化工原理习题第二部分热量传递答案

化工原理习题第二部分热量传递一、填空题：1.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为 500, 而环境温度为 20, 采用某隔热材料，其厚度为 240mm，=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为_ 1140w _。(注:大型容器可视为平壁)2.牛顿冷却定律的表达式为_ q=At _，给热系数（或对流传热系数） 的单位是_ w/m 2.K _。3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为 90和 50,冷流体的进出口温度为 30和 40,此时传热平均温度差t= _27.9K _。3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为 90和 50，冷流体的进出口温度为 15和 30,此时传热平均温度差t= _ 41.6K _。4.热量传递的方式主要有三种:_热传导_、_热对流 _、热辐射。5.对流传热中的努塞特准数式是Nu /, 它反映了对流传热过程几何尺寸对 的影响。6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。7.两流体的间壁换热过程中，计算式 Q.A.， A 表示为 一侧的换热壁面面积_。8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式 Q=K.A.t 中，A 表示为_ A 泛指传热面, 与 K 相对应_。9.两流体进行传热,冷流体从 10升到 30,热流体从 80降到 60，当它们逆流流动时, 平均传热温差tm=_ 50_，当并流时,tm=_ 47.2_。10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度 T400，出口温度 T为 200，冷气体进口温度50，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为250_；若热损失为 5时，冷气体出口温度为240。11.一列管换热器，列管规格为 383, 管长 4m,管数 127 根，则外表面积F=_F1=12740.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积 F_ F2=12740.032=51.1m2_。12.当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高 1 倍，则其对流传热系数可变为原来的_2_倍。13.在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温 度 值 。14.热 传 导 的 基 本 定 律 是 傅 立 叶 定 律 。 间 壁 换 热 器 中 总 传 热 系 数 K 的 数 值 接 近 于 热阻 大 （ 大 、 小 ） 一 侧 的 值 。 间 壁 换 热 器 管 壁 温 度 tW 接 近 于 值 大 （ 大 、 小 ） 一 侧的 流 体 温 度 。 由 多 层 等 厚 平 壁 构 成 的 导 热 壁 面 中 ， 所 用 材 料 的 导 热 系 数 愈 小 ， 则该 壁 面 的 热 阻 愈 大 （ 大 、 小 ） ， 其 两 侧 的 温 差 愈 大 （ 大 、 小 ） 。15.由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小。16.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。17.消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或 U 管式结构；翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数。18.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1b2b3，导热系数 1 R2 R3，各层导热速率 Q1 = Q2 = Q3。19 传 热 的 基 本 方 式 有 传 导 、 对 流 和 辐 射 三 种 。 热 传 导 的 基 本 定 律 是傅 立 叶 定 律 ， 其 表 达 式 为 dQ= - 。snt20.水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的 2 倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的 1/2 而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）21.导热系数的单位为 W/（m） ，对流传热系数的单位为 W/（m 2） ，总传热系数的单位为 W/（m 2） 。22.在设计列管式换热器时，设置折流挡板，以提高壳程的传热系数，设置多管程，以提高管程的传热系数。如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在壳程程流动。二、选择题：1.间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( A )A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系2.有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为 120 ）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由 20加热到 80，该换热器的平均传热温度差 m 为（B） 。A. -60/ln2.5; B. 60/ln2.5; C. 120/ln53.通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为 120和 80,第二层外表面温度为 40，则第一层热阻 R1， ,与第二、三层热阻 R2、R 3 的大小关系为 C 。A. R1 R2+R3 B. R1 R2+R3 C.R1=R2+R3 D.无法确定4.在设计固定管板式列管换热器时，危险性大有毒、易燃易爆、强腐蚀性的流体应走 B 。A.壳程 B.管程 C. 壳程和管程均无5.某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） ，使空气温度由 20升至 80，现需空气流量增加为原来的 2 倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定6.一定流量的液体在一252.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一192mm 的直管，则其 将变为 D 。A 1259 B 1496 C 1585 D 16787.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响8.在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的 B 在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积9.将 1500 kg/h，80的硝基苯通过换热器冷却到 40，冷却水初温为 30，出口温度不超过 35，硝基苯比热为 1.38kJ/kg.K，则换热器的热负荷为（B） 。A. 19800 kJ.h; B. 82800 kJ.h; C. 82800 kw;10.对流传热是由（C）因素产生的。A. 流体分子的热振动; B.流体体内电子的移动;C. 流体质点的位移、扰动。11.法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（C） 。A. kw; B. kcal; C. J12.热量传递的基本方式是（D） 。A. 恒温传热和稳态变温传热; B. 导热给热和热交换;C. 气化、冷凝与冷却; D. 传导传热、对流传热与辐射传热13.在比较多的情况下，尤其是液液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（D） 。A. 热流体的热阻; B. 冷流体的热阻;C. 冷热两种流体的热阻; D. 金属壁的热阻。14.公式 qKAt m中，t m的物理意义是（B） 。A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差;C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。15.湍流流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（C） 。A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中 ;D. 流体湍流区域内。16.对一台正在工作的列管式换热器，已知 o116w/m.K i11600 w/m.K，要提高传热系数（K） ，最简单有效的途径是（A） 。A. 设法增大 o; B. 设法增大 i;C. 同时增大 o和 i。17.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A ）A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度18.在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数 K 值接近于（B）A. 蒸汽 B. 空气 C. 蒸汽与 空气的平均值19.对流传热仅发生在（C）中。A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体20.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的 K B ，tm A 。A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定21.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变） ，今使热流体进口温度降低，而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力t m B 。A.上升 B.下降 C.不变 D.不确定22 稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（A ） 。A. 愈大 B. 愈小 C. 不变23.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（A ）方式进行的。A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射24.当壳体和管束之间温度大于 50时，考虑热补偿，列管换热器应选用（B）A. 固定管板式 B. 浮头式 C. 套管式25.强化传热的主要途径是（B） 。A. 增大传热面积 B. 提高 K 值 C. 提高tm26.物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（ A ）。A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热流动。27流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（ A ）。A 对流；B 流动；C 传递；D 透热。28因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为（ D ）。A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热辐射。29在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（ A ）。A 清洗比较方便；B 流速较快；C 流通面积小；D 易于传热。30在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免（ A ），而且管子也便于清洗和检修。A 壳体和管子同时受腐蚀；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多。31在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（ A ），可节省壳程金属消耗量。A 壳体受压；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多。32在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（ A ），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。A 及时排除冷凝液；B 流速不太快；C 流通面积不太小；D 传热不过多。33在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（ A ）。A 泄漏机会较少；B 流速很快；C 流通面积变小；D 传热增多。34在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（ A ）。A 以增强冷却效果；B 以免流速过快；C 以免流通面积过小；D 以免传热过多。35在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走（ B ），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低 Re 值（Re100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。A 管内；B 管间；C 管径；D 管轴。36在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（ C ），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。A 粘度；B 密度；C 速度； D 高度。37当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（ B ）。 A 逆流时，t m 一定大于并流、错流或折流时的 tm；B 采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数 t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度。38.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响39.在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的B在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积40.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的 K B ，t m A 。A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定41.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变） ，今使热流体进口温度降低，而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力t m B 。A.上升 B.下降 C.不变 D.不确定三、判断题：1.凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( )2.传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比，而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。 （）3.凡稳态的园筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。 （ ）4.热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。（）5.当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。 （）6.多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度差之和。 （）7.无相变的折，错流换热器，其平均温度差t 都比逆流时为小。 （）8.换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。 （）9.导热系数是物质的一种物理性质（） ，10.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（）11.在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小（）.12.在对流传热中，传热管壁的温度接近 值小的哪一侧流体的温度（ ）.13.对于问壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。 （）14.列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的 K 值，在管外装设折流挡板。 （）15.蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（）16.列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数 （）17.维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。 （）18.为了提高间壁式换热器的传热系数 K 值，必须设法提高 值大的那一侧流体的对流传热系数。 （）19.强化传热的途径主要是增大传热面积（）20.付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。 （）四、简答题：1.在化工生产中，传热有哪些要求?传热一般有两方面的要求：（1） 、尽量使传热情况良好,即要求高的传热效率,以减少设备尺寸；（2） 、尽量避免传热,即保温或保冷。2.传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同? 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。3.试述对流传热的机理? 热流体流过管道时, 在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡, 使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层） ，在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的） ，有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。4.强化传热过程应采取哪些途径?根据K.A.t 方程, 指任一个 K、A、t 都能提高强化传热(1) 增加传热面积 ,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差t 可采用逆流操作,因为当 T，T ，t ，t 四个温度一定时，逆流传热温差t 最大；(3)提高传热系数 K 由K1/（1/ 1/ （/ ） ）提高 、 降低 ,都能强化传热 ,要提高 由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用