化工原理第四章习题及答案.doc

第四章 传热
一、名词解释
1、导热
若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为热传导(导热)。
2、对流传热
热对流就是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起得热量传递。热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热
任何物体, 只要其绝对温度不为零度 (0K), 都会不停地以电磁波得形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体得辐射能, 当物体向外界辐射得能量与其从外界吸收得辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量得传递。这种传热方式称为热辐射。
4、传热速率
单位时间通过单位传热面积所传递得热量(W/m2)
5、等温面
温度场中将温度相同得点连起来,形成等温面。等温面不相交。
二、单选择题
1、判断下面得说法哪一种就是错误得(　　)。　 　B
A 在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;
B 在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;
C 黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;
D 黑度反映了实际物体接近黑体得程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为_______ 。 C
A 传导与对流 B 传导与辐射 C 对流与辐射
3、沸腾传热得壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数_________。 C
A 增大 B 减小
C 只在某范围变大 D 沸腾传热系数与过热度无关
4、在温度T时,已知耐火砖辐射能力大于磨光铜得辐射能力,耐火砖得黑度就是下列三数值之一,其黑度为_______。 A
A 0、85 B 0、03 C 1
5、已知当温度为T时,耐火砖得辐射能力大于铝板得辐射能力,则铝得黑度______耐火砖得黑度。 D
A 大于 B 等于
C 不能确定就是否大于 D 小于
6、多层间壁传热时,各层得温度降与各相应层得热阻_____。 A
A 成正比 B 成反比 C 没关系
7、在列管换热器中,用饱与蒸汽加热空气,下面两项判断就是否正确: A
甲、传热管得壁温将接近加热蒸汽温度;
乙、换热器总传热系数K将接近空气侧得对流给热系数。
A 甲乙均对 B 甲乙均不对
C 甲对,乙不对 D 乙对,甲不对
8、列管换热器管程常用流速范围为:一般液体_______,气体__________。 A C
A 0、5 - 3 m/s B 3 - 15 m/s C 5 - 30 m/s
9、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。 A
A 管内加扰流内件 B 提高壳程数
10、碳钢得导热率为_______;不锈钢得导热率为_______;铜得导热率为_______,常压常温空气得导热率为_______;常温水得导热率为_______。 C, D, B, F, E
A 151W/(m·℃) B 370W/(m·℃) C 45W/(m·℃)
D 16W/(m·℃) E 0、62W/(m·℃) F 0、025W/(m·℃)
11、套管冷凝器得内管走空气,管间走饱与水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时 A B B
① 传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变
② 空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变
③ 壁温 A 增大 B 略有减小 C 基本不变
12、一定流量得液体在一F25×2、5mm得直管内作湍流流动,其对流给热系数a＝1000W/(m2·℃)。如流量与物性都不变,改用一F19×2mm得直管,则其a值将变为__________ W/(m2·℃)。 D
A 1059 B 1496 C 1585 D 1678
13、穿过三层平壁得稳定导热过程,如图所示。试比较第一层得热阻 R1与第二、三层热阻R2、R3得大小____________。 C A C
A R1> (R2+R3) B R1< (R2+R3) C R1= (R2+R3) D 无法比较
14、①在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好____________放置;冷却水应走____________。 A C
A 水平 B 垂直 C 管内 D 管外
②已知某平壁外两层不等厚(b1<b2)保温材料得温度分布曲线如图示, 则A 层导热率__________B 层得导热率。 C
A 小于 B 不能确定就是否大于 C 大于 D 等于

15、稳定传热就是指______。 B
A 传热系统中各点得温度不随位置与时间而变。
B 传热系统中各点得温度仅随位置变,而不随时间变。
C 传热系统中各点得温度不随位置变而随时间变。
D 传热系统中各点得温度随位置与时间而变。
16、棉花保温性能好,主要就是因为______。 C
A 棉纤维素导热率小;
B 棉花中含有相当数量得油脂;
C 棉花中含有大量空气,而空气得运动又受到阻碍;
D 棉花白色,因而黑度小。
17、无相变强制对流来自_______。 C
A 纯经验方法 B 纯理论方法 C 因次分析与实验结合(半理论、半经验方法) D 数学模型法 E 因次分析法
18、在蒸汽冷凝中,不凝气体得存在对得影响就是______。 B
A 使值升高 B 使值大大降低
C 使值有一定影响 D 对值无影响
19、红砖得黑度为0、93,若温度为300℃,则红砖得发射能力为________W/m2。 B
A 6112、3 W/m2 B 5684 W/m2 C 916、8 W/m2 D 1000 W/m2
20、换热器中冷热流体进出口温度一定时,下面说法中正确得就是 。 D
A Dtm并<Dtm逆<Dtm折 B Dtm逆＝Dtm并＝Dtm折
C Dtm并<Dtm逆＝Dtm折 D Dtm并< Dtm逆 >Dtm折
21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中,为强化传热下列方案中得_____在工程上可行。 A
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。
22、在间壁换热器中,当两流体均变温时,采用折流得目得就是 。 A
A 提高K B 提高Dtm
C 增加传热面积A D 使K与A均增加。
23、100℃时铜得导热率为_____,18℃时钢得导热率近似为_______,20℃时空气得导热率近似为______,20℃水得导热率近似为______。 C A B D
A 45W/(m·K) B 0、026W/(m·K)
C 377W/(m·K) D 0、6W/(m·K)
24、在相同温度下,实际物体得吸收率A与黑体得吸收率A0得关系就是 。 C
A A > A0 B A = A0 C A< A0 D 不一定
25、判断下面关于系统进行稳定传热时得说法哪一个就是错误得_______。 C
A 通过一定传热面得传热速率不随时间变化,为一定值;
B 系统中任一点得温度维持恒定;
C 总得传热速率等于通过垂直于热流方向得各传热面得传热速率之与;
D 系统中任一传热面上得热通量在过程中不变。
26、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。 A
A 管内加扰流内件 B 提高壳程数
27、有一列管换热器,由38根F25´2、5mm无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水流速0、5m/s,相应得Re=104及对流给热膜系数为a。当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为a¢,则 。 A
A B
C D 不一定
28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃,冷流体温度由20℃升至50℃。若逆流操作,Dtm＝ 。 D
A 70℃ B 30℃ C 10℃ D 40℃
29、热传递得基本方式就是:( )、对流、辐射。 A
A 传导 ; B 传递; C 放射; D 流动。
30、物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为( )。 A
A 热传导; B 热传递; C 热放射; D 热流动。
31、流体各部分之间发生相对位移所引起得热传递过程称为( )。 A
A 对流; B 流动; C 传递; D 透热。
32、物质导热系数得顺序就是:( )。 A
A 金属＞一般固体＞液体＞气体; B 金属＞液体＞一般固体＞气体;
C 金属＞气体＞液体＞一般固体; D 金属＞液体＞气体＞一般固体。
33、吸收率( )1得物体称为黑体。 C
A 大于; B 小于; C 等于; D 近似于。
34、( )等于1得物体称为白体。 B
A 吸收率; B 反射率; C 透过率; D 折射率。
35、单原子气体与对称双原子气体均可视为( )。 D
A 白体; B 灰体; C 黑体; D 透热体。
36、液体就是( )。 D
A 白体; B 灰体; C 透热体; D 不透热体。
37、在管壳式换热器中,不洁净与易结垢得流体宜走管内,因为管内( )。 A
A 清洗比较方便; B 流速较快; C 流通面积小; D 易于传热。
38、在管壳式换热器中,腐蚀性得流体宜走管内,以免( ),而且管子也便于清洗与检修。 A
A 壳体与管子同时受腐蚀; B 流速过快; C 流通面积过小; D 传热过多。
39、在管壳式换热器中,压强高得流体宜走管内,以免( ),可节省壳程金属消耗量。
A 壳体受压; B 流速过快; C 流通面积过小; D 传热过多。 A
40、在管壳式换热器中,饱与蒸气宜走管间,以便于( ),且蒸气较洁净,它对清洗无要求。 A
A 及时排除冷凝液; B 流速不太快; C 流通面积不太小; D 传热不过多。
41、在管壳式换热器中,有毒流体宜走管内,使( )。 A
A 泄漏机会较少; B 流速很快; C 流通面积变小; D 传热增多。
42、在管壳式换热器中,被冷却得流体宜走管间,可利用外壳向外得散热作用,( )。
A 以增强冷却效果; B 以免流速过快; C 以免流通面积过小; D 以免传热过多。 A
43、在管壳式换热器中,黏度大得液体或流量较小得流体宜走( ),因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re＞100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。 B
A 管内; B 管间; C 管径; D 管轴。
44、对于刚性结构得换热器,若两流体得温差较大,对流传热系数较大者宜走( ),因壁面温度与 大得流体温度相近,可以减少热应力。 B
A 管内; B 管间; C 管径; D 管轴。
45、在管壳式换热器中安装折流挡板得目得,就是为了加大壳程流体得( ),使湍动程度加剧,以提高壳程对流传热系数。 C
A 黏度; B 密度; C 速度; D 高度。
46、有一套管换热器,环隙中有119、6℃得蒸气冷凝,管内得空气从20℃被加热到50℃,管壁温度应接近(　　)。　　 D
A 20℃; B 50℃; C 77、3℃; D 119、6℃。
47、已知在温度T时耐火砖得发射能力(辐射能力)大于铜得发射能力,则铜得黑度为(　　),耐火砖得黑度为( )。　 　A B
A 0、6; B 0、9; C 1、0; D 1、2。
48、两灰体间进行辐射换热,两者间得温度差为100℃。若将两灰体得温度各升高100℃,则此时得辐射传热量与原来得传热量相比,将(　　)。　 　 A
A 增大; B 减小; C 不变; D 不一定。
49、判断下面得说法哪一种就是错误得(　　)。　 　B
A 在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;
B 在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;
C 黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;
D 黑度反映了实际物体接近黑体得程度。
50、当换热器中冷热流体得进出口温度一定时,判断下面得说法哪一个就是错误得(　)。B
A 逆流时,Δtm一定大于并流、错流或折流时得Δtm;
B 采用逆流操作时可以节约热流体(或冷流体)得用量;
C 采用逆流操作可以减少所需得传热面积;
D 温度差校正系数φΔ t 得大小反映了流体流向接近逆流得程度。
三、 填空题
1、对流给热得热阻主要在____________,此处得__________最大。
滞流内层 温差
2、热损失就是_______损失与________损失之与。
热辐射传热引起得 对流给热引起得
3、列管式换热器中,壳程设有折流挡板,当两流体均无相变时,挡板能起强化传热得作用,其原因就是
①______________________________________________________________;
②______________________________________________________________;
③_____________________________________________________________ 。
① 流速增大,使壳程增大;
② 流体大部分横穿流过管束,流道短,边界层薄,比顺着管子纵向流动高;
③ 流体在折流挡板间穿行时,流向及流速都在不断变化,增加了扰动,强化了传热。
4、水蒸气冷凝时得比气体无相变时得大得多,其原因就是气体得_____________________
_________________________,而蒸汽冷凝,其凝液得_____________________________;且只有_______________才有热阻。
导热率小、密度小,整个气体都呈现热阻 导热率与密度都比气体大 很薄得液膜
5、在管式间壁换热器中,以外表面为基准得传热系数K得计算式为_________________,与之对应得传热量＝_______________。

6、① 已知传热系数K=1250kcaL/(m2·h·℃),在SI制中,K=_____W/(m2·K);汽化潜热r=2200kJ/kg,在工程单位制中r =________________kcaL/kg。
② 普兰德准数得定义式就是__________________________。
① 1453 525 ②
7、在压强恒定得条件下,空气黏度随温度升高而________________。
增大
8、厚度不同得三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3,导热率l1< l2< l3。在稳定传热过程中,各层得热阻R1 R2 R3,各层导热速率Q1 Q2 Q3。
>, > ; =, =
9、一包有石棉泥保温层得蒸汽管道,当石棉泥受潮后,其保温效果应_____________,主要原因就是_______________________________________________________________。
降低 因水得导热率大于保温材料得导热率,受潮后,水占据一定得孔隙空间,使保温层材料导热率增大,保温效果降低。
8、 蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放_________________,这就是因为 ___________________
________________________________________________________。
不凝气与冷凝水 不凝气构成附加得气膜传热阻力,而冷凝水得积累减小换热面积。
11、①设置隔热挡板就是____________辐射散热得有效方法。挡板材料得黑度愈低,辐射散热量 ____________。
②有一单层平壁如图所示。已知材料得导热率为常数,从左等温面至右等温面 得稳定导热热流量为,则平壁内得温度分布表达式为__________________________。

① 减少 愈低 ②
12、某物体(可近似为灰体)在20℃时,其黑度为ε=0、8,其吸收率为______________。
0.8
13、浮头式或带膨胀节得换热器适用于____________ 与____________流体得温差很大得场合。
管程 壳程
14、① 根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式热器得一般结构型式有__________________、 __________________、__________________。
② 换热器中,热流体由200℃ 冷却到140℃,冷流体由20℃升高到35℃,热流体得热容量流率较小, 则传热效率为__________________。
① 膨胀节;浮头式;U型管 ② 33、3%
15、消除列管换热器温差应力常用得方法有三种,即在壳体上加______________,采用______________结构或采用______________式结构。
膨胀节 浮头式 U型管
16、如图所示,为尽量减少Ａ、Ｂ两个温度不同得固体表面间得辐射传热,可以采取得措施
就是________________________________________________。

在两固体壁面间,平行放置多块黑度较小得遮热板。
17、① 用冷却水将一定量得热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较。方案Ⅰ就是令冷却水终温为30℃,方案Ⅱ就是令冷却水终温为35℃,则用水量W1___W2,所需传热面积A1___A2。
② 如图所示,蒸汽在管束外冷凝,(a)、(b)两种排列方式得其它条件均一样,比较它们得冷凝给热系数得大小___,因为______________________________________。
① 大于, 小于
② 大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。
18、两流体得间壁换热过程中计算式中,Dt表示 。
T1-T2 或t2-t1
19、设备保温层外包一层表面_________、颜色_________得金属,可使设备得热损失减少。
光滑 较浅
20、举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________。
套管式换热器,列管式换热器,夹套式换热器,板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器,板翅式换热器等任选五种。
21、导热率得物理意义就是____________________________________,其SI制得单位为_____________,工程制得单位为_______________。
单位温度梯度、单位导热面积上所传导得热量 W/(m·℃) 千卡/小时·米·℃
22、① 定性温度就是指____________________。
② 沸腾传热可分为三个区域,它们就是____________、____________与____________,生产中得沸腾传热过程应维持在____________区操作。
① 确定准数中各物性参数得温度
② 自然对流区 核状沸腾区 膜状沸腾区 核状沸腾
23、对多层圆筒壁得热传导,通过各层得传热速率________,热通量________,沿圆筒壁得径向温度分布为____________线。
相等 不相等 曲线
24、① 已知导热率λ=2、388×10-3Cal/(cm·s·℃), 此值在SI制中为__________W/(m·K)。
② 写出比热Cp得单位,工程制为____________,SI制为____________。
③ 物体得辐射传热速率与其绝对温度得_________次方成正比。
① 1 ② kCaL/(kg·℃), J/(kg·℃) ③ 四
25、在传热实验中,用饱与水蒸气加热空气,总传热系数Ｋ接近于____________侧得对流传热系数,而壁温接近于________________侧流体得温度。蒸汽冷凝时得对流给热系数较大。原因就是__________________________。
空气 饱与水蒸气 蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热
26、① 估计列管式换热器中金属管壁得温度tw,壳程为0、1MPa得饱与水蒸气冷凝。
A 管程就是平均温度为40℃得空气,tw约为________;
B 管程就是平均温度为40℃得水,水得对流给热系数为2000W/(m2·℃),基于内面积得总传热系数Ki=1600W/((m2·℃)) ,tw约为_______。
② 在设计时,欲略为增大一卧式冷凝器得传热面积,从有利于传热角度瞧,宜采取得措施为_____________,因为_____________________________。
① (1) 100℃ (2) 88℃
② 增加管长。 如果采用增加管数得办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低。
27、管内湍流传热,流体内温度梯度最大得部分就是在______________,原因就是_____________
____________________________________。
滞流底层 滞流底层得传热机理就是导热, 流体得导热率一般比较低。
28、在稳态传热中,凡热阻大处其温差也____________。滴状冷凝得给热系数_________膜状冷凝给热系数。
大 大于
29、沸腾传热时,在核状沸腾区壁面与沸腾流体得温差愈大,则__________。
越大
30、对于间壁式换热器:等式成立得条件就是 、 、 。
31、下列各种情况下得对流给热系数
空气流速为6m/s时得; 空气流速为25m/s 时得;水得流速为1、2m/s时得; 水得流速为2、5m/s时得; 蒸汽膜状冷凝时得之间得数值按自大而小得顺序为 ________ > ________ > ________ > ________ > ________。

32、不需要任何介质得传热称为( )传热。
辐射
33、在列管式换热器中,流体在管内流动称为流经( )。
管程
34、列管式换热器中,流体在( )流动称为流经壳程。
管间
35、能以相同得吸收率且部分地吸收由零到∞得所有波长范围得辐射能得物体称为( )。
灰体
36、在辐射传热中,气体得反射率为( )。
0
37、在辐射传热中,黑体得透过率为( )。
0
38、在辐射传热中,灰体得透过率为( )。
0
39、灰体得辐射能力与同温度下黑体得辐射能力之比,称为物体得( )。
黑度
40、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则传热管得壁温接近( )得温度。
饱与蒸气
41、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则总传热系数Ｋ接近( )得对流传热系数。
空气
42、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则空气应走( )。
管内
43、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则饱与蒸气应走( )。
管间  
44、判断下列物性数值大小l金属 ____ l液 ___l气。
＞ ＞
四、判断题 (每题1分)
1、在辐射传热中,黑体得反射率为1。 ( × )
2、对流传热包括强制湍流传热与强制层流传热。 ( × )
3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。 ( √ )
4、圆筒壁热传导就是传热速率与热通量相等 ( × )
5、一般固体、液体与气体相比较,导热系数值得大小顺序为固体＞气体＞液体。 ( × )
6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。 ( × )
7、对流传热仅发生在流体中。 ( × )
8、流体与固体壁面间对流传热得热阻主要集中在流动边界层。 ( × )
9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。 ( × )
10、虽然大气层包围着地球,但阳光仍能照射到地球表面,因为空气就是透热体。 ( √ )
五、问答题
1、在列管换热器中,拟用饱与蒸气加热空气,传热管得壁温接近哪一种流体得温度？ 为什么？ (3分)
答: 壁温接近饱与蒸气得温度。 因为 , 饱与蒸气得＞＞空气得,则＜＜ 所以,＜＜,传热管得壁温接近饱与蒸气(大)得温度。
2、为什么内部孔隙多得材料保温效果好? (3分)
因为大量得孔隙中包含着导热系数非常小得气体,对导热不利,从而起到了保温得作用。
3、在强化传热得过程中,为什么要想办法提高流体得湍动程度? (3分)
由于对流传热得热阻主要集中在层流底层内,提高流体得湍动程度能减薄层流底层得厚度,可以提高传热效果。
4、在传热实验中,试分析说明饱与水蒸气与管壁间得对流给给热系数(α)如何确定得？并指出相应测试得基本参量有哪些？ (4分)
答:
∴
即需测参数:空气流量; 空气进、出口温度(ｔ1、ｔ2); 饱与蒸汽压力,然后查出饱与蒸汽温度Ts ;管壁温(ｔw)
5、在蒸汽冷凝时,其冷凝液为层流流动,若要提高蒸汽冷凝得给热系数,可考虑采取哪些措施？ (4分)
答: 措施一:让液膜与蒸汽同向流动,则磨擦力使液膜流动加速,厚度减薄,从而使增大;
措施二:若为单根管,将垂直放置改为水平放置。若为管束,则需减小垂直列上得管数,或把管子排列旋转一定得角度;
措施三:及时排除不凝气体。
6、 ① 作图定性示出沸腾传热系数随相应得传热温差Δｔ(壁面与沸腾液体之间)得变化关系。
② 列管换热器封头装置隔板得作用就是什么？ (4分)
答:① 如图

② 隔板将管子分成若干组,构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程。
7、现场有一列管式加热器,管程有φd×δmm钢管n根,每根长L米,内通水。壳程为压力等于PPa(绝)得饱与水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K,试问
① 需要测取哪些数据?说出所用仪表。
② 根据测得得数据列出计算K值得有关公式及计算方法。 (4分)

答: ① 需要测水得进、出口温度与,可使用温度计测量;需要得加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水得流量, 可使用转子流量计测量。
②
换热器面积
平均推动力
基于外表面得总传热系数
五、计算题
1、某平壁燃烧炉就是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层得厚度均为100 mm,其导热系数分别为0、9 W/(ｍ·℃)及0、7 W/(ｍ·℃)。待操作稳定后,测得炉壁得内表面温度为700℃, 外表面温度为130℃。为减少燃烧炉得热损失,在普通砖得外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0、06 W/(ｍ·℃)得保温材料。操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃, 外表面温度为90℃。设两层材料得导热系数不变。计算加保温层后炉壁得热损失比原来减少百分之几？ (10分)
解:设单位面积炉壁得热损失为(),加保温层前,就是双层平壁得热传导
(4分)
加保温层后,就是三层平壁得