化工原理传热题库要点

1、第四章 传热练习题1、关于传热系数K ，下述说法中错误的是（ ）A 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值；总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D 、要提高 K 值，应从降低最大热阻着手；答案： C 2、 揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是 （A 、斯蒂芬 -波尔兹曼定律； C 、折射定律；克希霍夫定律;D、普郎克定律;答案：3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有(程的有( ) 。A、高压流体；体；D 、腐蚀性流体；体；C、E、粘度大的流体;F、) ，走壳易结垢的流被冷却的流答案： A、 C 、 D ；E、

2、 F4、影响对流传热系数的因素有()A、产生对流的原因;、流体的流动状况;C、流体的物性;D 、流体有无相变；E、壁面的几何因素;答案 :A 、C、 D、 E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加 热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加 热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变） 你认为此措施是（）。A、不可行的;、可行的;C、可能行，也可能不行;D、视具体情况而定;答案：A解：原因是：流量不变 d2u=常数当管径增大时，a. u” l/d2, " u u0.8/d0.2= 1/d1.8b. d增大时，口增大，"d d18综合以上2果，a A

3、" 1/d,管径增加，a A下降根据 mcp t2 - ti = KAA t mt c 一 t4KA tm : A-2rl T ti对于该系统Kw.T -t2mcp =1 A 一即lnT -tiT -t2/ aA1 贝U T -t2= 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联0.80.2a oc u /d o式：Nu =0.023Re0.8Prn ,即物性一定时,根据连续性方程，流量不变时,二 2V 一 d2u4=常数，所以管径变化,管内流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从

4、大热流体 气体 水蒸气冷凝 水 轻油到小正确的排列顺序应是（冷流体水水沸腾水水答案：D7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：加热器应置于该空间的上部；冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（）oA、这两种说法都对；C 、第一种说法对，第二种说法错；B、这两种说法都不对；D、第二种说法对，第一种说法错；答案：B8、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该 是（）。空气流速为30m/S时的a;水的流速为1.5m/s时的a;蒸汽滴状冷凝时的 a; 水沸腾时的a;答案：C9、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。A、管壁热阻；B 、污垢热阻；

5、G管内对流传热热阻；D、管外对流传热热阻；答案：B10、热油和水在一套管换热器中换热，水由20 c升至75 C.若冷流体为最小值流体，传热效率0.65 ,则油的入口温度为（）。A 104 C； B 、 130 C； C 、 95 C； D 、 85 C；答案：A75-20 Ti -20分析： £ =0.65ATi = 104C11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（） 。A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B、 热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C、热射线和可见光一样，都服从折射定律；R物体的温度不变，其发射的辐射能也不变；答案： A12 、关于下面两

6、种说法的正确结论应是（） 。1） 物体的相应位置确定后， 系统的黑度只与表面黑度有关；2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。A、这两种说法都对；C 、第一种说法对，第二种说法不对；B、两种说法都不对；D 、第二种说法对，第一种说法不对；答案：C13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90 C出口温度为50，C,冷水进口温度为 15。值出口温度为53C,冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（）。A 5%B 、6%C 、7%D 、8%答案：A解：由Qh =WhCph（TT2）, Qc = WcCpJL - t2）Qh - Qc Ti 一 T2t2 - 3

7、90- 50 - 53- 15 40 - 38=0.05得QhTi - T290 - 504014、某套管换热器由?108X 4mm 和？55X 2.5mm 钢管组成,流体在环隙间流动，其当量直径为（）mmA、53;、45;C、50;D、58；答案：B15 、 有两台同样的管壳式换热器， 拟作气体冷却器用。 在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ ）A 、气体走管外，气体并联逆流操作； B 、气体走管内，气体并联逆流操作；C 、气体走管内，串联逆流操作； D 、气体走管外，串联逆流操作；答案： D16 、对在蒸汽- 空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工

8、程上是可行的：A提高空气流速；B、提高蒸汽流速；C、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D、 在蒸汽一侧管壁上加装翅片， 增加冷凝面积并及时导走冷凝液； 答案： A17 、 判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误）A、通过一定传热面的传热速率不随时间变化， 为一定值；B、系统中任一点的温度维持恒定；C、总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和;D系统中任一传热面上的热通量在过程中不变;答案： C18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20，则壁温约为（ ）A、 20； B、 100； C、 60；D、49.7。答案：19、 有一套管换热器， 长 10m ， 管间用饱

9、和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（ ）A 、 2 倍；1.75 倍；C、 1.15 倍； D、2.30倍；答案：c20 、 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（ ）A、表面光滑，颜色较浅;色较深；、表面粗糙，颜色较深。C、表面粗糙，颜色较浅;D 、表面光滑，颜答案：A21 气体的导热系数值随温度的变化趋势为（ ）A T升高，入增大T 升高，减小C T升高，入可能增大或减小 D T升高，入不变答案： A22、水银、水、软木

10、的导热系数分别为人1、入2、入3其大小顺序为（ ）A 入1入2入3入1入2入3C 入1入3入2D入3入1入2答案： A23 、 多层平壁定态热传导时，阻（ ）各层的温度降与各相应层的热A 成正比成反比C 没关系 D 不确定答案： A24 、 对由多层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言， 若三层的传热推动力 t1>t2>ZM3,则三层平壁的传热阻力R1、R2 、 R3 之间的关系为（ ）A R1>R2>R3R1<R2<R3C R1>R3>R2 DR2>R1>R3答案： A25、双层平壁稳定热传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为入1和入2,

11、其对应的温度差为t1和t2,若八t1>At2,则人1和入2的关系为（）A入1<入2入1>人2C入1=入2D 无法确定答案： A26、由厚度都相同的平壁组成的三层平壁而言，若入1>入2>入3,则热阻R1、R2、R3之间的关系为（）A R1>R2>R3R1<R2<R3C R1>R3>R2R3>R1>R2答案：27、由傅立叶定律，可以定义出导热系数 入；由牛顿冷却定 律，可以定义出对流传热系数 a。对于人和a的下列认识中 正确的是（ ）A人和a皆为物质的热物理性质人和a具有相同的因次C a和人不一样，仅人为物质的热物理性质

12、D a和人不一样，仅a为物质的热物理性质答案： C传热中的相似准数有努塞尔准数Nu,雷诺准数Re,普朗特准数Pro格拉斯霍夫准数 Gr,大空间内无相变的自然对流传热现象可由其中的（ ）来描述。A Re、 Pr、 Gr B Pr、 Gr、 Nu C Nu、 Re、 Pr D、 Nu、Re答案：29、设水在一圆直管内湍流流动，在稳定段处，其对流传热系数为al；若将水的质量流量加倍，而保持其他条件不变,此时的对流传热系数 a 2与a 1的关系为（）A a 2= a 1a 2=2 a 1C a 2=20.8 a 1D a 2=20.4答案： C30 、 下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是 （）

13、A NuReC PrD Gr答案： C31 、下列准数中反映自然对流对对流传热影响的是（ ）A NuReC PrD Gr答案： D32 、 下列准数中反映流动状态和湍流程度对对流传热影响的是（ ）A NuReC PrD Gr答案：33、对由外管直径为d1,内管直径为d2组成的套管而言，按润湿周边计算而得的当量直径为（ ）A （ d1+d2） /2d1+d2Cd1-d2 D d2-d1答案： C34、换热器中任意截面上的对流传热速率=系数X推动力,其中推动力是指（ ）冷流体进、出口温度差出口温度差A 两流体温度差（ T-t ）（ t2-t1 ）C 热流体进、 出口温度差（ T2-T1 ）D液体温

14、度和管壁温度差（T-Tw）或（tw-t）答案：D35、液体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数a与 雷诺准数 Re 的 n 次方成正比，其中 n 的值为（ ）答案：36 、工业生产中，沸腾传热操作应设法保持在（）A 自然对流区泡核沸腾区C 膜状沸腾D 过渡答案：37 、 在通常操作条件下的同类换热器中， 设空气的对流传热系数为a 1 ,水的对流传热系数为a 2,蒸汽冷凝的传热系数A a 1> a 2> a 3为口3,则（）a 2> a 3> a 1 C a 3> a 2> a 1Da2>a1>a3答案：C二、填空题1、对流传热总是概括地着眼于

15、壁面和流体主体之间的热传 递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；热对流2、给热是以 和 的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传 热系数比用普通准数关联式计算的结果 要。答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动方向相反，引起湍动加剧。4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而 ,随其 温度的升高而 。答案：增大；减小5、在工程计算中，对两侧温度分别为 ti,t 2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种 表示方法是 或 。一 ti t2 九=

16、_ .1 . 22答案；丁 ；6、对流传热的热阻主要集中在 ,因 此，是强化对流传热的重要途径。答案：滞流内层；减薄滞流内层的厚度7、在、p、 cp这4个物性参数中，若 值大， 对流传热系数。就增大；若 值大，对流传热系数a就减小。答案：7、大；n、黑体的表面温度从 300c升至600C,其辐射能力增大到原来的 倍.答案：5.39分析：斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温4600 273度的4次方成正比，而非摄氏温度,即1300+ 273> =5.39 o9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大 倍。答案：110、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的

17、温度差称为 。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为。答案：临界温度差；临界热负荷11、处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了 10%若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为答案：400kg/hQ = K A tmQ440Q'=1.11.1 =400kg/h分析：设Q=KA tm1Q K 仁Q K K =1.1 故12、苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热 系数为1270W/ (m2 C)。如果流量和物性不变，改用内 径为30mm的圆管，其对流传热系数将变为 W/( m2 . C )答案：612

18、0.8分析：=0.023 dRe PWs/ P-4Pr=0.023 = <20 J =0.482«-0.482 口 =0.482 d270=612W/(m2 - C )13、工业上常见的载热体加热剂有 、热水、联苯混合物，熔盐 (KNQ53% NaNO40%, NaNQ7%)答案：饱和蒸汽；烟道气14、工业上常见的载热体冷却剂有冷水、答案：空气；冷冻盐水15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于 的缘故。答案：传热管表面有污垢积存16、根据冷热流体的接触情况，两种流体实现热交换的形式 有、混合式换热 和 三种答案：间壁式换热、蓄热式换热17、对大空间的自然对

19、流，通常取加热（或冷却）表面的 为特征尺寸。答案：垂直高度18、传热的三种基本方式是和热辐射答案：热传导；对流传热19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式1/31/3 d i 1/30.14Nu =86RePr()()计具：L W O若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管内对流传热系数变为原来的答案:一一由二=1.86 diWS/ p元2 2 di一 4P1/3 di 1/30.14Pr忆(痴)分析:1 1/3 1/3. 1知二, r d= d'故:'二2二1 1 一()=2220、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均

20、值与对数平均值相差不大答案：4%三、计算题1、某燃烧炉的平壁由耐火石专、绝热石专和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m C) , 0.16 W/(mC)和092 W/(m C ),耐火石专和绝热转厚度都是0.5m,普通砖厚度为0.25m。已知炉内壁温为1000 C,外壁温度为55 C, 设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。解Q/S =(t1 -t2) /工(bi /Xi)-(1000 -55)/ (0.5/112) (0.5/0.16) (0.25/0.92) 2= 247.81w/m22、在外径100mm勺蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系 数为0.08 W/(m-C)

21、,已知蒸汽管外壁150C,要求绝热层 外壁温度在50 c以下，且每米管长的热损失不应超过 150W/m试求绝热层厚度。解Q/L =2吹(t1 t2)/Ln(r2/r1)二 0.16 二(150 -50)Ln(r2 /50) =150r2 = 69.9mm壁厚为：r2 -r1 =69.9 -50 =19.9mm3、38X 2.5mm的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失，在管外保温。第一层是 50mm5的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07 W/(m-C )；第二层是lOmmff的石棉层，其平均导 热系数为0.15 W/(m - C ) o若管内壁温度为180C,石棉层 外表面温度为35 C,试求每米管

22、长的热损失及两保温层界 面处的温度？ 解： r0= 16.5mm = 0.0165m ,ri =19mm = 0.019 m r2 = r + 51 = 0.019 + 0.05 = 0.069 m r3 = u + 2 = 0.069+0.01 = 0.079 m> 0 = 45 W/(m C )2 二(t0 -t3)1.ri 1I21一 ln ln一 一1 0r01 1r1'：2 314 (180 -35),3ln 一21 191 691 79ln ln ln 一4516.5 0,0719 0156947.1 W/mQ 2 二(t2 -t3)1ln包2 r2即47二空需1 7

23、9In015 69 t 2 = 41.8 C4、有一外径为150mm勺钢管，为减少热损失，今在管外包 以两层绝热层。已知两种绝热材料导热系数之比切4 = 2,两层绝热层厚度相等皆为30mm试问应把哪一种材料包在里层时管壁热损失小。设两种情况下两绝热层的总温差不变。解：若小的，一包在里层时：Q =2 L ：t/Ln（r2 /ri）/ " Ln（3/上）/ 2 ri = 75mm,2 =75 30 =105mm,3 = 135mm 设1 1 = 1, 1 2 - 2 Ln（2/ri）/ '1 Ln（3 /2）/ 2 =0.462 若大的包在里层是： Ln（r2/n）/'2

24、 Ln（13/2）/ 1 =0.420 二小的包在里层时，热损失小。5、冷冻盐水（25%勺氯化钙溶液）从025x2.5mm长度为 3m的管内流过，流速为 0.3m/s ,温度自-5 °C升至15。假 设管壁平均温度为20C,试计算管壁与流体之间的平均对 流给热系数。已知定性温度下冷冻盐水的物性数据如下：密度为1230kg/m3,粘度为4X10-3Pas,导热系数为0.57W/(mC),比热为2.85kJ/(kg°C)。壁温下的粘度为 2.5 x 10-3Pa so解:d = 0.025 0.0025X2 = 0.02 md 0.023二15050u = 0.3m/s Re

25、二du：0.02 0.3 12304 101845 < 2000，层流c Cp J 2.85 103 4 10，“0.57Pr = = = 20RePrd/ = 1845 父 20 M 0.020,3 = 246 >1000.14二二186Re: 1.86 $ 184513 父 2013 M (0.0203 广父(% 5)° 4 父(0.57002)=354.7 W/(m2 C) 6、油罐中装有水平蒸汽管以加热管内重油，重油温度为20 C,蒸汽管外壁温为120 C,在定性温度下重油物性数据 如下：密度为 900kg/m3,比热1.88 x 103J/(kg C),导热 系

26、数为0.175W/(m °C ),运动粘度为2X 10-6m/s ,体积膨 胀系数为3X 10-4 l/ C,管外径为68mm试计算蒸汽对重油 的传热速度W/m。解：Gr = : gL3. t/v2=3 10, 9.81 0.0683 100/(2 10)2 =2.313 107Pr =CP/ =1.88 103 900 2 10/0.175 = 19.34 GrPr =4.474 108 . A=0.135B=1/3 二二A(GrPr)b/L =265.7w/(m 0 C)2Q/S = ： t =265.7 (120 -20) =26570w/m27、有一双程列管换热器，煤油走壳程

27、，其温度由230c降至 120C,流量为 25000kg/h ,内有()25x 2.5mm的钢管 70根，每根管长6成 管中心距为32mm正方形排列。用圆缺 型挡板(切去高度为直径的 25% ,试求煤油的给热系数。已知定性温度下煤油的物性数据为：比热为 2.6义103J/(kg C ),密度为 710 kg/m3,粘度为 3.2 x 10-4Pa s, 导热系数为0.131 W/(m °C)。挡板间距八240制，壳体内径D - 48加眦。解:A =hD(1 -d0/t) =0.24 0.48(1 -25/32) =0.0252m2 u =Vs / A = 0.0388m/s .,2.

28、 2 . 、 de =4(t -二d /4) / . d -0.027mRe =deu：/=2325Pr =CP/'"6.35,1 -0.95二；-0.36'Re0.55Pr1/3 0.95/de 0 551/3= 0.36 0.131 2325 .6.350.95/0.027= 218.3w/(m 0 C)8、为保证原油管道的输送，在管外设置蒸汽夹。对一段管路来说，设原油的给热系数为420 W/(m C ),水蒸气冷凝给热系数为104 W/(m C)。管子规格为()35><2mmS管。试分别计算K和K),并计算各项热阻占总热阻的分率。1/ Ki =1/：

29、 i bd" dm dj = 0d0 =31/(35 104) 0.002 31/(45 33) 1/420= 0.0025111 /w/(m2 0C)Ki =398.3W/(m2 0 C)计入污垢热阻 Re0 =0.8598 10“ _4_4d0Ri/dj =1.7197 1035/31 =1.94 10污垢热阻占：(0.8598 1.94) 10'/0.002835 (0.8595 1.94) 103 =8.90。原油侧热阻占：0.035/(420 0.031)/0.002835=94.800蒸汽侧热组占：1/10000/0.002835=3.5%管壁导热热阻占：0.00

30、2 0.035/(45 0.033)/0.002835 = 1.7009、某列管换热器，用饱和水蒸汽加热某溶液，溶液在管内呈湍流。已知蒸汽冷凝给热系数为 104 W/(m C),单管程 溶液给热系数为400W/(m C ),管壁导热及污垢热阻忽略 不计，试求传热系数。若把单管程改为双管程，其它条件不变，此时总传热系数又为多少？解：1)单管程1/ K0 =1/ ：- i 1/ ：- 0 =1/10 4 1/ 400 =0.0026 l / w(m.K0 = 651.1 w/(m C ) C )K0 =384.6 w(m2 C)2)改为双管层管内流速提高一倍，则：_ 0,84- 0.81/ K。=

31、1/(2： i) 1/ ： 0 = 1/10 1/(400 2 )10、一列管换热器，管子规格为0 25X 2.5mm,管内流体的对流给热系数为100 W/(m C ),管外流体的对流给热系数 为2000 W/(m C),已知两流体均为湍流流动，管内外两 侧污垢热阻均为0.0018 m-C/W。试求：彳热系数 K及各部分热阻的分配；若管内流体流量提高一倍,传热系数有何变化？若管外流体流量提高一倍，传热系数有何变化?解：R=R = 0.00118m2 C/W钢管儿=45W/(m'C)_ d° -di _ 0.025 -0.020ln支 di25 ln 20=0.022 m11=

32、 rK 001一 2000bd 0 d0U ' Ri ' R0d m-Ji d i0.0025 0.0250.0252 0.0011845 0.022100 0.02=0.01542 1/(W/m 2 C)Ko = 64.84 W/(m2 C)热阻分配:注, R0 Ri 2 0.00118彳方苑0 i = = 0.153 = 15.3%10,01542K。，一1管外：言K012000 = 3.24%0.01542管内:d 0二id1 K。0.025100 0.02 =811% 0.01542管壁:bd0 dm0.0025 0.025Wi=2WiK0：01K0她dm45 0.02

33、20.01542ui =2Ui工 Ri R0 二 i d= 0.41%。0.8二 i =2 i10.0025 0.0250.025200045 0.022208100 0.022 0.00118=0.01010 m2C/WK0 =98.99 W/( m 2 C )W0 = 2W0,20.8：-0K0:0 dm器 Ri R010.0025 0.0250.025n8 2 0.0011820.8 200045 0.022100 0.02=0.01521 m2C/WK°' =6574 W/( m 2 C )11、一套管换热器，用热柴油加热原油，热柴油与原油进口温度分别为155c和20

34、 Co已知逆流操作时，柴油出口温度50C,原油出口 60C,若采用并流操作，两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同，试问并流时柴油可冷却到多少温度？解：逆流时：Qh =Qc叫CphAT =WCpcAt,贝 UW1c前(150-50)=双Cpc(6020)tm =(95-30)ln(95/30) =56.4°CQ=KS ：tm,. KS =1.862W1cph(1)并流时：Qh =Qc叫CphAT =W(Cpc&,则叫Cph(155-TzQWcCpc)-20)' -_ ' , _ ' '.tm =135 (T2 -t2)/ ln13

35、5/(T2 -t2)Q=KS.：tm(2)联立方程(1 ( 2)解彳#: T2 = 64.70C t2 = 54.40C即并流时柴油冷却到64.70C12、一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别为55c和115 CO并流操作时，冷、热流体的出口温度分别为75c和95C。试问逆流操作时，冷、热流体的出口温度分别为多少?假定流体物性数据与传热系数均为常量解：并流时：Qh =QcWhCph.：T =WcCpc：t则 WhCp h(115-95 =WCCp C(75-55). WhCph =WcCpc：tm =(60 20)/ln 60/20 =36.410CQ = KS.：tm.KS =0.55Wh

36、Cph逆流时：WhCph(115-T2)=WcCpc*2 -55._ _' ' .115-T2 =t2 -55' _ _'ti -T2 -55：t2115 -T2大=寸2I»»tm =( ti 皿)/2 =30 (T2 -t2)/2115 -T2 =0.5530 (丁2也)/2一一 一， ，115 -T2 =t2 -55解得 T2 = 93.70C t2 = 76.30C13 、 在一单管程列管式换热器中，将 2000kg/h 的空气从20 加热到 80 ，空气在钢质列管内作湍流流动，管外用饱和水蒸汽加热。列管总数为200根，长度为6m,管子

37、规格为（）38 x 3mm现因生产要求需要设计一台新换热器，其空气处理量保持不变，但管数改为400根，管子规格改为0 19X 1.5mni操作条件不变，试求此新换热器的管子长度为多少米？解:据题意Q =Q'Q =KS总孤- ： o >> ,工i . Ki = ：- i'2'2、Ui /Ui = ndi /(ndi )0.8. 0.2Ui di''0.8'0.2.一 i/ 一 i =(Ui /Ui)(di /di)二；/二虫200 322 /(400 162)0.8 (32/16)02 2 ''二 i/ ： i =2 .

38、 Ki =2Ki. S总=nL 二diS总=n L 二diQ =KiS总，tm =2Ke L 二di Q =KiS总：tm =KinL 二d：tmL =1/2 (n/n ) (di /di) L =3m14、某平壁燃烧炉是由一层耐火石专与一层普通石专砌成，两层的厚度均为100mm,其导热系数分别为0.9W/ (m C)及 0.7W/ (m C)。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为 700C,外表面温度为 130C。为了减少燃烧炉的热损失， 在普通石专外表面增加一层厚度为 40mm、导热系数为0.06W/(m C)的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度 为740C,外表面温度为90Co设两

39、层砖的导热系数不变， 试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？ 解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为团S 1此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：2I黑r702 2 4W/m 0.9 0.7加保温层后单位面积炉壁的热损失为但)740 -900.1 , 0.1 . 0瓦0.9 0.7 0.06-2=7 0V6 / m此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为:Q I； t1-t4S 2 见也 曳. 1'2，3故加保温层后热损失比原来减少的百分数为:Q _QS 1 S 22244 _706 100%_ 100% =68.5%Q2244S 115、在外径为140mm的蒸气管道外包

40、扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390C,保温层外表面温度不大于40C。保温材料的人与t的关系为入=0.1+0.0002t (t的单 位为C,人的单位为 W/ (m C)。若要求每米管长的热 损失Q/L不大于450W/m ,试求保温层的厚度以及保温层中 温度分布。解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2=0.07mt2=390 Ct3=40 C先求保温层在平均温度下的导热系数，即?.=0.1 +0.0002'59040 '1=0.143W/ (m ° C) 2(1)保温层温度将式(4-15)改写为H = 2一't2 -t32 Q/L2二 0.14339

41、0 -40？。.。7450得 r3=0.141m故保温层厚度为b=r3 2=0.1410.07=0.071m=71mm(2)保温层中温度分布设保温层半径r处的温度为t,代入式(4-15)可得2 二 0.143 390 -1lnro.o7J=450解上式并整理得t=501lnr942计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布 也不是直线而是曲线。16、热空气在冷却管外流过，a2=90W/ (m2C),冷却水在管内流过，%=1000W/ (m2 C)。冷却管外径do=16mm , 壁厚b=1.5mm,管壁的入=40W/ (m °C)。试求：总传 热系数K。；管外对流传热系数2增

42、加一倍，总传热系数有何变化？管内对流传热系数 的增加一倍，总传热系数有何变化?解:由式4-70可知11b""d1 =160.0015 161o_， dm：21000 1340 14.5 90=80.80.00123 0.00004 0.01111W/ (m2 c)可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。W/ m2 . CKo =1二14740.00123 2 90传热系数增加了2.4% 。Ko=85.3W/ m2 C11160.011112 1000 13传热系数只增加了 6%,说明要提高 K值，应提高较小的口2值。17、某流体通过内径为100mm圆管时的流传热系数为120W/

43、(m2 C ),流体流动的雷诺数 Re=1.2 乂 105,此时的对流传热系数关联式为Nu=0.023Re0.8Pr0.4。今拟改用周长与圆管相同、 高与宽之比为1： 3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？解：由对流传热系数口的计算公式:0 =0.023 d九 fdu P9.8C 0.4Pr当物性不变时二工J%©2u 不变，"d©2求扁管的当量直径de:设a、b,分别为矩形截面的宽与长2(a b)=二 db=28c 二 d 3-：d2de = 4ab =88-=二d 3 3.14 0.005 = 0.0295m2(a b)£d16162

44、设明 分别为圆管与扁管的对流传热系数，则0.2)=1.11a / d、0.2/ 0.05=(一)=(a de 0.0295-' = 1.11 -=1.11 父100=1110/"。对流传热系数由原来的 100W/(m2-C),增至现在的111w/(m c)。分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小 于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆 形管道制成的换热器(如最近开发的螺旋扁管换热器)，-般都具有高效的特点。有一套管换热器，内管为中54M 2mm , 套管为 中116M 4mm的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50C,出口温度为80C,流量为400

45、0Kg/h。环隙为133.3 C的饱和水蒸气冷凝，其汽化 热为2168.1KJ/Kg ,冷凝传热膜系数为11630W/m2 K o苯在5080 c之 间的物性参数平均值为密度P = 880KJ/m3,比热cp = 1.86KJ/Kg C,粘度 N=0.39M10，Ns/m2)导热系数 九=0.134W/m K ,管内壁垢阻为 0.000265cm2/W) 管壁及管外侧热阻不计。试求：(1)加热蒸汽消耗量；(2)所需的传热面积(以内管外表面计)(3)当苯流量增加 50%要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？解：（1）加热蒸汽消耗量:Dr - w2cp2 (12 -11)=D 2168.

46、1 =4000 1.86(80 -50)D D03kg/hw2 / 7.20.785d；(2)内管中苯的流速:=0.643m/s4000/36002880 0.785 0.052Red2u P0.05 0.643 8800.39 10."24"104 湍流Pr£J86 103 0.39 10'=5.410.1340.80.4.-：2 =0.023Re Pr d2= 0.0230134(7.254 104)0.8(5.41)0.4 = 937W/m2 0 C0.05则以内管外表面计的传热系数为:15454 - 0.00026511630 937 50 504

47、 K =656W/m2 80 -50=67.2 ,133.3-50 ln133.3 -8040003600w2cp2(t2 - tl) =KAl.：tm3)1.86 10 (80 -50) =656Ai 67.2A = 1.41m2（3）苯的流量增加50%而进出口温度不变,:'2, 0.8=1.5=1.383:2="2 =1.383 父 937 =1296W/m2 ,1 d' 1 d1 -=-k' 一：12 d 2k2d 21, 1d1 、d15454一 二(一 -) = -K' K : '2 d2: 2d2656 1296 50 937 50

48、=K'=830W/m2 , （以内管外表面计）,1.5w2cp2(t2 -t1) = K'A1 ：t'm=1.5w2cp2。2 -3) = K'At2 - 3T -t2即:1.5w2 cp2lnTTT'-t2= K'A1T'-50T'-80= 830 1.4140003= 1.5 () 1.86 10 ln3600解得：T-145.2 即苯的流量增加50新温度不变时，加热蒸汽的温度应为 145.2 C19、有一套管换热器，内管为 中54x2mm,外管为中116*4mm的钢管。 现用120 c的饱和水蒸气加热苯，使苯由 50 c加热至80 C, 苯在内管中以4000kg/h的流量流动，试求：(1)加热蒸汽消耗量；(2)所需套管的有效长度；(3)由于某种原因，加热蒸汽的温度降为110C,苯的出口温度将变为多少？(假设 a苯不变，在5080c范围内， 苯的物性为 Cp =1.86kJ/kg , N =3.9M10“Pa s,尢=0.1