化工传递过程过程性考核(四) -答案

化工传递过程过程性考核试卷（四）

一、填空题（每空1分，共41分）

1. 在传热过程中，热、冷流体热交换可分为三种方式：直接接触时换热、蓄热式换热

和间壁式换热。

2. 描述热传导的基本定律为傅立叶定律；描述对流传热的基本定律为牛顿冷却定律。

3. 对流传热的热阻主要集中在层流底层；增加流速对对流传热的强化主要是通过减小边界层中

层流底层的厚度来实现的。

4. 在管壳式换热器中，用饱和蒸汽将管内流动的某有机溶液从20 ℃加热到60 ℃。则总传热热阻主要集

中在溶液侧，列管壁面温度较接近蒸汽侧流体温度；若要强化该传热过程，可采取的有效措施管侧加翅片和提高溶液流速等；若该换热器运行一段时间后，发现有机溶液的出口温度降低，则可能的原因为溶液侧传热壁面结垢。

5. 在间壁式换热器中，热冷流体的相互流向有并流、逆流、错流和折流等基本形式。若想减小

换热器的传热面积，则应使流动尽量接近于逆流；若被加热流体温度有所限制，则宜采用

并流。

6. 根据冷凝液能否润湿冷凝壁面，蒸汽冷凝可分为膜状冷凝和滴状冷凝两种方式。

7. 对于大容积沸腾，根据过热度的大小，沸腾过程大致可分为自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾

等三个阶段，工业生产上一般控制在泡核沸腾阶段。

8. 某灰体的吸收率为0.8，则其辐射能力是同温度下黑体的0.8 倍；若其表面温度由27 ℃升高到

327 ℃，则其热辐射能力变为原来的16倍。

9. 根据热补偿方式的不同，列管式（管壳式）换热器可分为固定管板式换热器、U形管式

换热器和浮头式换热器等。

10. 在传热计算中，平均温度差法往往用于 设计型 计算，传热单元数法往往用于 操作型 计算。 11 某水溶液在套管的环隙内流动换热，若套管内管外径为20 mm ，外管内径为45 mm ，则流动当量直径为 25 mm ；传热当量直径为 81.25 mm 。

12. 某低黏度流体在圆形直管内湍流流动且被加热，若保持管径不变，将流体流量增加一倍，则管内对流传热系数变为原来的 1.74 倍；若保持流体流量不变，将管内径缩小为原来的1/2，则管内对流传热系数变为原来的 3.48 倍。（以上情况流体物性可视为不变）。

13. 导热系数的定义式为n

t S Q

∂∂-=d d λ，其物理意义为 单位温度梯度下的热通量 。

14. 工程上多采用泡沫体作为保温隔热材料，这是利用气体 导热系数低 的特性。

15. 动量传递与热量传递类比的基础是 动量传递与热量传递的类似性 ，进行类比的主要目的是 通过动量传递中易于求取的流动摩擦系数求取对流传热系数 。

16 温度差校正系数ϕ∆t = ()R P f ,，其物理意义是 流动方向与逆流的的相差程度 。在设计列管式换热器时，当温度差校正系数ϕ∆t 小于 0.8 时，则应考虑增加换热器的壳程数。

二、单项选择题：（每空1分，本大题共5分）

在每小题列出的四个备选项中选出一个正确答案的代号填写在题后的括号内。

17. 两层平壁稳态导热，壁的厚度相同，若导热系数k 1大于k 2，则其对应的温度差△t 1（ B ）△t 2。 A ．大于 B ．小于 C ．等于 D ．不确定

18. 在下列措施中，能有效降低高温设备向周围环境辐射散热速率的是（ C ）

A ．在设备外表面涂刷一层沥青

B ．在设备外表面涂刷一层铁红防锈漆

C ．在设备外表面贴一层铝箔

D ．在设备外表面贴一薄层石墨板

19. 在两平行平板黑体间进行辐射传热，若保持两板面间的温差不变，则两板间的辐射传热速率随两板

面温度的降低而（ B ）

A ．增大

B ．减小

C ．不变

D ．不确定 20. 对于辐射传热，日常生活中的固体，大多数属于（ C ）

A ．黑体

B ．透热体

C ．灰体

D ．镜体 21. 在设计列管式换热器时，下列管长中，（ C ）是不太合适的。

A ．2m

B ． 3m

C ． 5m

D ．6m

三、名词解释题：（每小题3分，本大题共9分）

22.传热速率和热通量

传热速率是指在单位时间内通过传热面的热量。 热通量（又称传热速度）是指单位传热面积的传热速率。 23. 对流传热

在化工传热过程中，常遇到的并非单纯对流方式，而是流体流过固体表面时对流和热传导联合作用的传热过程，即是热由流体传到固体壁面或反之的过程，通常将它称为对流传热（或给热）。 24. 灰体

凡能以相同的吸收率且部分吸收由零到∝所有波长范围的辐射能的物体，定义为灰体。灰体具有以下特点：（1）灰体的吸收率不随辐射线的波长而变；（2）灰体是不透热体。

四、简答题：（每小题5分，本大题共15分）

25. 管壳式换热器中流体流径选择的一般原则（至少五条）。 （1）不洁净和易结垢的流体易走管内。 （2）腐蚀性的流体易走管内。 （3）压强高的流体易走管内。 （4）饱和蒸气易走管间。

（5）有毒流体易走管内。（答对1条分，回答除上述五条之外的其他正确答案亦可）

26. 请写出下面管壳式换热器中1~8各部位的名称，并指出设置7的主要用途。如将下图中换热器改为双管程，应如何改动。

1-壳；2-列管；3-壳程流体进出口；4-管程流体进出口；5-管箱；6-管板；7-折流挡板；8-泄水管（3分）

折流挡板可以强化壳程的传热。（1分）单管程变成双管程，需要在管箱设置隔板，同时改变管程流体出口的位置。（1分）

27. 试写出迪特斯-贝尔特关联式n 8.0023.0Pr Re Nu =中三个量纲为一数群的表达式和物理意义。

λ

αl

Nu =，表示对流传热系数的准数。 μ

ρ

du Re =

，确定流动状态的准数。

λ

μ

p c Pr =

，表示物性影响的准数。（答对1条2分，2条4分，3条5分）

五、计算题：（本大题共30分）

28. 某单管程列管式换热器，其换热管束由160根管径为Φ25 mm×2.5 mm 的不锈钢管构成。管程流体流量为5×104 kg/h ，经换热后由20 ℃被加热至60 ℃。管外为110 ℃的饱和水蒸汽，冷凝后在饱和温度下排出换热器，冷凝传热系数为10 kW/（m 2·℃）。若忽略换热器的热损失，不考虑污垢热阻。

试求：（1）饱和蒸汽用量； （2）管内对流传热系数；

（3）换热器的总传热系数； （4）换热管的有效长度； （5）换热管外壁面温度T W ； （6）管程直管阻力压降。

注：定性温度下管程流体的密度980 kg/m 3、 恒压比热容4.1 kJ/(kg·℃)、导热系数0.64 W/(m. ℃)、黏度

0.6 mPa·s ；

管壁导热系数为16 W/（m. ℃）； 110 ℃水蒸汽的汽化潜热为2232 kJ/kg ；

Blasius 经验公式为25.03164.0-=Re λ，应用范围100004000<

kg 02.11022321028.23

6

h =⨯⨯==r Q W

（2）()m 282.020025.0025.0785.098036001601054

24

2=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯==d n V

u π

92120006

.0980

282.002.0=⨯⨯=

=

μ

ρ

du Re