第三章热量传递练习题

1、1.第三章、热量传递练习题一、填空（10 小题,共 20 分）1 .热流体和冷流体在列管换热器内换热，若冷流体传热膜系数远大于热流体传热膜系数，则此时管壁温度接近于流体温度。2.某间壁式换热器传热面积为2.5 m2,传热平均温差为 45K，传热速率为 9000W,则该换热器此时的总传热系数K=_ 。3.由化工手册中查得常温下钢的导热系数为42kcal h-1 m1 K1（原工程制单位）换算成国际单位制（SI）单位，应为 _ 。4._流体需要加热到 100180C的温度范围时,最适宜的加热剂是 _ ;流体需要冷却到 3080C的温度范围时,最适宜的冷却剂是。5.在规定条件下， 新的换热器用饱和水

2、蒸气可将流体从323 K 加热至 338 K。使用一 段时间后，管壁出现污垢，在完全相同的操作条件下进行换热，则此时被加热流体的出口温度将338 K 。6.两种流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变）时，若热流体进口温度T1上升，而热流体质量流量+、冷流体质量流量上、冷流体的进口温度及物性数据均保持不变，则冷流体出口温度 r 将_ 。7.两流体在套管换热器中逆流换热,热流体从 125C降到 60C,冷流体从 25C升 到 80 C ,则其平均温度差为K。& 多程列管式热交换器的程数多少视需要而定。工业上，常用的U 形管式列管热交换器为一种程热交换器。多程列管式热交换器有利于传热， 但随程数增多

3、，流体阻力就 会_。9.用饱和蒸汽的冷凝来加热冷流体，冷热流体的进出口温度不变，以逆流和并流两种方式进行间壁换热，逆流时对数平均温差为丄,，并流时为;，其大小为_ 。10.管内用水作冷却剂冷凝管外水蒸气，若要强化传热，应设法增大管侧的传热膜系 数才比较有效。二、判断题（5 小题,共 10 分）在对流传热过程中，若两种流体的传热膜系数分别为 庄1和汙2,且浮1庄2,在忽略固体 壁面热阻的情况下，总传热系数K接近于：1。.（）2.为提高总传热系数 K,必须改善传热膜系数大的一侧的换热条件。.（）3.冷、热两流体经间壁换热时，若间壁两侧均为定态变温传热，则逆流操作的传热温差比并流大。. （）4.流体

4、流动时，流动速度越大，流动的阻力越大；传热与流体流动相似，流动速度越大，传 热阻力也越大。. （）5.工业上气固相催化反应器采用各种换热方式移去反应热。流化床反应器中设置的废热锅炉采用的是间接换热方式，而多段冷激式反应器采用的则是直接换热方式。 . （）三、选择（10 小题,共 20 分）1 .在多层固体平壁中进行一维定常导热时，各层的温度降与各相应层的热阻之间呈何种关系？. （）A反比关系；B、无关系；C、正比关系；D、不确定关系。2.在下列换热器中，单位体积的传热面积最大的通常是. （）A、套管式换热器；B、夹套式换热器；C、板式换热器；D、管壳式换器。3.金属材料，液体和气体的导热系数为

5、，和，通常它们的大小顺序为（）A、一 I - ; B 、二 ! ：;、- -：4.常温下，钢、不锈钢、水和空气的导热系数分别为. ()-1-1-1-1-1-1-1-1A45W- m K ,15 W m K,0.6 W m K和 0.026 W mK;B0.6 W m1 K1,0.026 W m1 K1,45 W m1K1和 15 W-m1K1;C0.026 W m1 K1,0.6 W m1 K1,15 W m1K1和 45W-m1K1;-1-1-1-1-1-1-1-1D15 W- m - K ,45 W - m- K,0.6 W - m - K 和0.026 W -m- K .5.在通常操作条

6、件下的同类换热器中，设空气的传热膜系数为 二1,水的传热膜系数为二2,饱和水蒸气冷凝的传热膜系数为寻3，则有( )A、U 1：2讥B、 二2二3二1；C浮3庄2庄1；D、 二2二1 二3.6.热量传递的基本方式为. .()A、蒸气的冷凝；B 液体的沸腾；C 冷、热流体的混合；D 传导、对流和辐射。7.8.评价热交换器结构性能的重要指标之一，是单位体积内传热面积的大小。工业上常用的热交换器中，该项指标最差的是.()A、管壳式热交换器；B、套管式热交换器；C、夹套式热交换器；D、蛇管式热交换器。6.增加对一台正在工作的列管式换热器,已知一侧传热膜系数 = 1-16X1O4w m2-K 1 另一 侧

7、传热膜系数 碣=10 W m2 K ：管壁热阻很小,那么要提高传热总系数,最有效的措 施是（）A、 设法增大鼻!的值;B、 设法同时增大 1 和. 的值；C、 设法增大的值；D 改用导热系数大的金属管。9.在下列管壳式换热器中，没有降低或消除由温差引起的热应力补偿措施的换热器是.（）A、U 形管式换热器；B、浮头式换热器；C、壳体带有膨胀圈的管壳式换热器；D、固定管板式换热器。10.不同流体的传热膜系数相差很大。假设气体被加热或冷却时的传热膜系数为W- m2- K 二液体被加热或冷却的传热膜系数为空2Wm2- K 1 饱和水蒸气冷凝时的传热膜系数为 庄3W- m2- K ：则其大小顺序为.（）

8、A 二3二2； B、二2V 二3二；C3V .亠一 V .亠2；D、- V .亠2V .亠3O四、计算问答（5 小题，共 50 分）1.电解食盐水生产 NaOH 时，需将 20%NaO 料液真空蒸发浓缩至 50%蒸发过程需消耗 0.3 MPa 的饱和水蒸气（416 K）0.760 kg - s-1。冷凝液在饱和温度下排出，其冷凝热为 2.14X103kJ - kg-1。蒸发过程中料液温度恒为394.4 K。试问选用传热面积 A =65 m2,总传热系数 K=1.60X103W- m2- K1蒸发器可行吗？2用套管式热交换器以 363 K 的热水将 303 K 的油预热到 343 K。热水和油的

9、流量分别为3-1-1每小时 1.5 吨和 0.9 吨,热水和油的比定压热容分别为4.2X10 J kg- K和2.5X103J kg-1 K1。试求：(1) 热水的出口温度 ;(2) 当传热系数为 300 W- m2 K-1时，在逆流操作方式下，热交换器所需的传热面积。3在逆流操作的列管式换热器中 , 用水冷却液态化学制剂。水的进口和出口温度分别为25C和 50C;制剂比定压热容为1.9 kJ kg-1K1,密度为 850kg m3,进口和出口温度分别为 80C和 40C。换热器的列管由025 mnX2.5 mm 钢管组成。管程水一侧和 壳程制剂一侧的传热膜系数分别为0.85 kW m2 K-

10、1和 1.70 kW nf K1。污垢热阻可忽略不计。若传热面积为 9 m2, 试求化学制剂的质量流量。4在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换 , 并采用逆流操作。热流体的进、出口温 度分别为120C和 70C,冷流体的进、出口温度分别为 20C和 60C。该换热器使用 一段时间后，由于污垢热阻的影响，热流体的出口温度上升至80C。设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变 , 试求：污垢层热阻占原总热阻的百分比 ?5在一套管换热器中 , 用饱和水蒸气将内管内作湍流流动的空气加热 , 则此时的总传热 系数近似等于空气的传热膜系数。 今要求空气质量流量增加三倍 , 而保持空气进出口温 度

11、不变 , 若空气的物性数据和换热器内管直径不变 , 试问换热器传热管的长度应增加 多少倍答案一、填空 (10 小题,共 50 分)1 冷-2 -12.80 W- m K3.W- m1- K16.增加4.饱和水蒸气 ; 冷水5.低于(或达不到)7. 40 &双；增大9.匚10内二、 判断题（5 小题,共 50 分）1错2错3.对4错5.对三、 选择（10 小题,共 50 分）1.C2.C3.C4.A5.C6.D7.C8.A9.D10. D四、 计算问答（5 小题,共 50 分）1.T=416 KT =399.4 K-j=416-399.4=16.6 K； =0.760X2.14X106=1.63

12、X106W实际需要的传热面积01,63x12A =1：=M：-=61.4选用蒸发器的传热面积. 2A =65 mA A ,可行。2.( 1)由热量衡算可得0.9x10*1,5幻即：!I X2.5X103X(343-303)=X4.2解得：T2=348.7 K(2)由传热速率基本方程可求得其传热面积：45.7-20,45.7In-=31.1 K0.9x12IIIX2.5X103X(343-303)=2.5025x1(/A=- - = =工一 .=2.68 m2。X103X(363-T2)4X10 W(80-50)-(40-25)ffSO-50In -140-25 丿 =21.6 1丄+ 6 丄-10.002.5rK= i、：=549 Wm2 K1549x9x21.6= = ： r -.= 山 .-1-1- -. =1.4 kg s-1=5.1 x 103kg h-14 由冷、热流体的热量衡算:佔(1210) =总;(60 -20)(无污垢)春兴A 也#7(有污垢)120-80 _7J-20得：1-二，则二二：；c无污垢时：47；-2 (60+50) =55 C有污垢时：2(68+60)=64C匚孑为(120-80)_又:匸;则污垢热阻占原总电阻百分比为:40 _即：.,