化工原理传热部分模拟试题及答案
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（ ）CA 、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、ＦＡ、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 、EA 、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：AA 、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≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln 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（ ）。
化工原理 第三章传热习题答案
第三章 传热习题一、 填空题1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。
在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（ ），第二层与第三层的界面温度变（ ）。
答：变小，变小。
2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（ ），冷凝传热量（ ）。
答：减小，增加。
冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小； 冷凝传热量与温差的3/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。
3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（ ）。
答：下降4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（ ）。
答：越小5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（ ）倍。
答：156．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸腾传热系数α越（ ）。
答：多，大7．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/（m 2．℃）。
如果流量和物性不变，改用内径为30mm 的圆管，其对流传热系数变为（ ）W/（m 2．℃）。
答：612α=0.023nr P d8.0Re λ=0.023d λn S d W d Pr 4/8.02⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡μρρα∝8.0)21(1⨯-+-d =8.1-dαα'=8.12030-⎪⎭⎫⎝⎛=0.482α'=0.482α=0.482⨯1270=612W/(2m ·℃)8.某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm ，测得其对流传热系数为α，现将管内径改为27mm ，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。
⑴若液体的流速保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.9417倍；⑵若液体的质量流量保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.5826倍； 知： mm m d 20020.0== mm d 27=求： 12αα解：(1) 由 12u u =，np c du d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=λμμρλα8.0023.0 得 9417.020*******.08.0122118.0128.0212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d d d d d d d d αα(2) 由 12W W =，uA V W ρρ==得 1122A u A u =，22112⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u所以()()8.02218.012218.011222118.01128.02212⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d dd d d d u d u d d d d u d d u d αα5826.027208.18.1216.1218.01221=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=d d d d d d d d9.在一内钢管为φ180⨯10mm 的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100︒C 冷却到60︒C ，其平均比热为2380J/(kg ⋅K)。
传热学考试模拟题(含答案)
传热学考试模拟题（含答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、单程转化率指( )A、目的产物量/参加反应的原料量×100%B、目的产物量/进入反应器的原料总量×100%C、目的产物量/生成的副产物量×100%D、参加反应的原料量/进入反应器的原料总量×100%正确答案：D2、在选择化工过程是否采用连续操作时，下述几个理由不正确的是( )A、反应速率极慢的化学反应过程B、工艺成熟C、一般年产量大于4500t的产品D、操作稳定安全正确答案：A3、两流体所作逆流的换热器是( )A、套管式换热器B、浮头式换热器C、U型管式换热器D、板翅式换热器正确答案：A4、在列管式换热器操作中，不需停车的事故有( )A、自控系统失灵B、换热器列管穿孔C、换热器结垢严重D、换热器部分管堵正确答案：A5、旋涡泵常用的调节方法是( )A、改变泵的转速B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、安装回流支路，改变循环量的大小正确答案：D6、当燃料对比价格≥1，传热温差在( )范围内时，传递单位热量总费用与传热温差成反比。
B、0~20C、0~40D、0~30正确答案：B7、当固定床反应器操作过程中发生超压现象，需要紧急处理时，应按以下哪种方式操作( )A、降低反应温度B、通入惰性气体C、打开出口放空阀放空D、打开入口放空阀放空正确答案：C8、化工生产要认真填写操作记录，差错率要控制在( )以下。
A、5‰B、2%C、1.5‰D、1%正确答案：C9、化工过程中常用到下列类型泵：A.离心泵 B.往复泵 C.齿轮泵 D.螺杆泵。
其中属于正位移泵的是( )。
A、A，B，B、B，C，C、A，D、A正确答案：B10、下列烃类裂解时，乙烯收率由高到低的次序是( )A、烷烃＞单环芳烃＞环烷烃＞多环芳烃B、环烷烃＞单环芳烃＞烷烃＞多环芳烃C、烷烃＞环烷烃＞单环芳烃＞多环芳烃D、环烷烃＞烷烃＞单环芳烃＞多环芳烃正确答案：C11、以下是内插物管换热器使用较广泛的管内插件。
化工原理模拟题(带答案和解)
化工原理传热部分模拟试题及答案一填空(1) 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 侧的对流传热系数，而壁温接近于 侧流体的温度值。
(2) 热传导的基本定律是 。
间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 （大、小）一侧的α值。
间壁换热器管壁温度t W 接近于α值 （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、小），其两侧的温差愈 （大、小）。
(3)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 ，其两侧的温差愈 。
(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 ，减少热阻的最有效措施是 。
(5) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻 ，各层导热速率 。
(6) 传热的基本方式有 、 和 三种。
热传导的基本定律是⎽⎽⎽ ⎽其表达式为⎽⎽⎽⎽⎽。
(7) 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 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 倍。
（设条件改变后仍在湍流范围）(8) 导热系数的单位为 ，对流传热系数的单位为 ，总传热系数的单位为 。
二、选择1 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 倍。
A 1.149B 1.74C 2D 不定2 一定流量的液体在一φ25×2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数αi =1000W/m 2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm 的直管，则其α将变为 。
A 1259B 1496C 1585D 16783 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 的准数。
化工原理传热大题
23、在单程列管式换热器内，用130℃的饱和水蒸汽将某溶液由20℃加热到60℃，单管呈列管换热器由100根∅25mm×2.5mm，长为3m的钢管构成，溶液以每小时100m3的流量在管内流过，蒸汽在管外冷凝。
试求：（1）总传热系数K；（2）溶液对流给热系数α1和蒸汽冷凝对流给热系数α2；（3）若溶液的质量流量增加到m s2′，m s2′m s2=x⁄，1<x<2（m s2为溶液原来的质量流量）在其他条件不变的情况下，试通过推导说明次换热器能否满足要求（α2可视为不变）已知在操作条件下溶液的密度为1200kg/m3，黏度为0955mPa.S，比热容为3.3KJ/kg.℃，热导率为0.465 W/kg.℃，管壁热阻、污垢热阻和热损失忽略不计。
★★★★★【答案解析】解：（1）换热器的总传热量Q=m s2c p2(t2−t1)=(100×12003600⁄)×3300×(60−20)=4.4×106 W∆t m=t2−t1lnT S−t1T S−t2=60−20ln130−20130−60=88.5 ℃A=nπd2l=100×3.14×0.025×3=23.6 m2所以总传热系数KK=QA∆t m=4.4×10623.6×88.5=2107 W m2.℃⁄（2）由管内溶液可知，其流速u=V S20.785d12n0=1003600⁄0.785×0.022×100=0.885 m s⁄R e=d1uρμ=0.02×0.885×12000.955×10−3=2.224×104（>104，为湍流）P r=c pμλ=3.3×103×0.955×10−30.465=6.78所以管内溶液给热系数α1α1=0.023λd1Re0.8Pr0.4=0.023×0.4650.02×(2.224×104)0.8×6.780.4=3454 W m2.℃⁄以管外表面为基准面，所以1 K =1α1×d2d1+1α2代入数据得1 2107=13454×2520+1α2所以α2=8872 W m2.℃⁄（3）当流量增加时，则增加后该流体仍然为湍流所以由公式α1=0.023λd 1Re 0.8Pr 0.4=0.023λd 1(d 1uρμ)0.8(c p μλ)0.4即α1‘α1=(u ′u)0.8=(m s2′m s2)0.8=x 0.8 所以K ′=(1α1′×d 2d 1+1α2)−1=(13454x0.8×2520+18872)−1=8872x 08x 08+3.211原工况m s2c p2(t 2−t 1)=KA∆t m新工况：T S 、t 2、t 1不变，所以∆t m 不变m s2′c p2(t 2−t 1)=K ′A ′∆t m由上述两式得m s2′m s2=x =K ′A ′KA =8872x 082170(x 08+3.211)A ′A整理得A ′A =x +3.211x 0.24.211因为1<x <2，所以4.211<x +3.211x 0.2<1+3.211×20.2A ′A>1 此时所需的传热面积要大于原工况（设备的传热面积）的传热面积，所以次换热器不能满足要求24、某列管换热器有33根∅19×2mm 的管子，管长为3 m 。
化工原理考试题答案(传热)
化工原理考试题答案一.填空题1. R >R >R Q =Q =Q2. 1/K =1/α +bd/λd +1d /α d ；946(w.m .K )3. F1=127×4π×0.038=60.6mF2=127×4π×0.032=51.1m4. 提高壳程流体的流速, 使壳程对流传热系数提高, 园缺形（弓形）,园盘和环形二.选择题1. A. C.2. A∵mc(t -t ）=KA△tmc(t -t ）=KπdL{[（T-t ）-（T-t ）]/[ln(T-t ）/（T-t ）]} 上式可简化为mc/K πd =L/[ln（T-t ）/（T-t ）此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln（T-t ）/（T-t ）也增大一倍，而T，t 均恒定，故t 必增大四.问答题1. 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。
则此时给热系数较小。
当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。
所以流体的传热，多在湍流情况下进行。
2. 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. 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。
在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。
炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。
五.计算题1. 按多层圆筒导热ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ）＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））将ｒ ＝0.06m,ｒ ＝0.055m，ｒ ＝0.06＋δλ ＝0.07w/(m·K),λ ＝45w/(m·K)，ｑ ＝60w/mt ＝110℃,t ＝20℃代入上式60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ /0.06)/(2π×0.07))=90/(0.00031+(lnｒ +2.813)/0.4398)解得ｒ ＝0.116m,δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm注：本题可简化不计管壁热阻。
传热学模拟考试题与参考答案
传热学模拟考试题与参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、非烃化合物中，含( )化合物最难被加氢。
A、OB、NC、S正确答案：B2、流体流量突然减少，会导致传热温差( )。
A、变化无规律B、下降C、升高D、始终不变正确答案：B3、聚合物主链中的取代基有规律的交替排列在中轴分子链的两端的聚合物，称( )A、定向聚合B、本体聚合C、间规聚合D、无规聚合正确答案：C4、会引起列管式换热器冷物料出口温度下降的事故有 ( )A、冷物料泵坏B、热物料泵坏C、热物料流量太大D、正常操作时，冷物料进口管堵正确答案：B5、齿轮泵的流量调节可采用( )A、旁路阀B、出口阀C、进口阀D、都可以正确答案：A6、在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走( )，蒸汽流动方向（）A、管程B、壳程C、管程D、壳程正确答案：D7、换热器折流板间距最小为( )mm。
A、100B、50C、20D、80正确答案：B8、若被输送的流体黏度增高，则离心泵的压头( )A、降低B、提高C、不变正确答案：A9、对流传热膜系数的单位是( )A、W/（m·℃）B、W/（m2·℃）C、J/（m2·℃）D、J/（S·m·℃）正确答案：B10、以乙烯为原料经催化剂催化聚合而得的一种热聚性化合物是( )A、PB、PC、PVCD、PP正确答案：B11、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、气体走管内，气体串联逆流操作B、气体走管外，气体串联逆流操作C、气体走管外，气体并联逆流操作D、气体走管内，气体并联逆流操作正确答案：B12、不属于换热器检修内容的是( )A、清扫管束和壳体B、管束焊口、胀口处理及单管更换C、检查修复管箱、前后盖、大小浮头、接管及其密封面，更换垫片D、检查校验安全附件正确答案：D13、下列换热器中，总传热系数量大的是( )。
化工原理传热习题及答案
化工原理习题及答案第五章传热姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（6分）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,λ=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。
(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1140w2.（6分）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120mm, λ=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。
(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1000w3.（6分）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150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。
(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s,此时传热系数α=_____________.***答案*** α=0.023(λ/d)Re Prα=3.81(kw.m.K)5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s,此时传热系数α=________________.***答案*** α=0.023(λ/d)Re Prα=5.26(kw.m.K)6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。
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化工原理传热部分模拟试题及答案一填空(1) 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。
(2) 热传导的基本定律是傅立叶定厂。
间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻小(大、小)一侧的：•值。
间壁换热器管壁温度t w接近于:値大(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)。
(3) 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。
(4) 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。
(5) 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。
⑹厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b i>b2>b3，导热系数在稳定传热过程中，各层的热阻R > R 2 > R 3,各层导热速率Q = Q 2 = Q 3。
(7) 物体辐射能力的大小与黑度成正比，还与温度的四次方成正比。
(8) 写出三种循环型蒸发器的名称中央循环管式、悬筐式、外加热式。
(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾三个阶段。
实际操作应控制在泡核沸腾。
在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而增加。
(10) 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一傅立叶定律-a其表达式为___dQ= - ds 一 ___。
cn(11) 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)(12) 导热系数的单位为W/ ( m「C) _____ ，对流传热系数的单位为W/ ( m「C) ，总传热系数的单位为w/ ( m・C)___________ 。
二、选择1已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度—D—耐火砖的黑度。
A 大于B 等于C不能确定 D 小于2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20C升至80C，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 1.149B 1.74C 2D 不定3 一定流量的液体在一25 x 2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数:i=1000W/m i - C；如流量与物性都不变，改用一19x 2mm的直管，则其：•将变为 D 。
A 1259B 1496C 1585D 16784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3'。
) o (T -T o )q o2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m 直径为©25x 2mm 水以0.7m/s 的流速在管内流过，并从17C 被加热到37C 。
流量为1.25kg/s 、温度为72C 烃的饱和蒸气在管外冷凝成 同温度的液体。
烃蒸气的冷凝潜热为 315kJ/kg 。
已测得：蒸气冷凝传热系数:0=800W/(m 2-°C ), 管内侧热阻为外侧的 40%污垢热阻又为管内侧热阻的 的传热面积(外表面为基准)；(2)换热管的总根数； 管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg -C )]解： (1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准)由题意知，水以 0.7m/s 的流速在管内流过，欲求5在蒸气一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6在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为 50C ，现因某种原因，两者的温度各升高100C ，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该—A 减小B 增大C 不变7在单效蒸发器中，将某水溶液从 14%连续浓缩至30% , 度为96.2C,有效传热温差为 11.2C,二次蒸气的温度为 D C 。
11.2原料液沸点进料，加热蒸汽的温75.4 C,则溶液的沸点升高为 B 20.8 A8为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用— A 并流加料 、计算B 逆流加料C 85C 平流加料9.6 B —流程。
D 双效三体并流加料1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。
已知：R o ______ 球体半径，m ； T o球体表面的恒定温度，C ； q o3每单位球体体积在单位时间内所产生热量，J/(m h)；球体材料的导热系数， J /(m h C)。
解:球体积V 二r 3,球表面积3根据傅立叶热传导公式:4 r 33q o「A 生一o 4十史drdr所以rdrSt q o积分上式得:rrdr- 3 ^"o T o-—T dt q 。
1(R o 22-r70%试核算：(1 )换热器每程提供(3)换热器的管程数。
[计算时可忽略 ,S ；S,需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。
两流体交换的热量为：Q =Whh =1.25 315 = 394kw又Q =W c C pc (t 2 -tj ， C pc 二 4.18kJ / kg C ，2S 一 d o ln^i =0.025 20 3 - 4.71m(2)换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。
则任务所需的传热外表面积为:(2)换热器的管程数。
Q C pc (t 2-t l )394 4.18 (37 -17 )^4.713 kg / s单管内水的流量为: W c1d 2u = 0.785 0.0212 0.7 1000 = 0.2423kg / s4每程所需管子数为: nr% =4.713=19.5W c1 0.2423取每程管子数为20，则每程所能提供的传热外表面积为:由题给数据,1 10.40.7 0.4 ) 800800't m"迸2(72一17)一(72 -37)= 44.25 cl4t 2In 72」7 72-37换热管总根数为:S oS o Q Ko£-二d 。
InS o394 218.7m0.4762 44.2518.7 = 79.4■ d o l ■: 0.025 3KQ = K o S o t m 二 476.2W /m 2 C0.410.7 0.4 1 )«o«o由题意管程数为:N t—4 n i3在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为 20 C 和110C 。
在 换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为 45C 和40C ，使用一年后，由于污垢 热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至 38C ，试 求：（1）空气出口温度为多少？（ 2）总传热系数为原来的多少倍？（ 倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（ 却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？ 解： 使用初期 3）若使冷却水加大 :•水>>:•空气） ⑷冷 使用一年后 110 C 40 11045 C --------20 38 （1）空气出口温度T 2 题意可得：使用初期 Q =W c C pc (t 2 7) =W h C ph (T 1 -T 2)= KS t m (1) 使用一年后 Q =2W c C pc (t 2 —t 1)=W h C ph (T —T 2)= KSt m (2)两式相比（2）/（ 1），得 (110- = (38-20)/ 10_40厂 (45_20)则：T 2 =59.6 C（2）总传热系数K7K 65 'In20,T 1 _t 2InT 2 7(110 -38) -(59.2 -20)72 - 39.6 ln!^859.6-20 -54.2 C.72 In39.6方程⑵式/（1）式，得: (38 -20) (45 -20)54.2 38.2故-0.50%（3）冷热流体的出口温度 t 2 及 T 2一年后 Q'W c C pc (t 2 7) =W h C ph (T 1-T 2)= K St m(3) Q^2W c C pc (t 2 —t 1)=W h C ph (T 1 —T 2)= K S t m(4)方程（4）式/ （ 3），得:110-丁2 2(t 2 —20) K 1 (110 — t 2)-(T 2-20)110-59.6 一 38-20 _ ~K 542110-t ? InT 2 - 20In 归仝 T/-2054.2热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100 C ；冷方：为生垢液体升温，b =20 C ,t 2 = 60 C 。
（1）在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1 : 2。
问:a 那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；b 清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？ （2）在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。
问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析） 。
注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。
解：（1） a 垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取 决于热阻大的一方。
管程宜走生垢液体， 便于清洗，便于增大流速，可能减少垢层沉积在管 子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而 饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。
b 维持A ：tm 不变时：整理前半式的方程 t 2 =39.6 -0.179T 2(5)又因 二水■- 1由等比定理(110—T 2) -(t 2 -20)110-59.6 -9(110_t 2 ) _仃2 - 20)54.2In 归 T 2 -20整理得,t 2 =153-丁2(6)联立（5 ）和（6），可得:t 2 =29.4 C ，T 2 =57.5 C（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少?(110 - 29.4) - (57.5 - 20) ：m 一 110-29.4In 57.5-2080.6 -37.5,80.6 In37.5-56.3 CQQ= 56.354.2 =1.°44有一蒸汽加热器,清洗前传热量Q =W h = KA 心(1)(1)式与(2)式比较得：K J 2K所以-R s 迷=0.5=50%R 总1K(2)在操作中，调节生垢液体流量，企图减少垢层厚度来增加换热量，是不能满足的，因为 生垢液体以为湍流，再增加流量时，所增加的换热量决不能与所需要的热量相当，这时 会使出口温度下降。