化工原理传热习题解答
习 题
1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。
已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4
＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0
求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δ
λ
T
q ?=
∴1
δ＝m q T T 22.01200
900
11003.1211
=-?=-λ 又∵3
3
224
23
4
33
2
3
22
λδλδδλδλ+-=
-=-=T T T T T T q
∴
W K m q T T /579.093
.012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ
习题1附图 习题2附图
2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。
已知：T 2=300o C ，T 3=50o C
求： T 1=？ 解： ∵δ
λ
δ
λ
3
13
23
T T T T q -=-=
∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）
T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C
3. 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–110o C ，绝热层外表面温度10o C 。已知软木和保
温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。
解：圆筒壁的导热速率方程为
()2
3212131ln 1ln 12r r r r t t L
Q
λλπ+-=
其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以
()2560
160
ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL
Q W/m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
4. 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？
解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1
111112
2114522λππλπλλλb L
d t L
d b
L d b t
S b
S b t Q m m m m m ???=
+
?=
+
?=
两层互换位置后 1
1111122λππλπλb
L
d t L
d b
L d b t
Q m m m ??=
+
?=
' 所以
25.14
5
=='='q q Q Q
即 q q 25.1='
互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较适宜。
5. 在长为3m ，内径为53mm 的管内加热苯溶液。苯的质量流速为172kg/（s·m 2）。苯
在定性温度下的物性数据：μ=0.49mPa·s ；λ=0.14 W/（m·K ）；c p =1.8kJ/（kg·o C ）。试求苯对
管壁的对流传热系数。
已知：L ＝3m ，d ＝53mm ，G=172 kg/（s·m 2），被加热苯物性，μ=0.49mPa·s ，λ=0.14 W/
（m·K ）；c p =1.8kJ/（kg·
o C ） 求： α 解： Re ＝
43
1086.110
49.0172053.0?=??=
-μ
dG
> 4
10 3.614
.01049.0108.1Pr 33=???==-λμ
p c >0.7
6.56053
.03==d L >40 故可用N u =0.023Re 0.8Pr 0.4公式
4.08.044.08.03.6)1086.1(053
.014.0023.0Pr Re 023.0????==d
λα=330W/m 2·
o C 6. 在常压下用列管换热器将空气由200 o C 冷却至120 o C ，空气以3kg/s 的流量在管外壳体中平行于管束流动。换热器外壳的内径为260mm ，内径?25×2.5mm 钢管38根。求空气对管壁的对流传热系数。
已知：T 1=200 o C ，T 2=120 o C ，空气q m ＝3kg/s 走管外壳程，D=260mm ，n ＝38，d ＝25mm 求： α
解： 空气平均温度C T T t m ?=+=+=
1602
120
200221 查160 o C 空气：ρ＝0.815kg/m 3，μ＝2.45×10-5Pa·s ，Pr ＝0.682，λ＝0.0364W/m·K
m nd D nd D d n D d n D S A de 036.0025
.03826.0025.03826.0)
44(44222222=?+?-=+-=+-?==πππ
π s m kg A q G m ?=?-?==
222/1.87)
025.03826.0(785.03
3
3
1029.110
45.21.87036.0Re ?=??=
=
-μ
deG
>104 K m W d
?=????==24.08.034.08.0/254682.0)1029.1(036
.00364
.0023.0Pr Re 023.0λα
7. 油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油，重油的平均温度t m =20o C ，蒸汽管外壁温度t w =120o C ，管外径为60mm 。已知在定性温度70 o C 下重油的物性数据：ρ=900kg/m 3；c p =1.88kJ/
（kg·o C ）；λ=0.174 W/（m·o C ）；运动黏度ν=2×10-3m 2/s ；β=3×10-41/ o C 。试问蒸汽对重油的
热传递速率为多少，（单位为kW/m 2 ）?
已知：水平管加热外部重油，d ＝60mm ， t m =20o C ，t w =120o C ，70o C 下，ρ=900kg/m 3；
c p =1.88kJ/（kg·o C ）；λ=0.174 W/（m·o C ），ν=2×10-3m 2/s ；β=3×10-4/ o C 。
求： q=?
解： 属大容积自然对流，
9.15)
102(06.0)20120(81.91032
33423=??-???=?=--νβtd g Gr 4331094.1174
.0900
1021088.1Pr ?=????==
=
-λ
ρ
λ
μ
v c c p p
5
4
1009.31094.19.15Pr ?=??=Gr 查教材可得：A ＝0.54，b ＝0.25
C m W Gr d
A b ?=???==225.05/9.36)1009.3(060
.0174.054.0Pr)(λα
2
3/1069.3)20120(9.36)(m W t t q m w ?=-?=-=α
8. 室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（GrPr ）=109。试问两管路单位时间、单位面积的热损失比值为多少？
解：∵3
Pr d Gr ∝?
∴129323
2
11101010Pr)()(
Pr)(=?=?=?Gr d d Gr 查表6-5，两者均在3区域，A=0.135，3
1=
b ∵b Gr d
q Pr)(1
?∝
∴1)10
10(10]Pr)(Pr)([31
91213121122121=?=??==-Gr Gr d d q q αα 9. 饱和温度为100o C 的水蒸气在长3m 、外径为0.03m 的单根黄铜管表面上冷凝。铜管竖直放置，管外壁的温度维持96 o C ，试求：（1）每小时冷凝的蒸汽量；（2）又若将管子水平放，冷凝的蒸汽量又为多少？
已知：t s ＝100o C ，t w ＝96 o C ，L ＝3m ，d ＝0.03m 求： （1）W 竖放；（2）W 水平 解： 查100o C ，水，r ＝2258kJ/kg C t t t w s m ?=+=+=
982
96
1002 查98 o C ，水，ρ=960kg/m 3，μ＝0.290cp ，λ＝0.682W/m·K
（1） 设凝液为层流，则竖放时
K m W t
L gr ??=???
?
?????=234
13
2/1042.713.1μλρα 验5441022581029.04
31042.744Re 3
33=???????=?=
-r t L μα<2000计算有效 s kg r t d L r Q q m /1072.310
2258403.014.331042.7333-?=??????=?==πα （2） 水平放，仍设层流
02.203.0364.064.04
141
=??
? ???=??? ??='d L αα ∴K m W ??=??='2
4
3
/1050.11042.702.2α
∵α∞m q
∴s kg q q m m /1051.71072.302.233--?=??='
='
αα 验5.341029.031051.744Re 3
3
=????=?'=--μL q m <2000计算有效
10. 在列管式换热器中用冷水冷却油。水的直径为?19×2mm 的列管内流动。已知管内
水侧对流传热系数为3490 W/（m 2·o C ），管外油侧对流传热系数为258 W/（m 2·o C ）。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m 2·
o C/ W ，油侧污垢
热阻为0.000176 m 2·o C/ W 。管壁导热系数λ为45 W/（m 2·o
C ），试求：（1）基于管外表面积
的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。
解：（1）总传热系数K 0
i
i i Si m S d d d d R d d b R K αλα000
01
1
++++=
15349019151900026.0171945002.0000176.025811
?+?+?++=
2080048
.01==W/（m 2·
o
C ） （2）产生污垢后热阻增加百分数为
%8.11%100151900028.0000176.00048.015
1900026.0000176.0=??
?? ?
?
?+-?
+
11. 热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为?25×2.5mm 钢管，热导率为45W/（m·K ）。冷水在管内湍流流动，对流传热系数α 1=2000 W/（m 2·K ）。热气在环隙中湍流流动，α 2=50 W/（m 2·K ）.不计垢层热阻，试求：（1）管壁热阻占总热阻的百分数；（2）内管中冷水流速提高一倍。总传热系数有何变化？（3）环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有何变化？
已知：内管为?25×2.5mm ，λ＝45W/（m·K ），管内冷水湍流α 1=2000 W/（m 2·K ），管内热气湍流α 2=50 W/（m 2·K ）
求：（1）管内热阻分率，（2）内管中冷水流速增倍，K ＇（3）管隙中冷水流速增倍，K”
解：（1）1
21221
211ln 21-???? ??++=αλαd d d d d K K m W ?=???
??+?+=-21
/3.4850102.0025.0ln 45
2025.002.0025.020001
总热阻
W K m K
/021.01
2= 管壁热阻
W K m d d d /102.602
.0025.0ln 452025.0ln 223122-?=?=λ 故管壁热阻分率为
%3.0021
.0102.63
=?-
（2）∵8
.0u
∞α
∴K m W 238.018.01/1048.3200022?=?=='
αα
K m W K 2
1
33
/0.49501102.602.0025.010
48.31=??? ??+?+??='-- 增加
%3.13
.483.480.49=-=-'K K K （3）8.022='
αK m W 28
.02/1.87502
=?=α
K m W K ?=??? ??+?+=''--2
1
5/1.821.871102.602
.0025.020001
增加
%9.693
.483
.481.82=-=-''K K K 由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K 值强化传热，应在α2上着手。 12. 在下列各种列管式换热器中，某种溶液在管内流动并由20o C 加热到50o C 。加热介质在壳方流动，其进、出口温度分别为100o C 和60o C ，试求下面各种情况下的平均温度差。
（1）壳方和管方均为单程的换热器。设两流体呈逆流流动。 （2）壳方和管方分别为单程和二程的换热器。 （3）壳方和管方分别为二程和四程的换热器。 解：（1）由对数平均温度差知
()()
8.444050
ln 206050100ln 1
2
12=---=???-?='?t t t t t m
o C （2）33.1205060
100=--=
R
375.020
10020
50=--=P
查温度差校正系数图，得9.0≈?t ?，所以
3.408.449.0=?='?=??m
t m t t ?o C （3）由R 、P 值查二壳程的温度差校正系数图，得 98.0≈?t ?
所以 9.438.4498.0=?='?=??m
t m t t ?o C
13. 在逆流换热器中，用初温为20o C 的水将1.25kg/s 的液体［比热容为1.9kJ/（kg·o
C ）、
密度为850kg/m 3］，由80o C 冷却到30o C 。换热器的列管直径为?25×2.5mm ，水走管方。水
侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 kW/（m 2·o C ）和1.70 kW/（m 2·o
C ），污垢热阻可忽
略。若水的出口温度不能高于50o C ，试求换热器的传热面积。
解：由传热速率方程知 m
t K Q
S ?=
00
其中 ()()11930809.125.121=-?=-=T T c W Q ph h kw ()()
2.181030
ln 20305080ln 1
2
12=---=???-?=
?t t t t t m o C 20
25
85015.2225450025.0170011
11
1
000++?+=
+++=
i i m d d d d b K αλα
47200212.01==
W/（m 2·o C ） 所以 9.132
.184********
0=??=S m 2
14. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15 o C 和40 o C ，油的进、出口温度分别为150 o C 和100 o C 。现因生产任务要求油的出口温度降至80 o C ，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m ，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。
解：平均温度差为 ()()5.9260
135ln 4010015150=---=
?m t o C
由热量衡算得
5.0100
15015
402112=--=--=
T T t t c W c W pc
c ph h
当油的出口温度降至80 o C 时，由热量衡算得
()??
? ??-'
=-=15801502t c W c W Q pc c ph h
解得 '
2t =50 o C
()()7030
135ln 508015150=---='?m t o C
由传热速率方程可分别得
原换热器 ()5.92100150??=?=-dL n K t KS c W m ph h π 新换热器 ()7080150?'?='
?'=-L d n K t S K c W m ph h π
所以 85.1170
5.925070=??=
'L m 15. 重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243o C 和128o C ；终温分别为167o C 和157o C 。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。
解：以上标“'”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知：
??
? ??-'=??? ??'-='?='12210t t c W T T c W t K Q pc c ph h m
()()12210t t c W T T c W t K Q pc c ph h m -=-=?= 两式相除，得
1
21
22121t t t t T T T T t t m m --'=
-'-=?'? （a ）
将和比定律应用于上式，得
()()()()
1221122112211221t T t T t t T T t t T T t t T T t t m
m ---?
?? ??-'-??? ??'-=---??? ??-'-??? ??'-=?'
? ()()1
21
247
128157167243t t t t ?-?=
?-?---=
而 ()()4310115ln 157167128243=---='?m t o C
所以 43
147ln
12121
2
??-?=?-???t t t t t t
093.143
47
ln
12==??t t
98.2093.11
2
==??e t t ()()12898.224322-=-T t 或 ()24312898.222+--=T t
（b ）
由式a 得
128
128
15724316724322--=
--t T 即 ()12824338.022+-=T t
（c ）
联立式b 和式c 解得 t 2=161.3 o C T 2=155.4 o C 所以 ()()
7.49093.11284.1553.161243ln 1
2
12=---=???-?=
?t t t t t m o C 16. 在一传热面积为50m 2的单程列管换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h ，温度由20o C 升至38o C 。溶液的温度由110o C 降至60o C 。若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度下，冷水出口温度增到45 o C 。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比
热容可取为4.187 kJ/（kg·o C ）；（2）可按平壁处理，两种工况下α i 和α o 分别相同；（3）忽
略管壁热阻和热损失。
解：先求清洗前总传热系数K ，由 ()()4.5420
6038
110ln 206038110=-----=
?m t o C
所以 ()2544
.54503600203810187.4330003=??-??=?=
m t S Q K W/（m 2·o C ） 再求清洗后总传热系数K 0，由热量衡算求溶液出口温度，即
()6.40204520
38601101101212=----
=??? ??-'-='t t c W c W T T ph h pc c o C
()()6.3820
6.4045110ln
206.4045110=-----='?m t o C
()4976
.38503600204510187.4330003=??-??='K W/（m 2·
o
C ） 传热面两侧总污垢热阻分别为
∑
=
++=254
11110S i
R K αα （a ）
497
1
1110=
+='i K αα
（b ）
式a 减式b ，得
310925.1497
12541-?=-=
∑
S R m 2·o C/W 17. 在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160 o C 的饱和蒸汽在壳程冷凝（排出时为饱和液体），原料油在管程流动，并由20 o C 加热到106 o C 。列管换热器尺寸为：列管直径为?19×2mm ，管长为4m ，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW ，蒸气
冷凝传热系数为7000W/（m 2·o C ），油侧污垢热阻可取为0.0005 m 2·
o C /W ，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。
又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。
解：（1）管内油侧αi ： ()()
9010616020
160ln 10616020160ln 1
2
12=-----=???-?=
?t t t t t m o C 29590
4015.0251025.15
=?????=?=
πm i i t S Q K W/（m 2·o C ）
01
1d d R K i si i i αα++= 即
19
700015
0005.012951?++=i α 解得 αi =360 W/（m 2·
o C ） （2）油的出口温度'
2t ：
新条件下的物理量用“'”表示。由热量衡算得
??
? ??-'
='2022t Wc Q p
而 ()51025.120106?=-=p Wc Q
1450=p Wc W/（m 2·
o C ） 所以 ??
? ??-'
='2029002t Q
（a ）
由总传热速率方程得
()'
--?
?? ?
?'---?
????=?'='2
216020160ln
160201604015.02529575.1t t t S K Q m i i π
?
?
? ??'
---'
?
=22160ln 942.4202433t t
（b ）
联合式a 和式b ，得
103.4160ln 2=??
? ??'
-t
1002≈'
t o C
18. 在一逆流套管换热器中，冷、热流进行热交换。两流体的进、出口温度分别为t 1=20
o C 、t 2=85 o C ，T 1=100 o C 、T 2
=70 o C 。当冷流体的流量增加一倍时，试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。假设两种情况下总传热系数可视为相同，换热器热损失可忽略。
解：原工况下： 由热量衡算得 ()2112T T c W c W t t pc
c ph h -=
-
（a ）
由传热速率方程得 ()()()()()1
22
112211
22
1122121ln ln t T t T t t T T KS t T t
T t T t T KS
T T c W ph h -----=-----=-
（b ）
将式a 代入式b ，得 ???
? ??-
=
--pc c ph h ph
h c W c W c W KS
t T t T 1ln
1221
17.270
10020
852112=--=--=
T T t t c W c W pc
c ph h
（c ）
新工况下：
???
? ??-=
-'
'-pc c ph h ph
h c W c W c W KS
t T t T 21ln 1221 （d ）
由式c 和式d ，得
093.017.2109.11207085100ln 121ln
ln 12211
221-=??
? ??----=?????
?
?
????
???-
---=-''-pc c ph h pc c ph h c W c W c W c W t T t T t T t T
91.01
22
1=-''
-t T t T 或'-='221.1130t T
（e ）
由热量衡算得
'-=??
? ??'-+=??? ??'-+
='
22211209.112910009.1202T T T T c W c W t t pc
c ph h
（f ）
联合式e 和式f ，得
8.632='t o C ， 8.592='
T o C 两种情况下传热量之比：
()34.170
1008.591002121=--=-??? ??'-=
'T T c W T T c W Q Q ph h ph h
用NTU-ε法，计算如下。 原工况下：81.020
10020
851112=--=--=
t T t t ε
46.020
8570
100=--=
ph
h pc c c W c W
查图，得NTU=2.23 新工况下：
92.02==
'ph
h pc c ph
h pc c c W c W c W c W （冷流体仍为最小值流体）
2.12
23
.22==ph h c W KS
查图，得 ε=0.54，即
20
10020
21112--'
=
--'=t t T t t ε 所以 2.63208054.02=+?='
t o C
()3.60202.6392.010021212=--=??? ?
?-'
-='
t t c W c W T T ph h pc c o C
两种计算方法结果相近，误差是由读图引起的。NTU 法简便，宜用于估算，但误差稍大。
19. 某冷凝器传热面积为20m 2，用来冷凝100 o C 的饱和水蒸气。冷液进口温度为40 o C ，
流量0.917㎏/s ，比热容为4000J/（㎏·o C ）。换热器的传热系数K ＝125W/（m 2·o C ），试求水
蒸气冷凝量。
已知：A ＝20m 2，T=100 o C ，t 1＝40 o C ，q m2＝0.917㎏/s ，c p2＝4000J/（㎏·o C ），K ＝125W/
（m 2·
o C ） 求：水蒸汽量q m
解：查100 o C 水蒸汽r ＝2258kJ/kg ∵()r q t T t T t t KA
t t c q m p m ?=---=-2
11
21222ln
∴506.04000917.020125exp exp 2212=??? ????-=???
? ??-=--p m c q KA t T t T ∴()()C t T T t ?=?--=?--=7.69506.040100100506.012
()
()s kg r
t t c q q p m m /0482.010*******.694000917.03
1222=?-??=
-=
20. 有一套管换热器，内径为?19×3mm ，管长为2m ，管隙的油与管内的水的流向相反。油的流量为270㎏/h ，进口温度为100 o C ，水的流量为360㎏/h ，入口温度为10 o C 。若忽略
热损失，且知以管外表面积为基准的传热系数K ＝374W/（m 2·o C ），油的比热容c p =1.88kJ/(㎏·
o C)，试求油和水的出口温度分别为多少?
已知：内管?19×3mm ，L=2m ，逆流，q m1＝270㎏/h ，T 1＝100 o C ，c p1=1.88kJ/(㎏·o
C)，
q m2＝360㎏/h ，t 1＝10 o C ，K ＝374W/（m 2·o
C ）
求：T 2，t 2
解：水的定性温度未知，先取水的比热c p2＝4.18KJ/kg o C
由热效率公式
[]()[]
111111ex p )1(ex p 1R NTU R R NTU ----=
ε 337.018
.436088
.12702
2111=??=
=
p m p m c q c q R
317.01088.136002702
019.014.33743
111=??÷???==
p m c q KA NTU
得
()[]()[]
26.0337.01317.0ex p 337.0337.01317.0ex p 111121=----==--εt T T T ∴
26.010
1001002
=--T C T ?=6.762
∵ ()()12222111t t c q T T c q p m p m -=- ∴ ()()C t T T c q c q t p m p m ?=+-?=+-=9.17106.76100337.01212
2112
查C t t t ?=+=+=
142
9
.1710221下水的C kg kJ c p ??=/188.4，偏差不大，计算有效。
21. 用热电偶温度计测量管道中的气体流速。温度计读数为300 o C ，黑度为0.3。气体与热电偶间的对流传热系数为60 W/（m 2·K ），管壁温度为230 o C 。试求：（1）气体的真实温度；（2）若要减少测温误差，应采用那些措施？
已知：热电偶t 1＝300 o C ，t w ＝230 o C ，ε＝0.3，α＝60 W/（m 2·K ），p ρ＝1500kg/m 3 求： t g ＝？及减少误差的措施 解： 与壁面相比，热电偶面积很小
故辐射
2
444410/74510050310057367.53.0100100m W T T C A Q w =???
???????? ??-??? ????=??????????? ??-??? ???=ε 对流
()1t t A
Q
g -=α，且定态时辐射与对流Q 相等
∵C t A Q t g ?=+=+?=
31230060
74511α 由计算过程可见，提高α，提高t w ，降低ε，均可减少误差。
22. 功率为1kW 的封闭式电炉，表面积为0.05 m 2，表面黑度0.90。电炉置于温度为20
o
C 的室内，炉壁与室内空气的自然对流对流传热系数为10 W/（m 2·K ）。求炉外壁温度。
已知：Q=1kW ，A=0.05 m 2，t ＝t w ＝20 o C ，ε＝0.90，α＝10 W/（m 2·K ） 求： T W ＝？
解： 定态时，发散量应等于辐射、对流传热之和
()t T t T C A Q
W W W -+???
???????? ??-??? ???=αε440100100 ∴
()
()t T T W W -+-??=-102931067.59.005
.01044
83 整理上式得：
023*******.54
9=-+?-W W T T 试差得：T W ＝746K ＝473℃
23. 盛水2.3kg 的热水瓶，瓶胆由两层玻璃壁组成，其间抽空以免空气对流和传导散热。玻璃壁镀银，黑度0.02。壁面面积为0.12 m 2，外壁温度20 o C ，内壁温度99 o C 。问水温下降1 o C 需要多少时间？
已知：G=2.3kg ，==21εε0.02，A ＝0.12 m 2，t 2＝20 o C ，t 1＝99 o C 。塞子处热损不计 求： 水降1 o C 时，τ＝？ 解：
12
1
=A A 112=? 拟定态处理 辐射热：()
W T T AC Q 81.0102
.01293.272.367.512.0111100100442142410=-?-??=-+??
????????? ??-??? ??=
εε 查99 o C 水，c p ＝4.22×103J/kg·K ∵t C G Q p ??=?τ ∴h s Q t C G p 3.3102.181
.011022.43.243=?=???=??=
τ
24. 有一单壳程双管程列管换热器，管外用120 o C 饱和蒸汽加热，常压干空气以12m/s 的流速在管内流过，管径为?38×2.5mm ，总管数为200根，已知空气进口温度为26 o C ，要求空气出口温度为86 o C ，试求：（1）该换热器的管长应为多少？（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为?54×2mm ，总管数减少20％，此时的出口温度为多少？(不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失)。
已知：单壳程双管程, 管外饱和蒸T=120o C ，管内干空气u ＝12m/s ，管子?38×2.5mm ，n ＝200，t 1＝26 o C ，t 2＝86 o C
求： （1）L （2）n n %80='，管子?54×2mm ，q m2不变，?2='
t 解： C t t t ?=+=+=
562
86
26221 查56o C 干空气，c p ＝1.0kJ/kg o C ，3
/07.1m kg =ρ，Pa 5
1099.1-?=μ，
mK W /0286.0=λ，P r ＝0.697 （1）s kg u d n q m /1.107.112033.0785.01004
2
2
22=????=??=ρπ
()()W t t c q Q p m 4
3
1222106.62686101.1?=-??=-=
43
1013.210
99.107
.112033.0Re ?=???=
=
-μρ
du >104
()K m W d
?=????==24.08.044.08.02/50697.01013.2033
.00286
.0023.0Pr Re 023.0λα
由管外蒸汽冷凝1α?2α ∴2α=K m m t dL n K t KA Q ???=?=π C t T t T t t t m ?=---=---=
?5986
12026120ln 26
86ln 2112 ∴m t d n K Q L m 08.159
033.014.320050106.64
=?????=???=π
(2) ∵q m2不变，∴u 2
1nd ∞
8.18.02.08.021
d
n d u K ∞∞=α
∵566.055338.018
.18.08
.18.0=??
? ????? ??=?
?
? ??'??? ??'='d d n n K K
21.133
508.0=?=''='nd d n A A ∵()2
1121222ln
t T t T t t KA
t t c q p m ---=- ∴
???? ??=--2221
exp p m c q KA t T t T ∴
686
.021*******.121.1566.0exp exp ???
?
??--=???? ???=????
? ??'''='--t T t T c q KA c q A K t T t T p m p m
即C t t ?='??
?
? ??--='--2.738612026120120260120686
.02
25. 试估计一列管式冷凝器，用水来冷凝常压下的乙醇蒸气。乙醇的流量为3000kg/h ，冷水进口温度为30 o C ，出口温度为40 o C 。在常压下乙醇的饱和温度为78 o C ，汽化潜热为
925kJ/kg 。乙醇蒸气冷凝对流传热系数估计为1660 W/（m 2·o C ）。设计内容：（1）程数、总
管数、管长；（2）管子在花板上排列；（3）壳体内径。 解：热负荷kW r W Q 7719253600
3000
=?=
?= 由于乙醇无腐蚀性可走壳程，水走管程， 水的定性温度C t t t ?=+=+=
'352
40
30331 查35 o C 水，C kg J c p ??=/41742，3
/994m kg =ρ，K m W ?=/625.0λ
s Pa ??=-5
107.72μ Pr ＝4.87
()()
s kg t t c Q W P /5.1830404174107713
1222=-??=-=
选用?25×2.5mm 的钢管，选水的流速s m u /1≈ ∵p u d N n W p ???=
2
24
π
2.59994
102.014.35.18442
22=????=??=p u d W N n p π 取
57=p
N n
，2=p N ，∴11457=?=p N n 根
采用三角形排列，设等边六角形层数为a ，则交点数 ()()
2
31...2161a a a n ++=++++=ο
现取a 为6层，则(
)1276
6312
=++=οn ，除去中间双管的隔板位置13个交点，即可
安置127-13＝114根管子，取管中心间距t ＝32mm （取t ＝1.25οa 后园整得） 外壳内经D 的计算：
取外层管中心间与壳壁的最小距离为距38mm （取t ＝1.25οa 后园整得） ∴m at D 46.0038.02032.062038.022=?+??=?+= 管子长度计算： s m N n d W u p
/04.19945702.014.35
.18442
2
2=????=??=
ρ
π 4
5
1084.210
7.7299404.102.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
du >104 ()
K m W d
a ??=????
==334.08
.04
4.08.02/109
5.487.41084.202
.0625
.0023.0Pr Re 023
.0λ
考虑水的垢层热阻，查教材，取W K m R /1021.02
32??=-（取河水的） 考虑乙醇蒸汽垢层热阻，查得W K m R /1014.02
3
1-?=
W K m d d
a R R a K /100.12520166011014.01021.01095.411112
3333
1122---?=???? ?
?+?+?+?=
????? ??+++=ο
∴ K m W K 2
/1000=（以内表面为基准） C t T t T t t t m ?=---=---=
?8.4240
783078ln 30
40ln 2112 ∵ m m t dL n K t KA Q ???=?=π
m t d n K Q L m 51.28
.4202.014.3114101077133
=?????=???=π计
2.1A =计
实
A ，∴m L L 0.351.22.12.1=?==计实 设计结果：
（1）采用双管程，管子总数114根，长度3m ，管子?25×2.5； （2）管子按等边三角形排列，t ＝32mm ，管子为六层； （3）外壳的内径为460mm
化工原理传热习题及答案汇总
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*** 1140w 2.（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*** 1000w 3.（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*** 91mm 4.（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 Pr α=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 Pr α=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_______。 ***答案*** q=αA△t w.m.K 7.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 27.9K 8.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 41.6K 9.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导热对流热辐射 10.（6分）圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.αλ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd 946(w.m.K) 11.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的
化工原理第一章题库与解答
一、单选题 1.单位体积流体所具有得( )称为流体得密度。 A A 质量; B 粘度; C 位能; D 动能。 2.单位体积流体所具有得质量称为流体得( )。 A A 密度; B 粘度; C 位能; D 动能。 3.层流与湍流得本质区别就是( )。 D A 湍流流速＞层流流速; B 流道截面大得为湍流,截面小得为层流; C 层流得雷诺数＜湍流得雷诺数; D 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 4.气体就是( )得流体。 B A 可移动; B 可压缩; C 可流动; D 可测量。 5.在静止得流体内,单位面积上所受得压力称为流体得( )。 C A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 6.以绝对零压作起点计算得压力,称为( )。 A A 绝对压力; B 表压力; C 静压力; D 真空度。 7.当被测流体得( )大于外界大气压力时,所用得测压仪表称为压力表。 D A 真空度; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 8.当被测流体得绝对压力( )外界大气压力时,所用得测压仪表称为压力表。 A A 大于; B 小于; C 等于; D 近似于。 9.( )上得读数表示被测流体得绝对压力比大气压力高出得数值,称为表压力。 A A 压力表; B 真空表; C 高度表; D 速度表。 10.被测流体得( )小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力。 11、流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心得最大流速得关 系为( )。 B A、 Um＝1/2Umax; B、 Um＝0、8Umax; C、 Um＝3/2Umax。 12、从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差就是( )。 A A、与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关; B、与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关; C、与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关。 13、层流底层越薄( )。 C A、近壁面速度梯度越小; B、流动阻力越小; C、流动阻力越大; D、流体湍动程度越小。 14、双液体U形差压计要求指示液得密度差( ) C A、大; B、中等; C、小; D、越大越好。 15、转子流量计得主要特点就是( )。 C A、恒截面、恒压差; B、变截面、变压差; C、恒流速、恒压差; D、变流速、恒压差。 16、层流与湍流得本质区别就是:( )。 D A、湍流流速>层流流速; B、流道截面大得为湍流,截面小得为层流; C、层流得雷诺数<湍流得雷诺数; D、层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 17、圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数就是( )。 B A、 Re ≤ 2000; B、 Re ≥ 4000; C、 Re = 2000～4000。 18、某离心泵入口处真空表得读数为 200mmHg , 当地大气压为101kPa, 则泵入口处得绝对压强为( )。 A
化工原理传热部分模拟试题及答案
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 1.149 B 1.74 C 2 D 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 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4对流传热系数关联式中普兰特准数是表示_C ____ 的准数。
化工原理传热题库
第四章《传热》练习题 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； 答案：C 2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。 A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律； B、克希霍夫定律；D、普郎克定律； 答案：B 3、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； 答案：A、C、D；B、E、F 4、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； 答案:A、B、C、D、E 5、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、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； 答案：A 解：原因是：流量不变 2 d 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，总热阻近似等于管传热热阻，即K α≈ 6、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 答案：D 7、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（ ）。 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； 答案：B
化工原理传热复习题
传热复习题1 （1）保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 答：首先，保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失。其次，瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射散热量。举例说，如夹层内壁温度为98οC ，外壁温度为28ο C ，黑度为0.95的玻璃表面镀上黑度为0.02的银层后,其辐射散热量可由原来的5502m W 降至6.152m W 。第三，在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作， 大，在数值上常视为相等，但就其本质讲，含义是完全不同的。 （4）何谓换热器的控制热阻? 答:换热器的总热阻1/K 主要取决于冷、热流体的对流传热热阻，当然也和管壁的热阻及污垢热阻有关，即， λ ααb K i ∑++=0111 若忽略管壁及污垢热阻，则有 1 11αα+≈i K
如果i α和0α相接近，也就是两种流体的传热阻力差不多时，在谋求强化传热过程中，一般要考虑把 i α、0α都增大。但往往有这种情况，两者的α 值相差很大，例如i α>>0α,则 1 1 αα<< i 。 这时 11α≈K K ≈0α 即总传热系数K 值接近对流传热系数小的一侧流体的α 值，在本例条件下总热阻完全被管外的对流传热热阻所控制。1/0α被称为控制热阻。 答：不正确。 冷却介质的出口温度越高，其用量越小，回收热能的品位也越高，动力消耗也随之减小。但出口温度升高的结果，导致传热推动力即对数平均温差降低，所需传热面积增大，设备费用增大。因此必须从综合角度考虑，全面加以权衡，确定一个适宜的出口温度。 对于常用的冷却介质工业水，出口温度不宜过高。还因为工业水中含有许多盐类。如CaCO 3、 MgCO 3、CaS04、、MgSO 4等。若出口温度过高，上述盐类就会因溶解度减小而析出，附在器壁表面上形成热阻很大的垢层，使传热过程恶化。尽管可以采取在冷却水中添加阻垢剂等化学方法，但至少从目前看，效果很有限。所以无节制了提高冷却介质出口温度的方法是行不通的。设计时常取冷却水进、出口的温度差为5-10℃ 四`选择题
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 ↓
化工原理传热练习题(DOC)
传热 概念： 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 （1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8） （2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K (例4－9) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10） 二实验题（10） 1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？ 2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？ 3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的 和S？为什么？ 换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？ 4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分） 当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分） 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。 （3分）5．灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 三计算题（60分） 3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为 1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温
化工原理计算题例题
三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ， λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3 δ＝12cm ，q ＝ 1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1 δ＝？2 δ＝？ 解： ∵δλT q ?= ∴1 δ＝m q T T 22.01200 900 11003.12 1 1 =-? =- λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012 .0120050900233422 2?=--=--= λδλ δ 得：∴m 10.018.0579.0579.022 =?==λδ
习 题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C 求： T 1=？ 解： ∵δ λ δλ3 13 2 3 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C
传热练习题2_化工原理
传热 一、填空 1、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放（），这是因为（）。 2、某物体（可近似为灰体），在20℃时，其黒度为ε=0.8，则其辐射能力的大小为 （），其吸收率为（）。 3、管内对流传热，流体内温度梯度最大是在（），原因是（）。 4、膜系数α越（），液体核状沸腾时，△t越大，α越（）。 5、在一列管换热器中用壳程的饱和蒸汽加热管程的液体（无相变），若饱和蒸汽侧的饱和蒸汽压力增大，而液体的流量和进口温度不变，则液体出口温度（），蒸汽侧的对流传热系数（）。 6、某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液，现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均无变化，请列举二个可以导致上述现象的原因：①（）②（） 7、常见的列管换热器折流板型式有（），（）。 在列管式换热器的壳程中设置折流板的优点是（），缺点是（）。 8、随着温度的增加，空气的黏度（），空气的导热系数（）。 9、某一段流体流过一段直管后，在流入同一内径的弯管段，则弯管段的传热系数比直管段传热系数（），因为（）。 10、角系数取决于换热物体的（），（）和（），而与（）和（）无关。 11、基尔霍夫定律的表达式为（），该定律的前提假设条件是（）。 12、在空气—水换热的换热器中，为强化传热可能采取的措施有哪些（）， 传热壁面的温度接近于（）的温度。 13、列管换热器中，若冷热两种流体的温度差相差较大，则换热器在结构上常采用（）办法，常用的结构形式有（）。 14、化工生产中常以水蒸汽作为一种加热介质，其优点是（）。水蒸汽冷凝时应及时排除不凝性气体，其原因是（）。 15、大容积中的饱和沸腾传热可分为（），（）和（），而在工业生产中常在（）阶段操作。 16、一回收烟道气热量的废热锅炉，在流程安排上，烟道气（入口温度为60℃）应走（），水（入口温度为90℃）应走（），主要是为避免（）。 17、三层圆筒壁热传导过程，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同，在其它条件不变时，若将第二层和第三层的材质互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。 18、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（）。 19、在管壳式换热器中热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程改为双程，则传热温度差（）。 20、在高温炉外设置隔热挡板，挡板材料黑度愈低，热损失愈（）。 21、写出两种带有热补偿的列管换热器名称①（），②（）。 22、斯蒂芬—波尔茨曼定律的数学表达式为（），它表示（ ）。 23、327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的（）倍。 24、若换热器中流体温度变化较大，总传热系数随温度变化大时，传热面积可采用（ ）求之。 25、沸腾传热设备壁面越粗糙，气化核心越（），沸腾传热系数越（
化工原理试题及答案
一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。
化工原理—传热复习题
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； C 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、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、F 3、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、E 4、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 D 5、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； C 6、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； B 7、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； A 8、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
化工原理课件传热习题201111
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 4 0100? ?? ??==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 w t 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： m t KA t t Cp m T T Cp m ?=-=-)()(122' 2211'1等式成立的条件 是 、 、 。 解①大 ， 热阻大 ②稳定传热 ， 无热损失 ， 无相变化 8、①列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是 。 ②等温面不会相交，因为 。 解①增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高α值，支承管子 ②一个点不可能具有两个不同的温度 9、①由多层等厚度平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 ，其两侧的温度差愈 。 ②为了减小高温发热体辐射热的散失，可采用在发热体之外设置 的措施。
化工原理传热试题
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) 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、或；翅片管换热器安装翅片的目的是。 (6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，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。 (7) 物体辐射能力的大小与成正比，还与成正比。 (8) 写出三种循环型蒸发器的名称、、。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、和三个阶段。实际操作应控制在。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而。 (10) 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??????。 (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____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） (12) 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 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＿＿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 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 3 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/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α将变为。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响 5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的______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
化工原理习题第二部分热量传递答案
化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题： 1.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____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。 3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中，A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T 为200℃，冷气体进口温度ｔ＝50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。 11.一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。
化工原理传热试题
齐河职业中专2015—2016年第一学期月考考试 技能试题 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分200分，考试时间120分钟。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 卷一（选择题，共100分） 一、选择题（本大题40个小题，每小题2分，共80分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将符合题目要求的选项字母代号选出） 1.甲烷在320K和0.5MPa时的密度是（） A．3.0kg/m3 B．3000kg/m3 C．0.03kg/m3 D．0.003kg/m3 2．已知某油品在圆管中稳定的流动，其Re=500，已测得管中心处的点流速为0.5m/s，则此管截面上的平均流速为（）m/s A．0.1 B．0.15 C．0.25 D．0.4 3．当流体在管内稳定流动时，其他条件保持不变，管径为原来的2倍，则其相应的雷诺准数为原来的（）倍 A．2 B．1 C．1/2 D．4 4.离心泵开车时，为了减小启动功率，应将（） A．出口阀关小B．出口阀开大C．入口阀关闭D．出口阀关闭 5. 层流与湍流的区别是（） A、湍流的流速大于层流流速 B、流道截面积大的为湍流，小的为层流 C、层流无径向脉动，湍流有径向脉动 D、层流的雷诺准数小于湍流的雷诺准数 6．运动粘度v=μ/ρ，其单位为（） A．Pa.s B．Pa/s C．m2/s D．m2.s 7．水在管道中稳定流动时任意截面上流量qm1、qm2关系为（） A．qm1=qm2 B．qm1>qm2 C．qm1 、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000完整版化工原理试题库答案2