传热学答案
传热学试题(附答案)
传热学试题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在选择离心通风机时根据( )A、实际风量、实际风压B、实际风量、标准风压C、标准风量、实际风压D、标准风量、标准风压正确答案：B2、与平推流反应器比较，进行同样的反应过程，全混流反应器所需要的有效体积要( )A、大B、无法确定C、相同D、小正确答案：A3、某单程列管式换热器，水走管程呈湍流流动，为满足扩大生产需要，保持水的进口温度不变的条件下，将用水量增大一倍，则水的对流传热膜系数为改变前的( )A、1.149倍B、2倍C、不变D、1.74倍正确答案：D4、氯乙烯聚合只能通过( )A、阳离子聚合B、配位聚合C、自由基聚合D、阴离子聚合正确答案：C5、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。
A、不确定、不变B、增加、增加C、减小D、增加正确答案：B6、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、压力高的流体C、被冷却的流体D、不洁净或易结垢的流体正确答案：C7、某并流操作的间壁式换热气中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△tm=( )。
A、40℃B、30.8℃C、39.2℃正确答案：B8、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为( )A、釜式反应器B、具换热式固定床反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案：D9、离心泵最常用的调节方法是 ( )A、安装回流支路，改变循环量的大小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、车削离心泵的叶轮正确答案：B10、当壳体和管速之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用( )A、固定管板式B、套管式C、浮头式正确答案：C11、下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置分离收率和分离流程顺序关系很大，顺序分离流程和前脱乙烷流程、前脱丙烷流程相比乙烯收率最高。
传热学试题及答案
传热学试题及答案一、选择题1. 下列哪个不属于热传导的基本特征？A. 无需介质传递B. 可以发生在固体、液体和气体中C. 遵循热量自高温物体向低温物体的传递D. 传递的速度与介质的热容量无关答案：D2. 热传导的传热率与以下哪个因素有关？A. 温度差B. 介质厚度C. 介质面积D. 介质密度答案：A3. 热辐射是指物体通过哪种方式传递热量？A. 直接接触B. 气体流动C. 电磁波辐射D. 液体对流答案：C4. 以下哪个物理量可以描述热传递的方向？A. 热传导率B. 热传导模型C. 温度梯度D. 热量传递速率答案：C5. 哪个表达式可以用来计算热传导率？A. 热流密度/温度梯度B. 温度差/时间C. 热能/单位面积D. 质量/时间答案：A二、简答题1. 什么是传热学？传热学是研究热量在物质中的传递过程的科学，通过研究传热学可以了解热量如何从一个物体传递到另一个物体，以及传热的速度和特性。
2. 热传导、热辐射和热对流分别是什么？热传导是指通过物体内部的分子间碰撞传递热量的过程，热辐射是指物体通过电磁波辐射传递热量的过程，热对流是指通过流体的流动传递热量的过程。
3. 温度梯度对热传导有何影响？温度梯度是指物体温度变化在空间上的分布情况，温度梯度越大，热传导速率越快。
当温度梯度很大时，热量会迅速从高温区域传递到低温区域。
4. 热传导常用的计算方法有哪些？常用的热传导计算方法有傅里叶热传导定律和热传导方程等。
傅里叶热传导定律是热传导定律的基本方程，可以描述热量在固体中传递的规律。
热传导方程则是用来描述非稳态热传导过程的方程。
5. 影响热辐射强度的因素有哪些？影响热辐射强度的因素有物体的温度、表面性质和波长等。
温度越高，热辐射强度越大；物体表面的性质也会影响热辐射强度，比如表面的发射率；波长则是指热辐射的电磁波的波长，不同波长的热辐射具有不同的强度。
三、分析题1. 如果有两个物体，一个是金属，一个是木材，它们的表面积和温度差都相同，哪个物体的热传导更快？金属的热传导更快。
传热学课后题答案_戴锅生主编_第二版
传热学（第二版）戴锅生编习题解1－1 解δλφ21w w t t A-= 6.0)220250(15.002.06.63)(221=-⨯⨯π⨯=-=w w t t A φδλw/m ·︒C1－4 解)(w f t t dLh -=πφ52873)90200(8563.0=-⨯⨯⨯⨯=πw由)(f f P t t mC '-''=φ52873)15(1018.436004003=-''⨯⨯⨯=f t 得8.128151018.44003600528733=+⨯⨯⨯=''f t ︒C 1－9 解热阻网络图：t f 11102.010015001.01011121=++=++=h h r t λδm 2·︒C/m（1）0202.010015001.010111211=++=++=h h r t λδm 2·︒C/w ，减少81.7% （2）1012.010*******.01012=++=t r m 2·︒C/w ，减少8.2% （3）11002.010*******.01013=++=t r m 2·︒C/w ，减少0.2%结论：① 对良导热体，导热热阻在总热阻中所占比例很小，一般可以忽略不计。
② 降低热阻大的那一个分热阻值，才能有效降低总热阻。
1－12 解t f 1设热量由内壁流向外壁，结果方程无解。
重设热量由外壁流向内壁，则可以看出太阳辐射热流方向与对流换热的热流方向相反，传给外壁的总热量为)5(15480)(6008.02222--=--⨯w f w c t t t h根据串联热路可知)5(15480212--=-w w w t t t λδ)5(1548049.04.03022--=-w w t t ，整理得 1.483245.132=w t 47.362=w t ︒C93.749.04.03047.3612=-=-=λδw w t t q w/m 2q h t t f w =-11119.28793.730111=-=-=h q t t w f ︒C2－1 解法Ⅰ① 由付立叶定律推导 取厚度为dr 的薄壁微元壳体做为研究对象，根据热平衡drdr ddr r r r r · φφφφ+=+=0=dr d rφ （1） 又dr dtr r 24π-=φ （2）（2）代入（1）得048222=+dr dt r dr dt r ππ，整理得0222=+dr dt dr dt r 或 0)(22=dr rt d② 直接由球坐标导热微分方程式推导球坐标导热微分方程：C t r t r r rt r a t ρφϕθθθθθτ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂=∂∂2222222sin 1sin sin 1)(1根据已知条件：0=∂∂τt ，0=∂∂θt ，0=∂∂ϕt ，0=φ，代入上式得0)(22=dr rt d 微分方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=====221122,;,0)(w w t t r r t t r r dr rt d微分方程经两次积分得211C r C t +=以B .D 代入通解得21121r r t t C w w -=，2121211r r t t C w w --=r r r t t r r t t t w w w w 1· 1121212112--+-=212211· 11r r r t t dr dt w w --=212121122*********)(1· 11· · 4· · 41d d t t r r r t t r dr dt r w w w w rr π-π-=--π-=⎪⎭⎫⎝⎛π-==λλλφ212111)(2d d t t w w --π=λ解法Ⅱdr dtr r λφφ24π-==分离变量得drr dt λφ24π-=Cr t +π=λφ4 （1）B.D ：1r r =，1w t t = （2）2r r =，2w t t = （3）（2）代入（1）得λφ114r t C w π-= λφλφ1144r t r t w π-+π=（4）（3）代入（4）得λφλφ112244r t r t w w π-+π=整理得2121212111)(2114)(d d t t r r t t w w w w --π=-π-=λλφ 或24r drdt λφπ-= ⎰⎰π-=2121 2 4r r t tr dr dt w w λφ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=-121212112114d d r r t t w w λφλφ 122111)(2d d t t w w --π=λφ2－3 解微分方程：02222=+∂∂+∂∂λφ y t x tB.D ：x ＝0，00=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=x x t ，x ＝a ，)(f a x a x t t h x t -=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-==λ；y ＝0，00t t y ==，y ＝b ，by by ht y t ===⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-λ2－5 解：设q ＝600 w/m 2221131λδλδ+-=w w t t q⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=3.12.060060130011.0112122λδλδq t t w w ＝0.2104 m ＝210.4 mm∵ q ≤600 w/m 2 ∴ δ2≥210.4 mmt w 12－9 解忽略蒸汽管壁的导热热阻43.0065.0201=⨯+=d d m47.002.0212=⨯+=d d m12320121ln 21ln 21d d tt d d t t B w w A w w l λλφπ-=π-=32211201ln ln · w w w w ABt t t t d d d d --=λλ180********· 43.047.0ln 3.043.0ln 2.0· ln ln 21321201--=--=w w w w B A t t t t d d d d λλ＝0.5519 w/m ·︒C未包材料B 时34683.043.0ln 5519.02140400ln 210121=⨯π-=π'-=d d t t A w w l λφw/mt w 12－19 已知：δ1＝250 mm ，λ1＝0.28＋0.000233t m w/m ·︒C ，λ2＝0.0466＋0.000213t m w/m ·︒C ，δ3＝250 mm ，λ3＝0.7 w/m ·︒C ，t w 1＝1000︒C ，t w 4＝50︒C ，q ＝759.8 w/m 2，t w 2＝592.7︒C 。
(完整版)传热学试卷和答案
传热学（一）第一部分选择题1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( )A. 导温系数B. 导热系数C. 传热系数D. 密度2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( )A. 雷诺数B. 雷利数C. 普朗特数D. 努谢尔特数3. 单位面积的导热热阻单位为 ( )A. B. C. D.4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。
A. 小于B. 等于C. 大于D. 无法比较5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（）A. B. C. D.6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（）A. 粗管和细管的相同B. 粗管内的大C. 细管内的大D. 无法比较7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（）A. 逆流大于顺流B. 顺流大于逆流C. 两者相等D. 无法比较8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（）A. 有效辐射B. 辐射力C. 反射辐射D. 黑度9. （）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。
A. 灰体B. 磨光玻璃C. 涂料D. 黑体10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（）A. 大一点好B. 小一点好C. 大、小都一样D. 无法判断第二部分非选择题•填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）11. 如果温度场随时间变化，则为。
12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。
13. 导热微分方程式的主要作用是确定。
14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。
15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。
16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。
17. 普朗克定律揭示了按波长和温度的分布规律。
18. 角系数仅与因素有关。
19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ，材料导热系数为 0.15 ，壁面两侧的温度差为 150 ℃，则通过该平壁导热的热流密度为。
传热学答案
2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且B A δδ2=(见附图)。
已知)./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃，内壁面的总表面传热系数)./(501K m W h =。
为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。
设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。
环境温度=2f t 25℃，外表面总传热系数)./(5.922K m W h =。
解：热损失为()()22111f f BBA A fwf t t h t t h t t q -+-=+-=λδλδ又50=fw t ℃；B A δδ=联立得m m B A 039.0;078.0==δδ2-16 一根直径为3mm 的铜导线，每米长的电阻为2.22Ω⨯-310。
导线外包有厚为1mm 导热系数为0.15)./(K m W 的绝缘层。
限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃。
试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。
解：根据题意有：()()W r r t t l q l Q 8.1195.1/5.2ln 06515.012)/ln()(221221=-⨯⨯=-==ππλλπR I 286.119=解得：A I 36.232=-40 试由导热微分方程出发，导出通过有内热源的空心柱体的稳态导热热量计算式及壁中的温度分布。
Φ为常数。
解：有内热源空心圆柱体导热系数为常数的导热微分方程式为01=Φ+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂r t r r r λ经过积分得λr rc r c t Φ-+= 221ln因为00,0;,t t r t t r r w ====所以得λλλ30300003001ln /ln 1ln /r r r t t t r r r t t t w w Φ--Φ---+-Φ--=对其求导得2-53 过热蒸气在外径为127mm 的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。
传热学试题+参考答案
传热学试题+参考答案1、列管式换热器启动时，首先通入的流体是( )。
A、冷流体B、任一流体C、热流体D、最接近环境温度的流体答案：D2、列管换热器停车时( )A、先停热流体，再停冷流体B、两种流体同时停止C、先停冷流体，再停热流体D、无所谓答案：A3、烃类裂解制乙烯过程正确的操作条件是( )A、高温、低压、长时间B、低温、低压、长时间C、高温、高压、短时间D、高温、低压、短时间答案：D4、换热器中换热管与管板不采用( )连接方式A、胀焊B、螺纹C、焊接D、胀接答案：B5、被称为“塑料王”的材料名称是( )。
A、聚酰胺-6B、聚乙烯C、聚四氟乙烯D、聚丙烯答案：C6、裂解炉紧急停车时，为了保护炉管不被损坏，应该保证( )的供给。
A、稀释蒸汽B、燃料C、原料D、高压蒸汽答案：A7、工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是( )A、增加热阻，减少热量损失B、增强美观C、节约钢材D、增加传热面积，提高传热效果答案：D8、分子筛再生适合在( )状态下进行。
A、高温，高压B、低温，低压C、高温，低压D、低温，高压答案：C9、既适用于放热反应，也适用于吸热反应的典型固定床反应器类型是( )A、多段绝热反应器B、自身换热式固定床C、单段绝热反应器D、列管结构对外换热式固定床答案：D10、氢气中( )含量高，容易造成加氢裂化过程超温。
A、CH4B、惰性气体C、CO和CO2答案：C11、高压聚乙烯是( )。
∨A、LDPB、PPC、PAND、HDPE答案：A12、关于复叠制冷过程，下列说法正确的是( )A、互相提供冷量，无需外界提供B、有两个独立的制冷循环C、由两个简单的制冷循环合并的一个制冷循环D、两种冷剂进行物质交换答案：B13、( )用于表示油品的物理性质和热力学性质。
A、特性因数B、粘度C、密度答案：A14、裂解气深冷分离过程中采用的主要方法是( )A、吸附法B、萃取法C、精馏法D、特殊精馏法答案：C15、在传热过程中，使载热体用量最少的两流体的流动方向是( )。
传热学课后习题答案
传热学课后习题答案第⼀章1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的⼀个光学窗⼝，其表⾯的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。
船体表⾯各部分的表明温度与遮光罩的表⾯温度不同。
试分析，飞船在太空中飞⾏时与遮光罩表⾯发⽣热交换的对象可能有哪些？换热⽅式是什么？解：遮光罩与船体的导热遮光罩与宇宙空间的辐射换热1-4 热电偶常⽤来测量⽓流温度。
⽤热电偶来测量管道中⾼温⽓流的温度，管壁温度⼩于⽓流温度，分析热电偶节点的换热⽅式。
解：结点与⽓流间进⾏对流换热与管壁辐射换热与电偶臂导热1-6 ⼀砖墙表⾯积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为 1.5 W/(m ·K)。
设⾯向室内的表⾯温度为25℃，⽽外表⾯温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。
1-9 在⼀次测量空⽓横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空⽓温度20℃，管⼦外径14mm ，加热段长80mm ，输⼊加热段的功率为8.5W 。
如果全部热量通过对流换热传给空⽓，此时的对流换热表⾯积传热系数为？1-17 有⼀台⽓体冷却器，⽓侧表⾯传热系数95 W/(m 2·K)，壁⾯厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，⽔侧表⾯传热系数5800 W/(m 2·K)。
设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位⾯积的热阻及从⽓到⽔的总传热系数。
为了强化这⼀传热过程，应从哪个环节着⼿。
1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h第⼆章2-1 ⽤平底锅烧⽔，与⽔相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。
使⽤⼀段时间后，锅底结了⼀层平均厚度为3mm 的⽔垢。
假设此时与⽔相接触的⽔垢的表⾯温度及热流密度分别等于原来的值，计算⽔垢与⾦属锅底接触⾯的温度。
⽔垢的导热系数取为 1 W/(m ·K)。
传热学试题含答案
传热学试题含答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、列管换热器停车时（）A、先停热流体，再停冷流体B、无所谓C、两种流体同时停止D、先停冷流体，再停热流体正确答案：A2、夹套式换热器的优点是（）。
A、传热量小B、传热面积大C、传热系数大D、构造筒单，价格低廉，不占器内有效容积正确答案：D3、稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（）A、愈大B、愈小C、不变D、无法确定正确答案：A4、关于乙烯装置设置火炬系统的目的，下列说法不正确的是（）A、乙烯装置在非正常状态下，将系统内排放的大量气相燃类通过火炬系统烧掉B、防止环境污染C、乙烯装置在正常状态下，将系统内排放的液相燃类通过火炬系统烧掉D、保护装置的安全正确答案：C5、对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是（）A、改变传热面积B、改变流体的流动状态C、改变工艺条件D、改变流体性质正确答案：B6、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（）, 使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数A、黏度B、密度C、［Wj度D、速度正确答案：D7、分子筛吸附水的过程为（）A、吸热过程B、放热过程C、吸附刚开始吸热平衡后放热D、吸附刚开始放热平衡后吸热正确答案：B8、以下种类的泵具有自吸能力的是（）。
A、往复泵B、齿轮泵和漩涡泵C、漩涡泵D、昌心泵正确答案：A9、水在无相变时在圆形管内强制湍流，对流传热系数OLi为1000W/ （m2 • ℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则Qi为（）A、不变B、1741C、2000D、500正确答案：B10、辐射和热传导、对流方式传递热量的根本区别是（）A、有无传递介质B、物体是否运动C、物体内分子是否运动D、全部正确正确答案：AIK真空泵发热或真空低的原因有可能是（）A、过滤尾气带水多B、注入软水量不足C、进气管道堵塞正确答案：B12、下列哪种单体适合进行阳离子型聚合反应（）A、聚氯乙烯B、聚丙烯C、聚丙烯月青D、聚乙烯正确答案：B13、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（）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A、②〉③〉④〉①B、③〉②〉①〉④C、③〉④〉②〉①D、②〉④〉③〉①正确答案：A14、用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。
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1.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（m ·℃）及（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（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 解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为1S Q ⎪⎭⎫ ⎝⎛此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：22447.01.09.01.01307002211311=+-=+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛λλb b t t S Q W/m 2 加保温层后单位面积炉壁的热损失为2⎪⎭⎫ ⎝⎛S Q此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：2332211412W/m 7060600407010901090740=++-=++-=⎪⎭⎫ ⎝⎛......b b b t t S Q λλλ故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：%.%%S Q S Q S Q 56810022447062244100121=⨯-=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛ 2. 在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。
蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。
保温材料的λ与t 的关系为λ=+（t 的单位为℃，λ的单位为W/（m ·℃））。
若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。
解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r 2=0.07m t 2=390℃ t 3=40℃先求保温层在平均温度下的导热系数，即143.024********.01.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=λW/（m ·℃）（1）保温层温度 将式（4-15）改写为()L Q t t r r /2ln 3223-=πλ()07.0ln 45040390143.02ln 3+-⨯=πr得 r 3=0.141m故保温层厚度为b =r 3－r 2=－=0.071m=71mm（2）保温层中温度分布 设保温层半径r 处的温度为t ，代入式（4-15）可得()45007.0ln 390143.02=-⨯r t π解上式并整理得t =－501ln r －942计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。
3. 有一列管式换热器，由38根φ25mm ×2.5mm 的无缝钢管组成。
苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s 。
外壳中通入水蒸气进行加热。
试求管壁对苯的传热系数。
当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。
解：苯在平均温度()50802021=+=m t ℃下的物性可由附录查得： 密度ρ=860kg/m 3；比热容c p =（kg ·℃）；粘度μ=·s ；导热系数λ=（m ·℃）。
加热管内苯的流速为810380207850860328422....n d q u i v =⨯⨯==πm/s30960104508608100203=⨯⨯⨯==-...u d Re i μρ ()79514010450108133....c Pr p =⨯⨯⨯==-λμ 以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故()()408040807953096002014002300230....i ....Pr Re d .⨯⨯⨯==λα 1272=W/（m 2·℃）若忽略定性温度的变化，当苯的流量增加一倍时，给热系数为α′2215212728.08.0=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛'='u u ααW/（m 2·℃）4. 在预热器内将压强为的空气从10℃加热到50℃。
预热器由一束长度为1.5m ，直径为φ86×1.5mm 的错列直立钢管所组成。
空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm 。
空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。
管内有饱和蒸气冷凝。
试求管壁对空气的平均对流传热系数。
解：空气的定性温度=21（10+50）=30℃ 查得空气在30℃时的物性如下：μ=×10-5Pa ·s ρ=1.165kg/m 3λ=×10-2W/（m ·℃） c p =1kJ/（kg ·℃）所以 43100108611651808605=⨯⨯⨯==-...du Re μρ701067210861101253...c Pr p =⨯⨯⨯⨯==--λμ空气流过10排错列管束的平均对流传热系数为：()()330603306007043100086002670330330........Pr Re d .=='λα=55W/（m 2·℃）空气流过15排管束时，由表（4-3）查得系数为，则α=α′=×55=56W/（m 2·℃）5. 热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过，α1=1000W/（m 2·℃）。
冷却管外径d o =16mm ，壁厚b =1.5mm ，管壁的λ=40W/（m ·℃）。
试求：①总传热系数K o ；②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化解：①由式4-70可知21111αλα++⋅=m o i o o d d b d d K9015.1416400015.01316100011++=8.8001111.000004.000123.01=++=W/（m 2·℃） 可见管壁热阻很小，通常可以忽略不计。
②()C m W/4147902100123012ο⋅=⨯+=..K o传热系数增加了%。
()C m W/385011110131610002112ο⋅=+⨯=..K o③ 传热系数只增加了6%，说明要提高K 值，应提高较小的α2值。
及NTU NTU +=1ε（4-91a ）6. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =×103J/（kg ·K ）。
热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ） 089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =×10－3+×10－5+×10－3=×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。
并流操作 80 50 2.341565ln 1565=-=并m t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作 80 504023545=+=逆m t ∆℃传热面积83.540133101.34=⨯⨯==逆逆m i i t K Q S ∆m 2 因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。
17.1==并逆逆并m m i i t t S S ∆∆③逆流操作 S i =6.81m 2，2.3481.6133101.34=⨯⨯==i i m S K Q t ∆℃设冷却水出口温度为t '2，则80 50 2.34235'=+=t t m ∆∆，='t ∆33.4℃，t '2=80－=46.6℃水的平均温度t '=（15+）/2=30.8℃，c'pc =×103J （kg ·℃） 冷却水消耗量846)156.46(10174.43600101.3)'('3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h 逆流操作比并流操作可节省冷却水：%6.3610013358461335=⨯-若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的35℃变为46.6℃，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了%。
7 有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m 2·K ）。
壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m 2·K ），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。
当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t '2和T '2，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率Q'比原来增加了多少解：①水量增加前 T 1=120℃，T 2=80℃，t 1=15℃，t 2=90℃，α1=50W/（m 2·K ），α2=2000W/（m 2·K ），K)W/(m 8.48200015011111221⋅=+=+=ααK C 3.45158090120ln )1580()90120(ln )()(12211221︒=-----=-----=∆t T t T t T t T t mm pc c ph h t KS t t c W T T c W Q ∆=-=-=)()(1221S c W c W pc c ph h 3.458.487540⨯== （a ）水量增加后 28.022'αα= )K W/(m 3.4920002150112111'28.028.01⋅=⨯+=+=ααK15''120ln )15'()'120(''ln )'()'('222212211221-----=-----=∆T t T t t T t T t T t T t mm pc c ph h t S K t t c W T T c W Q '')'(2)'(1221∆=-=-= 15''120ln 15''1203.49)15'(2)'120(222222-----⋅=-=-T t T t S t c W T c W pc c ph h （b ）)15'(275'1204022-=-t T 或 )'120(807515'22T t -=- （c ） 15''120ln )15'('1203.493.458.48'1204022222-----⨯⨯=-T t t T T（d ）式（c）代入式（d），得0558.015''120ln22=--Tt057.115''120ln22=--Tt（e）由式（c）与（e）得t'2=61.9℃T '2=69.9℃②25.1801209.69120''2121=--=--=TTTTQQ即传热速率增加了25%。