20—二(—)1.8=0.583a 276、一套管換熱器用133℃的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從33℃加熱到73℃，氯苯流量為5500Kg/h。現(xiàn)因某種原因，氯苯流量減少到3300Kg/h，但其進(jìn)出口溫度維持不變，試問此時(shí)飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少才能滿足要求？此時(shí)飽和水蒸汽冷凝量為原工況的百分之幾？（設(shè)兩種工況下的蒸汽冷凝熱阻，管壁熱阻，垢層熱阻及熱損失均可略，且氯苯在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，忽略兩工況下蒸汽汽化潛熱的變化） （15分）WCC-1）=KSAt（1）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"解. CPC2 1 m （3分）\o"CurrentDocument"解：W'C（t-1）=KSAt,（2） （3分）CPC2 1 m3300in匕5500KT'-1(5分)T-t1” 1=1.76T-t2(3分)K.At=0.6(4分)7、重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動(dòng)，兩種油的初溫分別為243℃和128℃；終溫分別為167℃和157℃。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時(shí)流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下，流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化可以忽略。解：以下標(biāo)“表示并流的情況。由傳熱速率和熱量衡算式知：換熱器的熱損失Q3300in匕5500KT'-1(5分)T-t1” 1=1.76T-t2(3分)K.At=0.6(4分)7、重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動(dòng)，兩種油的初溫分別為243℃和128℃；終溫分別為167℃和157℃。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時(shí)流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下，流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化可以忽略。解：以下標(biāo)“表示并流的情況。由傳熱速率和熱量衡算式知：換熱器的熱損失Q=KAt=WC(T-T)=WC(t-t)hph1 2cpc2 1(3分)兩式相除，得:t，-1 1t-t(a)將和比定律應(yīng)用于下式，得:At' (T-T)-(t，一t) (T-T)-(tAtm，-12 1(243—167)—(157-128)47所以(T-T)-(t-1) (T-1)-(T-1)122112At2-At1At2-At1(243-128)-(167-157)115in 10=43℃(4分)Atin—2-At

1—A12-A1147inA47——二1.09343At——2At1二e1.093=2.98(3分)=-2.98(T-128)+243（b）由式a得:243-167_157-128243-T 12-128（c）即：12=0.38(243-T2)（c）聯(lián)立式b和c解得:1212——161.3℃T=155.4℃At-AAt-At

□ At

ln—2At1（243-161.3）-（155.4-128） ——49.701.093（5分）8、一套管式換熱器管內(nèi)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)a,=20W/（m>℃）,管間流體的對(duì)流傳熱系數(shù)a廣350W/（m2?℃）。若將管內(nèi)和管間兩種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)分別提高一倍，總傳熱系數(shù)K分別相應(yīng)增加多少？（管壁熱阻及污垢熱阻可忽略不計(jì)，管壁厚度按薄壁管處理）（10分）解：原流動(dòng)情況 =— = +^T=lB2?7m2.℃/WK,工joi.f1』」jj-IJK=18.92W/m2.℃ （2分）t（1）管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)增加一倍=j=2%=2x20=40W/m2.℃—=—+—=0.027S57m2.℃/W K=35.9W/m2.℃K4J3^0（35.9-18.92）/18.92=89.75% （4分）（2）管外對(duì)流傳熱系數(shù)增加一倍%,=2%=2x350=700W/m2.℃—=—+—=0.051423m2.℃/W K=19.44W/m2.℃K20700（19.44-18.92）/18.92=2.75% （4分）9、在列管式換熱器中用水冷卻油，水在管內(nèi)流動(dòng)。已知管內(nèi)水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a,為349W/（m2.℃），管外油側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a為258W/（m2?℃）。換熱器在使用一段時(shí)間后，管壁面兩側(cè)均有污垢形o成，水側(cè)的污垢熱阻RS1為0.00026（m2.℃）/W，油側(cè)的污垢熱阻氣為0.000176（m2.℃）/W。若此換熱器可按薄壁管處理，管壁導(dǎo)熱熱阻忽略不計(jì)。（10分）求：（1）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)；（2）總傳熱系數(shù)K。解：（1）產(chǎn)生污垢前的熱阻 1 0.0067434925S產(chǎn)生污垢后的熱阻 1 0.0067434925S產(chǎn)生污垢后的熱阻（m2.℃）/W（4分）（4分（4分）（2分）—=—+Rpi+—=—+0,00026+—+0,000176=0.007177 （m2.℃）/WK、 叫j 349 25g（0.007177-0.00674）/0.00674=6.48%（2）總傳熱系數(shù)K=-!——=13P.33W/（m2.℃）0.007177

10、在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15℃和40℃,油的進(jìn)、出口溫度分別為150c和100℃。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80℃,設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長(zhǎng)為1m,求將此換熱器的管長(zhǎng)增加多少米才能滿足要求。換熱器的熱損失可忽略。 (15分)解：原平均溫度差A(yù)11=150-15解：原平均溫度差A(yù)11=150-15=135℃A12=100-40=60℃At-At 135—60=92.5℃(3分)由熱量衡算Q=由熱量衡算Q=WCh(T1-T2)=WCcc(12-11)￡二二二J0-1L=0.5WCT-T150-100cpc1 2當(dāng)油的溫度降至80℃時(shí)，由熱量衡算得(4分)WCht'-15 WCht'-15 WC 150-80=0.5(3分)cpc新的平均溫度差，Acpc新的平均溫度差，At：=150-15=135cAt2=80-50=30c135-30=69.8℃135-30=69.8℃由傳熱速率方程可分別得hph原換熱器Q=WC(150-100)=KSAt=Kn兀dLx92.5hph新?lián)Q熱器Q=WC(150-80)=KSAt'=Kn兀dL'x69.8hph m「7092.5L=——x x1=1.855m5069.8AL=1.855-1=0.855m (5分)11、一單程列管式換熱器，由直徑為①25x2.5m的鋼管束組成。苯在換熱器的管內(nèi)流動(dòng)，流量為1.25kg/s,由80℃冷卻至U30℃,冷卻水在管間和苯呈逆流流動(dòng)，進(jìn)口水溫為20℃,出口不超過(guò)50℃。已知水側(cè)和苯側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為1.70和0.85kW/(m2.℃),污垢熱阻和換熱器的熱損失可忽略，求換熱器的傳熱面積。苯的平均比熱為1.9kJ/(kg.℃),管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m.℃)o(10分)解：由總傳熱速率方程式 Q=KOSOAtm(3分)式中Q=WhCph(T1-T2)=1-25X1-9X103X國(guó)-30)=118.8kW(3分)0.025口.□□23乂口口23~~=°472kW/(m2'C)0.0250.S5^0,020.045x0.02251.7kJ=出廠我顏_50)_(3Q_R)In即一兒111kJ=出廠我顏_50)_(3Q_R)In即一兒11130-20（5分）KAt,11S,2 … =13.Sm20.472xlS.2（2分）12、在一傳熱外表面積S0為300m2的單程列管換熱器中，300℃的某氣體流過(guò)殼方被加熱到420℃。另一種560℃的氣體作為加熱介質(zhì)。另一種560℃的氣體作為加熱介質(zhì)。(kg.℃)。求總傳熱系數(shù)K0。兩氣體逆流流動(dòng)，流量均為10000kg/h(10分)平均比熱為1.05kJ/解：換熱器的傳熱量二（10000/3600解：換熱器的傳熱量二（10000/3600）X1050X（420-300）=3.5x105W熱氣體出口溫度Q=WCJT-T2）3.5x105=（10000/3600）x1050x（560工）解得T2=440解得T2=440℃（4分）” 、、， jlt-l流體的平均溫度差” 、、， jlt-l流體的平均溫度差???奇:560-420 =1<2440-300國(guó)二亞幽二幽=聞℃（3分）￡= 號(hào)r"w/g℃）（3分）13、某套管換熱器內(nèi)管為娟0x3mm銅管,外管為cp48x3￡= 號(hào)r"w/g℃）（3分）13、某套管換熱器內(nèi)管為娟0x3mm銅管,外管為cp48x3鋼管，長(zhǎng)2m,管間通110℃飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣，使空氣溫度由20℃加熱至80℃,已知空氣流量為50kg/h,周圍環(huán)境溫度為20℃,試求：(1)空氣側(cè)對(duì)流給熱系數(shù)；[101.6W/(m2-K)](2)套管裸露時(shí)的蒸汽用量(kg/h)。空氣比熱可取C=1.005kJ/(kg-k)p換熱器外側(cè)殼壁對(duì)周圍空氣的對(duì)流給熱系數(shù)：a。=9.4+0.052(t-tw)W/（m2.℃）式中:t --換熱器外殼溫度,℃ t --周圍空氣的溫度,℃w飽和蒸汽汽化熱可取r=2232.4kJ/kg（15分）A=兀dL=兀x0.024x2=0.151m2（3分）80-20臼837.5=54.6℃0151x54.6=101.6W/（m2?K）（2分）（2）t氏T=110℃a=9.4+0.052(t-1)=9.4+0.052義(110—20)=14.1W/(m2.K)蒸汽放熱Q"=Q+Q'=382.7+837.5=1220W蒸汽用量Q"1200x3600蒸汽用量Q"1200x36002232.4x103=2kg/h(5分)14、有一單殼程雙管程列管換熱器，管外用1200C飽和蒸汽加熱