第五章-传热试题

第五章传热一．填空传热的三种基本方式为___________、_____________、____________。工业上两种流体热交换的基本方式有_________、__________、__________。热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________、_______________、________________________________。对流传热又分___________对流和___________对流。不需要任何介质的传热称为_________传热。傅立叶定律表达式为_________，负号表示_____________________。一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为___________。金属的导热系数大多随其纯度的增加而_____，随其温度的升高_____。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。蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________。吸收率等于1的物体称为_____________。反射率等于1的物体称为_____________。透过率等于1的物体称为_____________。能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体称为_____________。灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的_____________。用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________的材料包在内层，以达到好的保温效果。式中两个准数=__________，Pr=__________.若液体被冷却时n=____________。二．选择题对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为和，其对应的温差分别为和，若>，则和的关系为____。A.<B.=C.>D.不确定物质导热系数的顺序为（）。A.金属>一般固体>液体>气体B.一般固体>金属>液体>气体C.液体>一般固体>金属>气体D.气体>液体>一般固体>金属14、冷热两流体的对流给热系数α相差较大时，提高总传热系数K值的措施是（）。A.提高小的α值B.提高大的α值C.两个都同等程度提高；D.提高大的α值，同时降低小的α值关于传热糸数K下述说法中错误的是（）。A.传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值；B.总传热糸数K随着所取的传热面不同而异；C.总传热糸数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；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（）。A．逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的ΔtmB．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φ的大小反映了流体流向接近逆流的程度。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．热传导B.热传递C.热放射D.热流动。三、简答1．热传递有哪几种基本方式？热传导、对流、辐射。2．各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。(2)W/(m2℃)（4分）(3)m2（2分）℃（3分）kJ/s，（3分）能够完成生产任务。2.外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再包20mm厚的石棉保温层，管外壁温为300C，保温层外壁温为35C，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W/(mK)和0.3W/(m解：所以∴W/（ｍ·℃）3.某单程列管式换热器，其换热管为mm的不锈钢管，管长为3m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为W/(m2℃)。水的流量为15000kg/h，平均比热容为4.18kJ/(kg℃)；管壁与水的对流传热系数为1000W/(m2℃)；不锈钢的导热系数为17W/(m℃)。试求：1．总传热系数；2．水的出口温度。解：1．总传热系数W/(m2·℃)2．水的出口温度（1）m2代入（1）式，得解出℃4.直径为60×3mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为—110℃，绝热层外表面温度10℃。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃），求每米管长的冷量损失量。解：由圆筒壁的导热速率方程知其中r1=30mm，r2=60mm，r3=160mm∴W/m负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。

5.一套管式换热器管内流体的对流传热系数αi=20W/（m2·℃），管间流体的对流传热系数α0=350W/（m2·℃）。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K分别相应增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理）解：原流动情况m2·℃/WK=18.92W/m2·℃（1）管内对流传热系数增加一倍=2=2×20=40W/m2·℃K=35.9W/m2·℃（35.9-18.92）/18.92=89.75%（2）管外对流传热系数增加一倍=2×350=700W/m2·℃K=19.44W/m2·℃（19.44-18.92）/18.92=2.75%6.在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349W/（m2·℃），管外油侧对流传热系数为258W/（m2·℃）。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻Rsi为0.00026（m2·℃）/W，油侧的污垢热阻Rso为0.000176（m2·℃）/W。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。求：（1）产生污垢后热阻增加的百分数；（2）总传热系数K。解：（1）产生污垢前的热阻（m2·℃）/W产生污垢后的热阻（m2·℃）/W（0.007177-0.00674）/0.00674=6.48%（2）总传热系数W/（m2·℃）

7．某平壁厚度为0.37m,内表面温度t1为1650℃,外表面温度t2为300℃,平壁材料导热系数λ=0.815+0.00076t（式中ｔ的单位为℃,λ的单位为W／(ｍ·℃）。若导热系数可取平均值计算时，求平壁的导热热通量。解：平壁的平均温度为tm=（t1+t2）/2=（1650+300）/2=975℃λ=0.815+0.00076t=0.815+0.00076×975=1.556W／(ｍ·℃)导热热通量W/m28．某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（ｍ·℃）及0.7W/（ｍ·℃）。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40mm,导热系数为0.06W/（ｍ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃,外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？解：设单位面积炉壁的热损失为q（q=Q/S），加保温层前，是双层平壁的热传导W/m2加保温层后，是三层平壁的热传导W/m2热损失减少的百分数（q1–q2）/q1=（2240-707）/2240=68.4%

9．外径为426mm的蒸气管道,其外包扎一层厚度为426mm的保温层,保温材料的导热系数可取为0.615W／(ｍ·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃,保温层的外表面温度为38℃,求每米管长的热损失。解：由已知r2=0.426/2=0.213m，r3=0.213+0.426=0.639m每米管长的热损失W/m10．在列管换热器中，水以1.2m/s的速度流过内径为25mm，长为5m的管束。若管内壁平均温度为50℃，水的进口温度为20℃,求水的出口温度。管壁对水的平均对流传热系数为4850W／(ｍ2·℃)，热损失可忽略，水的密度取为1000kg/m3，比热为4.187kJ/(kg·℃)。解：设水的出口温度为t2换热器一根管子的传热面积S=πdl=3.14×0.025×5流通截面积A=πd2/4=3.14×0.0252/4由热量衡算和对流传热速率方程得Q=WcCpc(t2-t1)=αS[tW-(t1+t2)/2]即π/4×0.0252×1.2×1000×4.187×1000（t2-20)=4850×3.14×0.025×5[50-(20+t2)/2]解得t2=36.7℃

11．某列管换热器由Φ25×2.5mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知管内侧空气的αi为50W／(ｍ2·℃),管外侧的α0为1000W／(ｍ2·℃),钢的λ为45W／(ｍ·℃)。求Ｋ及按平壁计的总传热系数。解：基于管外表面积的总传热系数K=38.37W／(ｍ2·℃)按平壁计算时，K=47.62W／(ｍ2·℃)

12．一单程列管式换热器,由直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动,流量为1.25kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9kJ/(kg·℃),管壁材料的导热系数为45W/(m·℃)。解：由总传热速率方程式Q=KOSOΔtm式中Q=msCph（T1–T2）=1.25×1.9×103×（80-30）=118.8kWkW／(ｍ2·℃)℃∴m2

13．在一传热外表面积S0为300m2的单程列管换热器中，300℃的某气体流过壳方被加热到420℃。另一种560℃的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为10000kg/h，平均比热为1.05kJ／（kg·℃）。求总传热系数K0解：换热器的传热量Q=msCpc（t2–t1）=（10000/