传热自测题及答案.docx

传热一、填空题1 .传热的基本方式有、和三种。2 .导热系数的物理意义是,它的单位是。3 .各种物体的导热系数大小依次为o4 .牛顿冷却定律表达式为,其中温度差代表o5 .对流传热系数的主要影响因素有、o6 .当流体在管内旦湍流淌时，对流传热热阻主要集中在,为了减小热阻以提高值，可采纳的措施是。7 .流体在圆形直管中强制湍流传热时，对流传热系数关联式为a=0.023d,Re08Pr1式中n是为校正的静响.当流体被加热时，n等于,当流体被冷却时，n等于»8 .努塞尔特准数NU表示的准数，其准数式为;普兰特准数Pr表示的准数，其准数式为9 .蒸气冷凝有和两种方式。10 .液体在大容器内沸腾时，随着温度差（,“一，）的不同，出现、和不同的沸腾状态。11 .总传热系数的倒数1/K代表,提高K值的关键是。12 .在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在程流淌，总传热系数接近于的对流传热系数。13 .依据热补偿方式的不同，写出三种管壳式换热器的基本型式：、和。14 .写出三种间壁式换热器的名称：、和C15 .蒸汽在套管换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K值接近于的对流传热系数；管壁的温度接近于的温度。二、逸捌B1 .双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为,和A2,其对应的温度差为at1和at?,若Azt2,则M和2的关系为（）A.12,B.12C.1=2D.无法确定2 .空气、水、金属固体的导热系数分别为M2:和3,其大小依次为（）。A.A入2入3B.入1入2入3C.入2入3入I,D.A?V入3V%,3 .通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触与称，第一层两侧温度为1201C和80C,第三层外表面温度为40C,则第一层热阻R1和其次、三层热阻R2、氐的大小为（）。a.R1（R2+R3）B.R,（R2+R3）C.无法确定D.R1=（R2+R3）4 .在管壳式换热器中，用饱和蒸汽冷凝以加热空气，下面两项推断为（）。甲：传热管壁温度接近加热蒸汽温度。乙总传热系数接近于空气侧对流传热系数CA.甲、乙均合理B.甲、乙均不合理C.甲合理、乙不合理D.甲不合理、乙合理5 .对流传热速率=系数X推动力，其中推动力是（）oA两流体的温度差B.流体温度和壁温度差C.同一流体的温度差D.两流体的速度差6 .因次分析的目的是（）0A.得到各变量间定量关系B.用无因次数群代替变量，使试救简化C.得到无因次数群间定量关系D.试验结果更牢能7 .计舞液体在圆管内对流传热系数，若可采纳NU=O023Re°'Prn,式中指数n为（）0A.0.4B.0.3C.被加热时为04,被冷却时为0.3D.被加热时为0.3,被冷却时为048 .水在网管中强制湍流时的对流传热系数生为100OW/（112C）,若将水的流量增加一倍，而其他条件不变，则为（）。A.2000B.1740C.1000D.5009 .对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时Atm大小为（）。A.tmj4tB.Zktm逆V%井c.tmai=tD.无法确定10.工业生产中，沸腾传热应设法保持在（）。A.自然对流区B.核状沸腌区C.膜状沸腌区D.过渡区三、计算题1.一般砖平壁厚度为460mm,一侧壁面温度为200C,另一侧壁面温度为30C,已知伏平均导热系数为093W（mcC）,试求：（1）通过平壁的热传导通地，Wm2;(2)平壁内距离高温侧30Omm处温度，”C2,燃烧炉的平壁由三种材料的平砖砌成“内层为耐火砖，其厚度为150mm,平均导热系数为11.5W(mC);中间层为绝热砖，其厚度为130mm,平均导热系数为015W(moC)外层为一般砖，其厚度为230mm,平均导热系数为0.8.W(mcC)o已知炉内、外壁表面温度分别为900C和40t,试求：(1)耐火砖和绝热砖间界面温度t2,0C;(2)绝热砖和一般砖间界面温度t3,1.C;(3)通过三层半壁的热传导通量，Wm2o3.平壁炉是用内层为12Omm厚的耐火砖和外层为230mm的一般砖砌成。两种砖的导热系数均为未知。测得炉内壁温度为800t,炉外侧壁面温度为1139。为削减热损失,后又在一般砖外包一层厚度为50mm、导热系数为02W(mC)的石棉。包扎后测得各层温度为：炉内鞭温度为800C,耐火砖和一股砖界面温度为686C,一般砖和石棉界面温度为405C,石棉外侧温度为77匕。试求包扎后热损失较原来热损失减小的仃分数与耐火砖导热系数、一般供导热系数A?。4 .守始终径为32mm×3.5mm的蒸汽管道，其长度为6m,已知管内壁温度为100C,外壁温度为90C,试求该管的散热量。钢管的导热系数为45W(mC)。5 .在直径为60mmX3.5mm的钢管外包有两层绝热材料。内层厚度为40mm,其平均导热系数为0.07W(m.'C);外层厚度为20mm,其平均导热系数为015W(mC)°现测得管内壁温度为500C,最外层表面温度为80C,试求单位管长的热损失和两层保温层界面上的温度t3o钢管导热系数为45W(m<C)°6 .在蒸汽管道外包扎有两层屏度相同而导热系数不同的保温层，外层的平均直径为内层的2倍，其导热系数也为内层的2倍。若将两种材料互换而其他条件不变，试何每米管长的热损失改变多少？说明在本题状况3哪一种材料包扎在内层较为合适？7 .常压卜空气以15m/s的平均流速在长为4m,管径为60mm×3.5mm的钢管中流消，温度从150C上升到250C,试求管壁对空气的对流传热系数。8 .某流体在圆形直管内作强制湍流传热，已知其对流传热系数为500W/(m2"C),现欲使值提再到750W(m2rC),试问其流速应增加多少倍？9 .在套管换热器中，肯定流肽的水在内管中流过而被加热，并测得管内水恻对流传热系数为2OOoW/(m2oC),若相同体积流最的某油品通过该换热器内管中而被加热，试求此时管内油侧的对流传热系数.假设两种状况下流体均为强制湍流传热。已知两流体在定性温度下物性如下：P,kgm3,PasCP9kJ/(kgcC),W/(mC)水10000.54X10-34.170.65油品8105.1X1.O-32.010.1510 .试求绝压为200kPa,流量为3600kg/h的饱和蒸汽冷凝后并降温到49C时所放出的热量。11 .在套管换热器中，用冷水将硝基苯从85C冷却到35匕，冷却水进、出口温度分别为20C和30Co若硝基苯流量为100Okg/h,试求冷却水用量，假设换热器热损失可忽视。12 .在套管换热器中，水以1.Om/s的速度流过套管中的内管，内管内径为25mm、长为4m°水的进口温度为20七，管内壁的平均温度为50C,若管壁对水的平均对流传热系数为3000W(m2C),试求水的出口温度。假设换热器的热损失可忽视。水的密度取为1000kgr113,比热容为4.187kJ(kgC)13 .在套管换热器中，冷流体温度由100e加热到160C,热流体温度由250C冷却到180C,试计算两流体作并流和逆流时的平均温度差。14 .在.单壳程、双管程的1-2型管壳式换热器中，冷流体的进、出口温度分别为20'C和50C,热流体的进、出口温度分别为100c和60C,试求传热平均温度差。15 .管壳式换热器管束由25mm×2.5mm的钢管组成。管内空气侧的对流传热系数为40W/(m2"C),管外水侧对流传热系数为3000W/(m2tC),空气的污垢热阻为0.53X103m2CW,水侧污垢热阻为021X103m2CW,钢的导热系数为45W(mcC),试求基于管内表面的总传热系数K和基于管外表的总传热系数K00*16.在一单程管壳式换热器中，管内为某溶液呈湍流流淌，流贷为15000kg/h,温度由15C升至"75C,其平均比热容为418kJ(kgC);壳程为I1.OC的饱和蒸汽冷凝，井在饱和温度卜排出。已测得总传热系数KO为400W/(m2rC),试求传热面积So。乂若换热器列管管束由136根中25mmx2.5mm纲管组成，试求管有效长度.假设换热器热损失可忽视.17 .在一套管换热器中，管内为冷却水，管间为空气，空气和水的流淌均呈湍流状态。水侧对流传热系数为2000W(m2C),空气侧对流传热系数为50W(m2),污垢热阻和管壁热阻均可忽视C若水的流量增加一倍，试求总传热系数增加的百分数。假设空气Ma不变，总传热系数可按半壁计算.18 .在传热面积为20m2的换热器中，用温度为20。流最为13200kg/h的冷却水冷却进口温度为I1.o1.的偌酸，两流体里逆流流淌C换热器刚起先运行时，水出口温度为45C,醋酸出口温度为40C,试求总传热系数K。而在换热器运行一段时间后，若两流体的流量不变，进口温度也不变，而冷水的出口温度降到38tC,试求总传热系数下降的百分数，水的比热容可取为4.2kJ(kg°C),换热器的热损失可忽视。19 .在1-4型管壳式换热器中，用泡和蒸汽将流量为53m3h的某油品从60加热到80C,已知油品的密度为800kgm3,比热容为2.0kJ/(kgtC),换热揶的管束由368根19mmX2mm的管子所组成，每根管子长度为6m。若基于管外表面的总传热系数为I1.OW/(m2r),冷凝水在饱和温度下排出，换热器的热损失可忽视，试求饱和蒸汽的温度。设传热平均温度差可按算术平均值计算。20 .有一单程管壳式换热器，传热面积So为4m2,列管直径为25mm×2.5mm0用温度为25'C水将油由200C冷却至100C,水走管内，油走管间，并呈逆流流淌。已知水和油的流量分别为1200kg/h和1400kg/h,其比热容分别为4.18kJ(kgC)和2.0kJ(kg'C);水侧和油侧的对流传热系数为1800W(rn2C)和200W(m2C)o污垢热阻和管壁热阻均可忽视，换热器的热损失也可忽视。试校核该换热器是否合用？若不合用试定性分析应实行什么措施使该换热器合用。21 .有一管壳式换热器，管束由300根25mm×2.5mm钢管组成,管长为2m管内为常压空气流过，其流量为8OOOkg/h,进、出口温度为20C和85C,壳方为108C的饱和蒸汽冷凝，并在同温度下排出。若蒸汽冷凝传热系数为1×104W(m2C),管至热阻和污垢热阻均可忽视,换热器的热损失也可忽视。空气在定性温度卜.物性如ECP为1.kJ(kg),为1.98x1.05Pas,为285×102W/(mtC),试求：(1)空气在管内的对流传热系数；(2)总传热系数K。；(3)校核该换热器能否满意要求。22 .有一套管换热器，内管为中57mmx3.5mm、外管为108mmX4mm的钢管。苯以流量3.5x1.03kgh在内管内流过,进、出口温度为50'C和801,苯的密度可取为880kgm3.饱和蒸汽在外管内冷凝，饱和蒸汽绝压为2.00C,并以饱和水排出。若蒸汽冷凝传热系数可取为1×IO4W/(m2rC),内管内侧污垢热阻可取为3.51.(m2.tC)/W,内管管壁热阻与内管外侧污垢热阻均可忽视，换热器的热损失也可忽视，试求：(1)加热蒸汽用量；(2)套管的有效长度；(3)若加热蒸汽绝压降到140kPa,此时苯出口温度t2如何改变？(假设总传热系数不变，传热平均温度差可按算术平均温度差计算)23 .有一管壳式换热器，I1.(TC的饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度下的水，管内为肯定流量的气体呈湍流流淌，其温度从30加热到50C。现因气体流量增加，而加热蒸汽温度和气体进口温度均不变，气体出口温度降到48C,试求气体流量为原流量的倍数。假设管壁热阻、污垢热阻与换热器的热损失均可忽视。两种状况下气体物件可视为不变。提示：Ki,aiexW08co24 .在一管壳式换热器中，壳方用I1.erC饱和蒸汽冷凝，以加热管方呈淌流流淌的空气，空气的温度由30。上升到45C,若空气的流量增加05倍，试求空气出口温度。假设管壁热阻、浮垢热阻与热损失均可忽视.，(计算中可作合理的假设)25 .在单程管光式换热器中，用饱和蒸汽加热油品。壳方为】60C的饱和蒸汽冷凝为同温度的水。油拈在管方呈湍流流淌，并由20C加热到HOCo换热器的热负荷为12.5X103w,蒸汽冷凝传热系数为7000W(m2C),油侧污垢热阻为05X10311i2cW,管壁热阻与蒸汽侧污垢热阻可忽视，换热器的热损失也可忽视。换热器的管束由25根中19mmX2mm的管子蛆成，管长为4m。试求：(1)管内油侧对流传热系数；(2)若油的流速增加倍，保持油的进、出口温度不变，求饱和蒸汽的温度。分考答案一、填空题1、热传导热对流热辐射2、单位温度型下热传导热通敬或热传导实力的大小W/(，。)3、金屈的非金属固体液体气体4、Q=st液体温度和壁面温度差5、流体物性流淌状况和缘由传热面的形态和分布6、层流内层提高液体的流速7、热流方向0.40.3a1.CPH8、对流传热系统的准数W物性影响的准数T9、膜状冷凝液状冷凝10、自然对流泡核沸脆膜状沸腌11、间壁两侧流体传热的总热阻设法减小起确定作用的分热阻12、管程原油13、U型浮头式带补偿圈的固定管板式14、套管式管壳式平板式等15、空气蒸汽二、逸剂1、A2、B3、D4、A5B6、B7、C8、B9、10、B计算题1、(1.)q=343.7Wm2(2)t=89.1oC2、(1.)t2=813cC(2)t3=232rC(3)q=670Wm23、削减42.4CA1=1.38M，/(w,r)2=1.07vvz(w'r)4、Q=68.7kWQ5、1.=191.4Wmt3=131.2tC6、q'=1.25q导热系数小的材料在内层7、4="8W/标tj8、1.66倍%=213的/心幻10、0=2500kW11JV=1925h12,G=31.2C13、A。=64.5tCA1.=84.9C14、AJ"40C15、=38.4W/(/七)，K。=30,7VV(w2-f)16s1.=4.07m17、约增加1%18、K,=504W/(/(值下降49.3%19、T=102.5C20、不合用可增大冷却水用量21、(1)a>=9OW，/(/Z,2r)(2)稔=71.5卬/(小团(3)可满意要求22、(1)M=88.6kgh(2)1.=9.34m(3)G=75.3aC23、1.83倍24、“44匕25、(1)%=358W("Jt)(2)T=186iC