傳熱復習題(一)參考答案,DOC

海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱《傳熱技術(shù)》復習題（一）參考答案一、填空題、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。、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。、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。、用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于空氣側(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。、蒸氣冷凝分滴狀冷凝和膜狀冷凝。、冷、熱氣體在間壁換熱器中換熱，熱氣體進口溫度1= ℃,出口溫度2為 ℃，冷氣體進口溫度11二七,兩股氣體的質(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℃；若熱損失為％時，冷氣體出口溫度為℃、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。、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)。、列管換熱器，在殼程設(shè)置折流擋板的目的是強化傳熱和支撐管束。、如圖所示為間壁式換熱器中冷流體與熱流體T一B的穩(wěn)態(tài)傳熱過程的溫度分布曲線，該傳熱過程是由對流傳熱、熱傳導和對流傳熱三個串聯(lián)的熱傳遞環(huán)節(jié)組成，由圖分析可知aa, -因此若強化該傳熱過程，應從—側(cè)著手。1強化傳熱的方法之一是提高值而要提高值則應提高對流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的對流傳熱系數(shù)。2有兩種不同的固體材料，它們的導熱系數(shù)第一種為人＞第二種為人甘侔，有1F為換熱器材料，應選用第一種；當作為保溫材料時，應選用第三種。3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℃,而環(huán)境溫度為℃，要求每平方米熱損失不大于 ，采用某隔熱材料，其導熱系數(shù)入 ，則其厚度不低于。注大型容器可視為平壁4列管式換熱器的殼程內(nèi)設(shè)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。5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。選擇題、將 ，℃的硝基苯通過換熱器冷卻到℃,冷卻水初溫為℃,出口溫度不超過℃,硝基苯比熱為 ℃,則換熱器的熱負荷為l）。、提高傳熱強度的主要途徑是增大（）。傳熱溫度差；加熱蒸汽壓力；傳熱系數(shù)；傳熱面積；、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（）。.普蘭德準數(shù).傳熱單元數(shù)0.離心分離因數(shù)K,過濾常數(shù)K、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（）無關(guān)。?種類；B.表面狀況；C.表面溫度；..顏色、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)值接近于（B）。a蒸汽BQ空氣C.a蒸汽與a空氣的平均值.a蒸汽與a空氣的對數(shù)平均值、流體與固體壁面間的對流傳熱，當熱量通過滯流內(nèi)層時，主要是以（）方式進行的。熱傳導B.對流傳熱C.熱輻射熱對流、列管式換熱器內(nèi)，裝設(shè)了兩塊橫向折流擋板，則該換熱器的殼程為（）單程3.雙程。三程四程、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（）。套管式B.列管式C.板式夾套換熱器、熱對流僅發(fā)生在（C）中。固體B.靜止的流體C.流動的流體真空o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（）。愈大B.愈小C.不變和溫差無關(guān)i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（）。內(nèi)層B.外層C.內(nèi)外層均可內(nèi)外層均不可2用飽和水蒸汽加熱空氣時，傳熱管的壁溫接近（）蒸汽的溫度；B.空氣的出口溫度；C.空氣進口溫度空氣進、出口平均溫度、噴淋式換熱器屬于（）換熱器的一種?；旌鲜介g壁式蓄熱式直接接觸式4熱量傳遞的基本方式是（）。恒溫傳熱和穩(wěn)態(tài)變溫傳熱導熱給熱和熱交換氣化、冷凝與冷卻導熱、對流與輻射5工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是（）。增加熱阻，減少熱量損失節(jié)約鋼材、增強美觀增加傳熱面積，提高傳熱效果。降低傳熱系數(shù)，減少散熱6揭示了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（）。?斯蒂芬波爾茲曼定律；.克?；舴蚨桑?折射定律；.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（）。.管內(nèi)易結(jié)垢；.殼程流體流速過低；.平均溫差下降；.管內(nèi)流動阻力增大判斷題、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。（）、固體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越松疏，其導熱系數(shù)則越大（）、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）、保溫層應該選用導熱系數(shù)小的絕熱材料（）、傳熱邊界層厚度總是小于或等于流動邊界層厚度。（T）、換熱器的導熱管，應選用導熱系數(shù)值大的材料。（）、在穩(wěn)態(tài)傳熱中，凡熱阻大處其溫差也大。、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。（）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。（）1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。（）2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。（T13、凡穩(wěn)定的圓筒壁傳熱，熱通量為常數(shù)。4維持膜狀沸騰操作，可獲得較大的沸騰傳熱系數(shù)。I）5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。（）6蛇管換熱器是屬于間壁式換熱器的一種。（）簡答題、 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。、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，aaaa/xa若a a，則aa-七a?ci即接近。小的數(shù)值。、為什么工業(yè)換熱器的冷、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(shè)備費用。此外，逆流熱流體出口溫度可接近冷流流體進口溫度 ，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 可接近痢流體進口溫度，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。、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。、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，山入，cP計算題、某廠在由根9義，長 的鋼管構(gòu)成的單殼程單管程列管換熱器內(nèi)，用132℃.的9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海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱xx加熱。已知乙烯氣體流量為 k進口溫度為℃,在操作條件下的密度為/比熱為 J對流傳熱系數(shù)為 2，飽和水蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)為 2，可忽略管壁及垢層熱阻。確定乙烯氣體出換熱器時的溫度；若乙烯氣體通過換熱器的壓降要求不超過 2,通過換熱器的總長度（包括局部阻力當量長度）為5摩擦系數(shù)入二 ,試確定該換熱器最多能允許通過多少 的乙烯氣體解：(1=W二解：(1=W二A(分)=nndL=nxX,/aa= (a+a)= w則 x x(分)In??℃()A=XA=入1dx2x)P=0.x054.5X.x054.5(0x.u20(■■ （分）（分）X（分）XX（分）XX（分）0x.u20(x)1(分）w=nn2Pi=17x70.7x8

= g分）2、有一碳鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管直徑為的苯在內(nèi)管中從80℃冷卻到= g分）2、有一碳鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管直徑為的苯在內(nèi)管中從80℃冷卻到50℃。冷卻水在環(huán)隙從熱系數(shù)a=230W/m21K）,水的對流傳熱系數(shù)15℃升到 35℃。苯的對流傳a=290W/m21K)。忽略污垢熱阻。試求：（1）冷卻水的消耗量；（2）逆流操作時所需傳熱面積。解：（1冷）卻水消耗量：熱量衡算式為Q=Wc (T-T)=Wc(t-1)(分)熱負荷Q=20003600x1.86x10熱負荷Q=20003600x1.86x103x(80-50)=3.1x104(分)TOC\o"1-5"\h\z冷卻水消耗量W= Q= 3.1x104x3600 =1335 (分)cc(t-1)4.178x103x(35-15)pc2 1并流操作時所需傳熱面積:以內(nèi)表面積為基準的總傳熱系數(shù)為，碳鋼的導熱系數(shù)入 （?）（分）X一 X一 X一X一, （分）W?）（分）逆流操作 —"At=45+35=40℃（分）m逆 2傳熱面積c 傳熱面積c Q 3.1x104S— = =5.83加KAt133x40im逆3、現(xiàn)某廠準備選用一臺換熱器用19（3分）表壓的飽和水蒸汽供牛奶消毒用，,處理量為牛奶在管內(nèi)流動，從10℃加熱到85℃，其平均比熱為,處理量為。飽和水蒸汽在管外冷凝，冷凝水在飽和溫度下排出，換熱器的傳熱系數(shù)（以外表面積計），換熱器的散熱損失為飽和蒸汽放出熱量的

試求：(1)飽和水蒸汽的消耗量為多少/(2)要選用多大換熱面積的換熱器？當?shù)卮髿鈮簽?8.07 .-2附：飽和蒸汽性質(zhì)表壓力溫度(℃)液體焓(/ )蒸汽焓(/ )汽化熱(/)19.6153.62242594237098.0799.141526762261117.7104.243726842247解：(1)飽和水K蒸汽的消耗量：Q= (t21t=3X1000X3.9X(8510)/3600=243.7 (紛)Q熱=Q+5Q熱(1分)Q熱=Q/0.95==243.7/0.95=256.58(分)=Q/r=256.58x3600/2247=411.1 /(3分)⑵換熱器面積△t=104.210=94℃1△t2=104.285=19℃△tm=(△t△t)/△(t/△t)二(94.219.2)/ (94.2/19.2)=47.14℃(2分)=Q/(KX△tm)=2.437X1C5/(1400X47.14)=3.693m(3分)①89mm1①89mm13.5mm,流量為 2000kg/h15℃升到 35℃。苯的對流傳ac=290W/m21K)。忽略污垢的苯在內(nèi)管中從 80℃冷卻到 50℃。冷卻水在環(huán)隙從熱系數(shù) aj230W/m21K),水的對流傳熱系數(shù)熱阻。試求冷卻水的消耗量和并流操作時所需傳熱面積。解：(1)冷卻水消耗量：熱量衡算式為Q=Wc(T-Q=Wc(T-T)=Wc(t-1)(分)hph1 2熱負荷Q=2000,3600cpc2 1X1.86X103X(80-50)=3.1X104（1分）冷卻水消耗量W二c3.1X104X3600 二1335(分)c(t-t)4.178X103X(35-15)pc2 12并）流操作時所需傳熱面積：以內(nèi)表面積為基準的總傳熱系數(shù)為碳鋼的導熱系數(shù)入分）(分)?)(分)并流操作2并）流操作時所需傳熱面積：以內(nèi)表面積為基準的總傳熱系數(shù)為碳鋼的導熱系數(shù)入分）(分)?)(分)并流操作&二胃=34,2℃(分)m并 65ln—15傳熱面積s=Q=3/X104=6.81i并 K氏133x34.2: ',im并 ,(分)5、在逆流換熱器中，用初溫為201的水將1.25kg5、在逆流換熱器中，用初溫為201的水將1.25kg口s的液體kg.□、密度為850kg[m3),由80℃冷卻到301，換熱器的列管直徑為2.5mm,水口管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為0.85kW口2.5mm,水口管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為0.85kW口（m2.口）和1.70kW／（m2.℃）,污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于50℃,試求換熱器的傳熱面積。解：熱負荷：(T－X215.X90)(T－X215.X90).X2分傳熱溫度差：A傳熱溫度差：At=A(t－A海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱0/0/℃.(23分總傳熱系數(shù)：1d1——儀—+——Kadaoiio解得：25x10-3 1 + =℃.(23分總傳熱系數(shù)：1d1——儀—+——Kadaoiio解得：25x10-3 1 + =2.06x10-30.85x103x20x10-3 1.7x103?℃,分CQ 1.2X105S= = =13.6m2(3分)KAt18.2x485.44m、某化工廠用一熱交換器，每小時冷凝工業(yè)酒精。.七已知酒精溫度0,汽化潛熱為,酒精蒸汽在管外冷凝，測得其ao水在管內(nèi)流動，水流速度為m進口水溫度為 七,流量為鋼管規(guī)格：90,鋼管導熱系數(shù)2,設(shè)過程無熱損失，并忽略垢層熱阻，試求：（1傳熱速率；（2冷卻水出口溫度；（3換熱器傳熱面積；（4欲使傳熱速率提高有人認為只要提高ao即可，你的看法如何？（水的P解：（1傳熱速率（分）X

冷卻水出口溫度（分）(3)換熱器傳熱面積200((分)0.(16分.)0.分）分）海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱22分）要提高（分）℃△℃6℃2（14分7）＋i（分）不能單純提高a（分）5分）與。數(shù)值相近，必須同時提高。與。，才能使增大，從而使能顯著提高。（分）、某廠用一套管熱交換器，每小時冷凝甲苯蒸汽，冷凝溫度為 ℃,甲苯的汽化潛熱為,其冷凝傳熱系數(shù)為O冷卻水于℃及— -內(nèi)徑為的流量進入套管內(nèi)管內(nèi)徑為作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)為O水的比熱可取為試計算冷卻水的出口溫度及套管管長。由于氣候變熱，冷卻水進口溫度升為 ℃，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:03030）p＋034）.001℃）（52分海量資源，歡迎共閱海量資源，歡迎共閱000/6006X10.0X100.60.6=9.℃A=110-16=94℃,A=11012(At＋At)/2=(94＋59.12)/=6.℃(分又二KA=KndlA(分管長二/(KndAm.0X105.0X105/(14X.1X0.0X6.8=10.（2水溫升高（忽略物性變化（2水溫升高（忽略物性變化傳熱面積=ndl=.1X