化工原理--传热习题及答案

传热习题及答案

一、选择题：

1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）C

A 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值；

B 、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；

2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程

的有（ ）。Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、Ｆ

Ａ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流

体；

Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流

体；

3、影响对流传热系数的因素有( )。A 、B 、C 、D 、E

A 、产生对流的原因；

B 、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；

4、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

A 、不可行的；

B 、可行的；

C 、可能行，也可能不行；

D 、视具

体情况而定；

解：原因是：流量不变 2d u =常数

当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝=

b. d 增大时，α增大，d α∝

综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降

根据()21p mc t t KA

-=m Δt 对于该系统K α≈∴

21

12ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 12

1

ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓

? 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验

关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。 根据连续性方程，流量不变时，24V d u π

==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K α≈

5、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到

小正确的排列顺序应是（ ）。D

A 、②>④>③>①；

B 、③>④>②>①；

C 、③>②>①>④；

D 、②>

③>④>①；

冷流体 热流体

① 水 气 体

②水沸腾 水蒸气冷凝

③ 水 水

④ 水 轻油

6、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：

①加热器应置于该空间的上部；

②冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（ ）。B

A 、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；

7、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

（ ）。C

A 、③>④>①>②；

B 、④>③>②>①；

C 、③>④>②>①；

D 、③>

②>④>①；

①空气流速为30时的a ；②水的流速为1.5时的a ；③蒸汽滴

状冷凝时的a ；

④水沸腾时的a ；

8、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（ ）。B

A 、管避热阻 ；

B 、污垢热阻；

C 、管内对流传热热阻；

D 、

管外对流传热热阻；

9、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4102.1?=e R ,此时对流传热系数为α。若将水的流量减半，其对流传热系数

'α（ ）。B

A 、>(1/2)α8.0；

B 、<(1/2)α8.0；

C 、=(1/2)α8.0；

D 、无法确

认；

分析：水的流量减半后，按流(

)104>e R 公式计算，αα8.0')2/1(=但本例中流型 已变成渡流)1053?=e R ，此时ααΦ='。又5

0.86101Re ?-＜1，∴()'12α＜ 10、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。A

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；

D 、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变；

11、关于下面两种说法的正确结论应是（ ）。C

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；

12、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°C ，出口温度为53°C ，

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 A 、5%； B 、6%； C 、

7%； D 、8%；

解：由 ()21T T c W Q ph h h -=，()21t t c W Q pc c c -=

得 ()()()()05.0403840509015535090211221=-=----=----=-T T t t T T Q Q Q h c h

13、某套管换热器由?108×4和?55×2.5钢管组成，流体在

环隙间流动，其当量直径为（ ）。答案：B

A 、53；

B 、45；

C 、50；

D 、58；

14、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（ ）D

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；

15、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工程上是可行的A

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；

16、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（）C

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；

17、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（）答案：B

A、20℃；

B、100℃；

C、60℃；

D、49.7℃。

18、有一套管换热器，长10m，管间用饱和水蒸气作加热剂。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；

B、1.75倍

C、1.15倍；

D、2.30倍；答案：Ｃ

20、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；Ｂ、表面粗糙，颜色较深；

Ｃ、表面粗糙，颜色较浅；Ｄ、表面光滑，颜色较深；答案：Ａ

21、有一套管换热器在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸气被冷凝，那么与壁温接近的温度为①

①119.6℃②35℃③77.3℃

22、在一管道外包有两层保温材料，内外层导热系数分别为λ

1和λ2，为使保温效果好，则λ1和λ2的关系应为①

①λ1<λ2②λ1>λ2③λ1=λ2

23、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②。

①管壁热阻；②污垢热阻；

③管内对流传热热阻；④管外对流传热热阻；

24、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

λ和2λ，其对应的温差分别为1t?和2t?，若1t?> 2t?，则1λ

1

和

λ的关系为。A

2

A.

λ<2λ； B. 1λ=2λ； C. 1λ>2λ。 D. 不确定。

1

25、蒸汽输送管外有两层保温层，为了使得保温效果更好，应将导热系数高的置于（）

A、外层；

B、内层；

C、无关

25、如图所示的双层平壁中，导热系数λ1，λ2为定值，假定

过程为稳态，试分析图中三条温度分布曲线所对应的λ1和λ2

的相对大小。

答：由于过程是稳态的，因此在三种情况下，热流量分别为常数，即：

所以对情形①：；

同理，对情形②：；

对情形③：。

26、已知圆筒壁(外半径为r)上两层保温材料的温度分布曲线

如图示：A 层的导热系数 ( )B层的导热系数；应将( )放

在内层保温效果好。(A、B 两层厚度相等)。答案：B；E

A. 等于

B. 大于

C. 小于

D. A 层

E. B 层

27、间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( ) 答案：A

A. 成正比

B. 成反比

C. 没关系

28、翅片管换热器的翅片应安装在( )。答案：A

A. α小的一侧

B. α大的一侧

C. 管内

D.

管外

29、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层

的热阻 R1与第二、三层热阻R2、R3的大小( )。答案：C A. R1>(R23) B. R1<(R23)

C. R1=(R23)

D. 无法比较

30、列管换热器管程常用流速范围为：一般液体( ),气体( )。答案：A、C

A. 0.5～3m1

B. 3～15m1

C. 5～30m1

31、在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ1、ｔ2，蛇管外有热流体稳定流过，借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍，其它条件不变，问出口水温ｔ2应( )。答案：A

A. 增大

B. 减小

C. 不变

D. 不一定

32、套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时: （1）传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) 答案：A

（2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) 答案：A

（3）壁温 A 增大 B 略有减小 C 基本不变 ( ) 答

案：B

33、工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。答案：C

A. 增加热阻，减少热量损失；

B. 节约钢材、增强美观；

C. 增加传热面积，提高传热效果。

34、在平壁导热过程中q＝λA（ｔ1－ｔ2）／δ，传热推动力是（）。答案：B

A. λ;

B. ｔ1－ｔ2;

C. δ

35、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Δｔ为（）。答案：B

A. -602.5;

B. 602.5;

C. 1205

36、某水平管式换热器，管间为饱和水蒸气冷凝，若饱和蒸汽与壁温之差增加一倍时，冷凝传热速率将增加为原来的（）倍。答案：C

A、241

B、241

C、243

D、231

二、填空题

1、对流传热总是概括地着眼于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；对流传热

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

流动的方向相反，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t 12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 。 答案；221λλλ+=-；2

21t t +=-λ

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；减薄湍流内层的厚度

7、在λ、μ、 ρ、 p c 这4个物性参数中，若 值大，

对流传热系数α就增大；若 值大，对流

传热系数α就减小。答案：ρ、p c 、λ；μ

8、黑体的表面温度从300℃升至600℃，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度

的4次方成正比, 而非摄氏温度,即4273300273600??? ??++=5.39。

9、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：1

10、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为 。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440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：400

分析：设m t KA ? m t A K Q ?='' ∴ ==''K K Q Q K K 11

'

=1.1

故 '1.14401.1=Q 400

12、苯在内径为20的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数

为1270（2m ·℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30的

圆管，其对流传热系数将变为 Ｗ／（2m ·℃）。答案：

612

分析： α=0.023n r P d 8.0Re λ =0.023d λn S d W d Pr 4/8.02???????????????????????????????????μρπρ

α∝8.0)21(1?-+-d =8.1-d αα'8

.12030-??? ??0.482

α'=0.482α=0.482?1270=612(2m ·℃)

13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。

若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度

为 。答案：104℃

分析：Θε2020

751--T 0.65 ∴1T =104℃

14、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，则其算术平均值与对数平均值相差不大

于 。答案：4%

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、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情

况下,

14.03/155.0)(36.0W P R N r e u μμ??=。可见对流传热系数与当量直径

的成反比。答案：0.45次方

17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的 为特征尺寸。

答案：垂直高度

18、用套管换热器加热内管的空气，蒸汽在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸汽和空气的给热系数，需用的主要仪器有 。

答案：热电偶温度计、水银温度计、流量计

19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：

14.03/13/13/1)()(86.1W L d P R N i r e u μμ=。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 倍。答案：2 分析：14.03/13/13/12)()(4/86.1W L d P d W d d i r i S i μμμρπρλα??????????????????????????????????=由

2)21(1'1

3/13/11==∴=∝--+--αααd d 故αα2'=

20、传热效率随传热单元数的增加而 ，但最后趋于一定值。答案：增大

现有两种材料，密度分别为0.4和0.93

，用作保温材料应选择密度为0.43的材料，因为密度小其导热系数小。

间壁两侧流体的对流传热中，总传热系数K 总是接近该两侧对流传热系数小的值，而壁温总是接近热阻小的值。

21、有一列管式蒸气加热器。热方：饱和蒸气冷凝为饱和液体；冷方：生垢液体升温。控制热阻为 生垢液体；管程宜走 生垢液体 ；其理由为 便于清洗，便于增大流速，减少垢层沉积在管壁表面上 ；

22、为了减少保温瓶的热损失，在瓶胆的夹层中抽真空是为了知

减少（）形式的热损失；

在瓶胆的夹层中镀水银是为了减少（）形式的热损失。答案：传导；辐射

23、在大容器内饱和液体沸腾时，影响沸腾状态的主要因素是（）；工业生产中一般总是设法液体沸腾控制在（）状态下操作。答案：液体性质、温度差、操作压强；泡核状态

24、当参加换热的两种流体，一侧的对流传热系数远大于另一侧。则在换热器的计算中总传热系数可近似取（）。答案：对流传热系数小侧的数值

25、冷凝现象有（）冷凝和（）冷凝，工业冷凝器的设计都按（ 0冷凝设计、沸腾过程分为（）阶段；（）、（）和（）沸腾，工业上的沸腾装置一般是按（）沸腾设计的。答案：三个；自然对流；泡状沸腾；膜状沸腾；泡状沸腾

26、有比重为0.5和0.3的两种玻璃棉保温材料，为减少热损失，应选用比重为（）的一种。答案：0.3

27、传热的基本方式有（）种，分别称为（）。答案：三种；传导、对流、辐射

28、两流体通过换热器进行换热操作，已知热流体温度由80℃降至40℃，冷流体温度相应由20℃升至50℃，则此两流体的换热操作为操作（请选择“逆流”或“并流”）该传热过程的对数平均温度差Δ为；该换热器的效率为。

29、强化换热器中传热过程途径（1）增大单位体积传热面积：翅片、结构改变（2）增大平均温度差：逆流或多壳程（3）增大总传热系数：提高流速，增加扰动，短管等。

三、计算题

1、一单程列管换热器，传热面积为4m2，由Φ25×2.5的管子组成。用初温为25℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1200和1400，其比热容分别为4.18（·℃）；和2.0 （·℃）；水侧

和油侧的对流传热系数分别为1800（m2·℃）和200（m2·℃）。两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。试校

核该换热器是否合适？（10分）

解：忽略热损失传热速率

热冷=1400×2×（200－100）=28000077.78水出口温度t2为 1400×2×（200－100）=1200×4.18×（t2－25）

∴ t2=80.82℃

平均传热温度差Δt1=200-80.82=119.18 Δt2=100-25=75

Δt1/Δt2=119.18/75=1.6﹤ 2 Δ119.18+75/2=97.09

传热系数K0=1/（d0/α1/α0）=1/（25/1800×20+1/200）=175.612℃

传热面积A0 K0Δ77.78×103/175.61×97.09=4.56m2

A0﹥A实际故该换热器不合适

2、单壳程单管程列管换热器，由多根ф=25×2.5mm的钢管组

成管束，管程走某有机溶液，流速为0.5m,流量为15，比热为1.76, 密度为858 3，温度由20℃加热至50℃，壳程为130℃

的饱和水蒸汽冷凝，管程、壳程的传热膜系数分别为700 m2

和10000 m2，钢导热系数为45 ，垢层热阻热损失忽略不计。

求：1、以内表面为传热面的总传热系数；2、管子根数及管长。

（12分）

解：1、1/[1/10000+0.0025×25/45×22.5+25/20×700]=513.5

m2（2分）

2、15000×1.76×（50-20）=792000220

（2分）

Δt1=130-20=110 Δt2=130-50=80 Δ（110+80）

/2=95

Δ220×103/513.5×95=4.51m2

（2分）

每根流量=0.5×3.14×0.022×858/4×3600=484.94 （2分）

管子根数15000/484.94=30.9根取31根

（2分）

每根管长4.51/3.14×0.025×31=1.85m （2分）

4、用一套管换热器将2000的甲苯饱和蒸气（110）冷凝为饱

和液体，甲苯的气化热为363。冷却水于16及5000的流量进

入套管内管（内径50）作强制湍流流动，其传热膜系数为

1740(m 2 K)。水的比热可取为 4.19()，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。

（1）求冷却水的出口温度及套管管长。

（2）由于气候变化，冷却水的进口温度升高到25，试计算换热器的热负荷变化（以%表示）。忽略物性参数的变化。

（3）冷却水温度升高后，有人建议将冷却水流率加倍，问此时的热负荷、冷却水出口温度与未升高时相比如何，计算出热负荷增加或减少的百分数。

解3：

（1） = (t21)

t2 t1=20003631000/(5000 4.191000)+16=50.65

1740(m 2 K)

20003631000/3600=2.01105w

t1=110-16=94t2=110-50.65=59.35t1/t2<2

(t1+t2)/2=(94+59.35)/2=76.8

= i

2.01105/(17400.0576.8)=9.6m

(2) 0.059.6=1.5m2

Q’= (t’2’1)= t’m [( t’1)+ ( t’2)]/2

5000 4.191000/3600(t’2-25)=1740 1.5[2110-25- t’2]/2

t ’2=56.1

验算：

t 1=110-25=85 t 2=110-56.1=53.9 t 1/t 2<2

故温升后热负荷：

Q ’=

(t ’2’1)= 5000 4.191000/3600(56.1-25)=1.81

105w （’）(2.01

105-1.81105)/2.01105=9.9% 热负荷减少了9.9%.

(3) ’(W ’)0.8=20.8=1.74

’1.74

1740=3027.6 (m 2 K) K ’=’3027.6 (m 2 K)

第三问的答案应为：

Q ’’= K ’A t ’’2 (t ’2-25) 其中：2195225110222t t t m '-=-'-?=''? 根据给出数据算得：t ’252.8℃

所以C t t o m 1.712

8.5219521952=-='-=''? Q ’’= K ’A t ’’m =3027.6

1.571.1=3.23105

w W ’(t ’2’1)= (t 21) 2 (t ’2-25) (50.65-16)

t ’2=42.3

t 1=110-25=85 t 2=110-42.3=67.7

t 1/t 2<2

t ’’(t 1+t 2)/2=76.4

Q ’’= K ’A t ’’m =3027.6 1.576.4=3.47105w

(’’)(2.01105-3.47105)/2.0110572.6%

热负荷增加了72.6%.

5、一立式换热器规格如下：管长3m ，管数30根，管径为 φ25×2.5，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却2饱和蒸气，使之从饱和温度46 ℃ 降至10 ℃，走管外，其流量0.07，其冷凝潜热为356，比热容为1.05(℃) 。水走管内，且与2呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ℃ 和30℃。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为K 1=200(m 2

·℃)

和K 2=100 (m 2

·℃)。问此换热器是否合用？

分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热

速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积A 1和冷却段所需面积A 2，而A 1、A 2的求得又须以Δ1、Δ2为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t 。

解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积： 2

007.73025.014.330m L d n A =???==π

（2）求所需的传热面积

① 冷凝段与冷却段的传热量

kW r W Q 9.2435607.0=?=?=

()()kW T T c W Q s P h h 2065104605.107.022=-?=-= ②两段的平均温差 总传热量：kW Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+=

冷却水用量

()()s

kg t t C Q

W c p c /263.053018.45

.2712=-?=-= 冷却水离开冷却段的温度 2水

冷却

冷凝K 1

K 2

4.718.4263.06

5.2521=?+=+=C p C C W Q t t ℃ 冷凝段的平均温差

4646→℃ 6.384.71630←℃ 4.16166.38ln 166.381=-=?m t ℃

冷却段的平均温差

4646→℃ 556.384.7←℃ 4.1656.38ln 56.382=-=?m t

③所需传热面积

冷凝段

2311184.47.25200109.241m t K Q A m =??=?= 冷却段 2

3

22261.14

.161001065.22m t K Q A m =??=?= 22145.661.184.4m A A A =+=+='

A>'A ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。

6、将流量为2200的空气在蒸汽预热器内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。

分析：由传热基本方程m Q KA t =?着眼考虑：空气流量增加20%而进出口温度不变，即Q 增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K 接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有Δ及A 。 解： 空气蒸汽αα>>Θ ，又管壁较薄可忽略其热阻

空气α≈∴K [[]]4.08.024.08.04/023.0Pr Re 023.0r P d

Ws d d d ?==ρπρλα?空气

2

水

在物性不变的前提下

8.18.01d W C A =空气α (a)

Θ ()m m t dL n t A K Q ?≈??=πα

由题意，n 为常数

将∴（a ）式代入：8.08.02d L t W C Q m A ???= （b ）

（a ）、（b ）二式中1C 、2C 均为比例系数。

设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b ）式： 12

12128.021128.08.0211

28.0122.1m m m m A A t t d d L L t t d d L L W W Q Q ?????? ??=?????? ?????? ??????????=

已知：=1

2Q Q 1.2

(b)

比较（a ）、（b ）二式得

将已知数据代入

∴ 增加冷凝量为

即蒸气冷凝量增加了64％。此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。

2110010012ln ‘‘’t t t t A K ---=’K t K t t t t m

2

110010012ln 2--=?-0604.05.679092)3035(148310030100ln 2=??-=--‘t C

1.342?=‘t 64.13035)301.34(2)()(21

212=--?=--==t t C W t t C W Q Q W W c p c c p c ‘‘‘

由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍

后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由2't 与2t 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管内对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管内对流传热系数增大到原来的0.82 1.74=倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管内对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。

7、在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍

试估算Ｑ/?将如何变化？

解：（1） a 蒸汽》a 空气 \K ? a 空气

由 Q Δ

得 A A K t m ?≈?=?空气α μμ

ρ

dG

du = 由上可知，当压强加倍后，管内空气的r ，u 将有所改变，

具体说r 增大 u 减少，但质量流速G = u r 不变。即μdG 不变。

又 λμ

p c 不变

∴ a 不变

∴ Δ亦不变化

（2）传热管数目加倍。

传热管数目加倍，则传热面积A 加倍；但流通面积增大1

倍后，流速相应减少1倍，管内对流传热系数减至原来

574.05.080=。倍。

∴ 15.12574.0//121212=?=?=??A A t Q t Q m m αα）（）（

8、平均温度为270℃的机油从一φ108×6的钢管中流过。已

知油对管壁的对流传热系数为340(m 2·℃)，大气温度为12℃。

试求：(1)每米管长的热损失；(2)若管外包以导热系数为0.045(m ·℃)，厚度为20的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？