化工原理—传热复习题讲诉
化工原理:传热习题(含答案)

第四章 传热一、填空题:1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上,应该将 材料包在内层,其原因是 , 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度2、厚度不同的三种平壁,各层接触良好,已知321b b b >>;导热系数321λλλ<<。
在稳定传热过程中,各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下,空气的粘度随温度降低而—————————— 。
解①R 1>R 2>R 3 , Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、①物体辐射能力的大小与 成正比,还与 成正比。
②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段,操作应控制在 。
因为40100⎪⎭⎫⎝⎛==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ,E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ,折流挡板的形状有 等。
②多层壁稳定导热中,若某层的热阻最大,则该层两侧的温差 ;若某层的平均导热面积最大,则通过该层的热流密度 。
解①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②最大 , 最小 5、①在确定列管换热器冷热流体的流径时,一般来说,蒸汽走管 ;易结垢的流体走管 ;高压流体走管 ;有腐蚀性液体走管 ;粘度大或流量小的流体走管 。
①外, 内 ,内 , 内 , 外 6、①在一卧式加热器中,利用水蒸汽冷凝来加热某种液体,应让加热蒸汽在 程流动,加热器顶部设置排气阀是为了 。
②列管换热器的管程设计成多程是为了 ;在壳程设置折流挡板是为了 ; 解 ①壳程 , 排放不凝气,防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α , 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁wt 接近α 侧的流体温度;总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。
②对于间壁式换热器:mt KA t t Cp m T T Cp m ∆=-=-)()(122'2211'1等式成立的条件是 、 、 。
化工原理—传热复习题讲诉

一、选择题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;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;C2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。
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;A、C、D ;B、E、F3、影响对流传热系数的因素有()。
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;A、B、C、D、E4、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()。
A、② >④迢>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D5、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()。
A、③ >④辽>②;B、④〉③迄>①;C、③〉④边>①;D、③迄>④>①;①空气流速为30m/S时的a;②水的流速为1.5m/s时的a;③蒸汽滴状冷凝时的a;④水沸腾时的a;C6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;B7、关于辐射传热,下述几种说法中错误的是()oA、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;A8、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、5%;B、6%;C、7%;D、8%;A9、某套管换热器由?108 x 4mm和?55 x 2.5mm钢管组成,流体在环隙间流动,其当量直径为()mm。
化工原理 第四章 传热-例题

t2 −t1 30−15 = 0.176 = P= T −t1 100−15 1
T −T2 100−40 R= 1 = = 4.0 t2 −t1 30−15
查 附 22,ϕ∆t = 0.92 图 录
∴∆tm =ϕ∆t ∆tm,逆 = 0.92×43.7 = 40.20C
又冷却水终温提到350C, 逆流时: 100 →40
35← 35 ←15 65 25
65−25 ∆ m,逆 = t = 41.90C 65 ln 25
解: (1)求以外表面积为基准时的传热系数 取钢管的导热系数λ=45W/m·K, 冷却水测的污垢热阻Rs1=0.58×10-3 m2·K/W CO2侧污垢热阻Rs2=0.5×10-3 m2·K/W 则:
1 1 bd1 d1 1 d1 = +R1 + +R 2 + s s K α d2 α2 d2 λdm 1
100→40
30 ← 15
70 25
t t ∆ 2 −∆ 1 70−25 = t ∴∆ m,逆 = = 43.70C 70 t ∆2 ln ln 25 t ∆1
并流时:
热流体 : 100→40 冷流体 :
15→30
85 10
∆t2 −∆ 1 85−10 t 0 ∆ m,并 = t = ∆2 t 85 = 35 C ln ln ∆1 t 10
解:此题为单层圆筒壁的热传导问题。 已知条件: 蒸汽导管外表面的半径 r2=0.426/2=0.213m = 温度 t2=177℃ 保温层的外表面的半径 r3=0.213+0.426=0.639m + = 温度 t3=38℃ 由:
t 2 − t3 Q= ln r3 r2 2π l λ
可得每米管道的热损失为:
化工原理传热复习讲解

n' n
d d'
2
u' u
nd 2 n 'd '2
2
'
u '0.8 d
0.2
u
d
'
2
Α‘=2200 W/(m2·K)
(3)换热面积为原来5倍,换热管尺寸不变,换热管根数应为原来5倍,流通截面积 为原来5倍,流速只有原来的1/5,雷诺数也只有原来1/5为2000,层流,此时传热系 数计算公式发生了变化,计算结果为传热系数只有原来的1/10。
查得 46 10 28℃ 时
2
Q ms1r ms1c p146 10 29.3 2.89 32.19kW
c p1 0.963kJ / (kg K)
为求A1、A2就应求出两段交界处冷却水温度
ms2c p2 32 5 Q
t 32 Q1 32 29.3 7.45℃
作业题
化工原理
24、单程列管换热器,内有37根25mm2.5mm、 长3m的换热管。今拟采用此换热器冷凝并冷却 CS2饱和蒸汽,自饱和温度46 oC冷却到10 oC , CS2在壳程冷凝,其流量为300kg/h, 冷凝潜热 为351.6kJ/kg。冷却水在管程流动,进口温度为 5 oC ,出口温度为32 oC ,与CS2冷凝液逆流流 动。已知CS2冷凝段和冷却段的总传热系数分 别为K1=291,K2=174。问此换热器是否适用? (传热面积A及总传热系数均以外表面积计)
传热面积增加5倍,传热系数(该换热器取决于管程)减小为1/10,新换热器不 仅不能使水的出口温度提高,反而会使其降低。
传热复习题讲解

传热一、填空题:1.工业上冷热流体间的传热方式有_______、_______、______。
答案:间壁式蓄热式直接混合式2.热量传递的方式主要有三种: ______、________、_______。
答案:热传导热对流热辐射3传导传热的傅立叶定律表达式为____,其符号各代表_______,_____和______。
答案:dQ/dτ=-λAdt/dδ,dQ/dτ表示单位时间传递的热量,-表示温度向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和dt/dδ表示温度梯度。
4. 影响给热系数α的因素有________。
答案:流体种类、流体性质、流体流动状态和传热壁面的几何尺寸5. 由多层等厚度平壁构成的传热壁面, 若某层所用材料的导热系数越大,则该壁面的热阻就越_______,其两侧的温度差越______。
答案:小小6. 定态导热是指______不随时间而改变。
答案:传热系统中各点的温度仅随位置变7. 影响传导传热系数的因素有__________。
答案:物质种类和组成,物质的内部结构和物理状态、温度、湿度、压强等8.牛顿冷却定律公式为_____, 其符号各代表______、_____和______。
答案:Q=αA(T-t w), Q表示传热速度、α表示传热系数、A表示对流传热面积、T表示热流体主体平均温度和t w表示为低温流体壁面温度。
9.在包有二层相同厚度但导热系数不同的保温材料的圆形管道上,应该将____材料放在内层,道理是______,_____。
答案:导热系数小的减少热损失降低壁面温度10.在多层平壁定态导热中,通过各层的传热速率____________答案:相等。
11. 在流体与固体壁面间发生的对流传热中,热阻主要集中在_________。
答案:滞流内层中12.在热交换过程中,两侧流体的相互流向有________。
答案:并流、逆流、折流、错流13.多层壁面导热的总热阻等于________。
答案:多层热阻之和14. 在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,传热管的壁面温度接近_______气(或汽)的温度,总传热系数K接近______气(或汽)的对流给热系数.答案:蒸气空气15. 强化传热的方法之一是提高K值. 要提高K值,则应改善对流给热系数______的一侧的传热条件(给热系数小的还是大的)答案:提高给热系数较小一侧的给热系数。
化工原理传热典型例题题解

不计热损失,求所测材料导热系数的近似值λ’ 、准确值λ、相对误差。
解: (1)近似值λ’
q t1 t 2
q Q 40 3 W 3 . 54 10 A 0.785 0.12 2 m2
'
q ' t1 t 2
(2)准确值λ
q
Hale Waihona Puke 2 air air
w 14.4 2 o m C
3
w 100 20 397 m
加保温材料之后
Q' L t1 t4 r 1 2 3 r 1 r 1 2 1 1 1 ln 1 ln 1 ln 1 2 1 r1 2 2 r1 1 2 3 r1 1 2
解:
Q L
Q L
t1 t 3 r1 1 r1 1 2 1 1 ln ln 2 1 r1 2 2 r1 1
350 100 1 20 5 1 20 5 30 ln ln 2 3.14 16 20 2 3.14 0.2 20 5 w 397 m
2)若保持其它条件和流量不变,流通管的管内径 d 减小1倍, 变为原来的多少倍? 一定要考虑到流速的变化.
u2 d 1 u1 d 2
2
d1 d1 2
4
2
u2 2 4 0.8 21.6 u1 1.8 2 0.2 0.2 0.2 1 d2 2 1 d 1 2
T '20 ln T '80
Q 69.6o C AK '
60 69.6 T '20 ln T '80
化工原理习题4传热复习资料

2-1-2 某工业炉壁由下列三层依次组成(如图所示),耐火砖的导热系数λ1 =1.05 W/(m·℃),厚度为0.23m ,绝热层导热系数λ2=0.144 W/(m·℃);红砖导热系数λ3=0.94 W/(m.℃),厚度为0.23 m 。
已知耐火砖内侧温度t 1 =1300℃,红砖处侧温度为50℃,单位面积的热损失为607 W/㎡。
试求:①绝热层的厚度;②耐火砖与绝热层接触处温度。
【答:δ2=0.23m,t 2=1167℃】所以t 2=1167℃所以t 3=198.5℃所以2-1-14 在一套管换热器中,内管为ф57×3.5的钢管,流量为2500㎏/h,平均比热容为2.0kJ/(㎏·℃)的热液体在内管中从90℃冷却为50℃,环隙中冷水从20℃被加热至40℃,已知总传热系数为200 W/(m 2·℃),试求:①冷却水用量,㎏/h;②并流流动时的平均温度差及所需的套管长度,m ; ③逆流流=50.5动时平均温度差及所需的套管长度m 。
【答:① Wc=2396㎏/h; ②△tm 并=30.8℃,l并=50.5 m ;△tm 逆=39.2℃, l逆=39.6 m 】 (1)所以冷流体的流量Ws=0.655kg/s=2396kg/h (2)(3)2/607m W t A Q =⋅∆=δλ221121/60723.005.1)1300()(m W t t t A Q =⨯-=⋅-=δλ233343/60723.094.0)50()(m W t t t A Q =⨯-=⋅-=δλ222232/607144.0)5.1981167()(mW t t A Q =⨯-=⋅-=δδλm23.02=δSJ C Q /1056.5)5090(200036002500T W 4S ⨯=-⨯⨯=∆⋅⋅=热流体热流体SJ t C Q /1056.5)2040(4174W W 4S S ⨯=-⨯⨯=∆⋅⋅=冷流体冷流体冷流体8.3010ln 1070=-=∆m t 2402.98.302001056.5m t K Q A m =⨯⨯=∆=m d A l 4.50057.014.302.9=⨯==π2.393050ln 3050=-=∆m t 2409.72.392001056.5m t K Q A m =⨯⨯=∆=m d A l 6.39057.014.309.7=⨯==π2-1-18 某厂似用100℃的饱和水蒸气将常压空气从20℃加热至80℃,空气流量为8000㎏/h。
化工原理 第四章 传热 复习题

7、有一碳钢制造的套管换热器,内管直径为 、有一碳钢制造的套管换热器, φ89mm×3.5mm,流量为 × ,流量为2000kg/h的苯在 的苯在 内管中从80℃冷却到50℃ 内管中从 ℃冷却到 ℃。冷却水在环隙 从15℃升到 ℃。苯的对流传热系数 ℃升到35℃ αh=230W/(m2·K),水的对流传热系数 ),水的对流传热系数 ( ), αc=290W/(m2·K)。忽略污垢热阻。试求: )。忽略污垢热阻 ( )。忽略污垢热阻。试求: 冷却水消耗量; ①冷却水消耗量;②并流和逆流操作时所 需传热面积; 需传热面积;③如果逆流操作时所采用的 传热面积与并流时的相同, 传热面积与并流时的相同,计算冷却水出 口温度与消耗量, 口温度与消耗量,假设总传热系数随温度 的变化忽略不计。
4、热量传递有三种基本方式,其中描述传导 、热量传递有三种基本方式, 定律。 传热的定律是 定律。 A.牛顿冷却定律 B.傅立叶定律 . . C.菲克定律 D.分配定律 . .
5、有一单程列管换热器,传热面积为5m2, 、有一单程列管换热器,传热面积为 由φ25mm×2.5mm的管子组成。用初温为 × 的管子组成。 的管子组成 25℃的水将机油由 ℃的水将机油由200℃冷却至 ℃冷却至100℃,水 ℃ 走管内,油走管间。 走管内,油走管间。已知水和机油的质量 流量分别为1200kg/h和1400kg/h,其比热容 流量分别为 和 , 分别为4.2 kJ/(kg·℃)和2.0 kJ/(kg·℃); 分别为 ( ℃ ( ℃ 水侧和油侧的对流传热系数分别为1800W/ 水侧和油侧的对流传热系数分别为 (m2·℃)和200W/(m2·℃)。两流体呈 ℃ ( ℃)。两流体呈 逆流流动,忽略管壁和污垢热阻, 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用? 损失。试校核该换热器是否合用?
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一、选择题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;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;C2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。
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;A、C、D;B、E、F3、影响对流传热系数的因素有( )。
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;A、B、C、D、E4、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()。
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D5、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()。
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30m/S时的a;②水的流速为1.5m/s时的a;③蒸汽滴状冷凝时的a;④水沸腾时的a;C6、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;B7、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;D、物体的温度不变,其发射的辐射能也不变;A8、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、5%;B、6%;C、7%;D、8%;A9、某套管换热器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm钢管组成,流体在环隙间流动,其当量直径为()mm。
A、53;B、45;C、50;D、58;B10、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、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A11、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()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;C12、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℃。
B13、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。
A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t1,t2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;;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、cp 这4个物性参数中,若值大,对流传热系数就增大;若值大,对流传热系数就减小。
答案: λ、ρ、cp ;μ8、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:19、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10、工业上常见的载热体加热剂有、、热水、联苯混合物,熔盐(KNO353%,NaNO240%, NaNO37%)等。
答案:饱和蒸汽;烟道气11、工业上常见的载热体冷却剂有冷水、、等。
答案:空气;冷冻盐水12、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13、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、蓄热式换热三、计算题1、某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成,它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃),0.16 W/(m·℃)和0.92 W/(m·℃),耐火砖和绝热转厚度都是0.5m,普通砖厚度为0.25m。
已知炉内壁温为1000℃,外壁温度为55℃,设各层砖间接触良好,求每平方米炉壁散热速率。
2、在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。
绝热层的导热系数为0.08 W/(m·℃),已知蒸汽管外壁150℃,要求绝热层外壁温度在50℃以下,且每米管长的热损失不应超过150W/m,试求绝热层厚度。
3、Φ38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。
为了减少热损失,在管外保温。
第一层是50mm厚的氧化锌粉,其平均导热系数为0.07 W/(m·℃);第二层是10mm厚的石棉层,其平均导热系数为0.15 W/(m·℃)。
若管内壁温度为180℃,石棉层外表面温度为35℃,试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度?4、有一外径为150mm的钢管,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λ2/λ1=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。
5、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·℃),水蒸气冷凝给热系数为104 W/(m·℃)。
管子规格为φ35×2mm钢管。
试分别计算Ki和K0,并计算各项热阻占总热阻的分率。
6、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155℃和20℃。
已知逆流操作时,柴油出口温度50℃,原油出口60℃,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?t T t T t t C W T C W t C W T C W Q Q C W KS t KS Q C t C W C W tC W T C W Q Q m pc c ph h pc c ph h c h ph h m m pc c ph h pc c ph h ch ''2'2'2'2''2'20)/(135ln /)](135[)20()155()1(862.14.56)30/95ln()3095()2060()50150(则并流时:则逆流时:解:---=∆-=-∆=∆==∴∆==-=∆-=-∆=∆=7、一套管换热器,冷、热流体的进口温度分别为55℃和115℃。
并流操作时,冷、热流体的出口温度分别为75℃和95℃。
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。
8、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,测得炉膛的内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。
为了减少燃烧炉的热损失,在普通砖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?C t C T t T t T T t T t t t t t T t T t t T t C W T C W C W KS t KS Q Ct C W C W C W C W tC W T C W Q Q m pC C phh ph h m m pC C ph h pC C ph h pC C ph h c h 0'20'2'2'2'2'2'2'2'221'21'22'21'2'2'2'203.767.9355115]2/)(30[55.01152/)(302/)(11555551155511555.041.3620/60ln /)2060(557595115==-=--+=--+=∆+∆=∆∴∆=∆∴-=∆-=∆-=-∴-=-=∴∆==-=∆=∴-=-∆=∆=解得)()(逆流时:)()(则解:并流时:。