传热期末复习资料A(有答案).doc

传 热 测 验
1．传热的基本方法有传导传热、对流传热和辐射传热。
2．在厚度相同，面积相等的两层平壁稳定导热过程中，已知导热系数λ>λ，
则各层的导热速率Q > Q，温差Δt1 < Δt2 （>、=、<）。
3．为减小热辐射，应选用黑度较 小 的材料作为热屏。
4．列管式换热器中，若两流体的温度差大于50℃以上就应考虑热膨胀（热补偿）
的影响，其补偿方法有补偿圈、浮头补偿、U形管补偿。
5．热传导的基本方程式是Q= λm·A·(T1-T2)/ d；。
6．换热器强化传热的途径有（1）一、扩展传热面积（2）二、增大传热平均温差Δtm（3）三、提高传热系数K。
7．列管换热器中安装折流挡板的目的是加长流程、提高流体的流速。
8、气固分离的目的：净化气体、除去灰尘、回收固体颗粒、保护环境。
9、工业上常用的气—固分离的方法有：沉降法、过滤法、湿法、静电除尘法。
10、常用的气体过滤设备有袋滤器、颗粒层除尘器等。
11、工业上常按分离因素给离心机分类。α＜3000 称常速离心机；
α= 3000-5000 称高速离心机；α＞5000 称超高速离心机
12、常用离心分离设备有（1）三足式离心机（2）卧式刮刀卸料离心机
13、SGZ1000N——1200N型；（三足式自动下卸料离心机）
14、GKF1200-N型（密闭防爆卧式刮刀卸料离心机）
15、传导、对流、辐射，就是传热（热传递）的三种基本方式。
16、化工生产中经常见到的对流传热有: 两种；热能由流体传到固体壁面；固体壁面传入周围流体;
17、冷热两种流体通过一层间壁进行换热，热量从热流体传至间壁，再从间壁传至冷流体，这种传热过程叫给热传热。
18、在流体流动过程中，靠壁面处会产生一个边界层， 叫层流内层。
层流内层的流体处于滞流（层流）状态。
19、给热过程包括边界层外的对流和边界层内以及固体壁的导热两种方式的传热过程。
20、给热（对流传热）过程的阻力主要在层流内层。
如果要强化对流传热，就要设法降低层流内层的阻力，
加大湍流程度，渐小层流内层的厚度。
21、太阳的能量传递到地球，就是借组电磁波发射强大的辐射线，穿 过接近真空的太空，而射到地面上。
22、当辐射能投射到物体表面时，投射的总量可分为三部分：
一部分被物体吸收；一部分被物体反射；另一部分穿过物体。
23、物体的表面越黑暗、粗糙，其吸收与辐射能力越强；；
24、白色、光滑的物体吸收与辐射的能力很弱
25、物体温度越高，吸收与辐射的能力越大。
26、工业上常用的换热方法有以下三种：
1、直接混合式换热
2、蓄热式换热
3、间壁式换热。
27、间壁式换热器包括（1）、列管式换热器；（2）、夹套式换热器；
（3）、蛇管式换热器；（4）、套管式换热器。
28、对流传热过程的热阻是（）
29、传导传热过程的热阻是（ ）
30、间壁换热中的传热推动力为（ΔT），
热阻力为（间壁两侧冷热流体的层流内层）。
31、流体的流动方向有以下四种（顺流、逆流、错流、折流）。
32、间壁换热的过程是由（对流-传导-对流）三阶段完成的。
33、提高流速是减小对流传热热阻的重要措施。
34、生产上热补偿措施有补偿圈、浮头补偿、U型管进行补偿三种。
35、Φ50×5mm的不锈钢管导热系数=16w/m℃,外包厚30mm的石棉，其
导热系数=0.2w/m℃，若管内壁温度为350℃，保温层外壁温度为50℃，则
每米管长上的热损失为 。
二、判断下列各题，正确的打“√”，错误的打“×”。
1、将钢、铝、石棉、石墨、玻璃、松木、铜这七种材料的按导热率大小依次排列。
①②③④⑤⑥⑦（ × ）
2、导热主要在固体和流体中进行。对流传热只能发生在有流体流动的场合，
对流是液体、气体传热的主要方式（ √ ）
3、壁面两侧的温度差T1-T2即ΔT，是导热过程的推动力；导热过程的阻力（简称热阻）。（ √ ）
4、工业上的对流传热多数为强制传热。（ √ ）
5、辐射传热不需要任何介质做媒介。（ √ ）
6、辐射传热过程伴随着二次能量的转化。（ √ ）
7、辐射传热不是单方面的能量传递，而是物体之间相互交换的结果。（ √ ）
8、间壁式换热器的传热过程实际上经历了
“对流——传导——对流”三个阶段，（ √ ）
9传导、对流传热过程的推动力是ΔT。(× )
10、对流传热过程的阻力主要在层流内层。（ √ ）
11、水既可以做加热剂，也可以做冷却剂。（ √ ）
12导热率大的材料热阻大，导热能力越强。（ √ ）
13、间壁两侧流体朝相反方向流动为并流(× )。
14、间壁两侧流体朝相同方向流动为逆流(× )
15、错流：冷热流体在传热壁两侧彼此成垂直方向流动。（ √ ）
16、折流：冷热流体在传热壁两侧按并流或逆流交替进行。（ √ ）
17、列管换热器单管程与双管程的区别是管子的根数不同(× )
18、换热器中加设挡板的目的是为提高给热系数α(× )。
三、选择题，选择相应正确的答案填在括号里。
1、能全部吸收辐射能的物体称为黑体，其（ a ）.
a: A=1,R=0,D=0; b: A=0,R=1,D=0;
c: A=0,R=0,D=1; d: A=R=D=1.;
2、能全部反射辐射能的物体称为镜体，其（ b ）.
a: A=1,R=0,D=0; b: A=0,R=1,D=0;
c: A=0,R=0,D=1; d: A=R=D=1.;
3、能透过全部辐射能的物体称为透过体，其（ c ）
a: A=1,R=0,D=0; b: A=0,R=1,D=0;
c: A=0,R=0,D=1; d: A=R=D=1.;
4、传导传热的速率方程式是（ b ）
a: Q＝c·m(T高-T低)；; b: Q= λm·A·(T1-T2)/ d;
c: Q＝α·Α·(T冷壁-T冷); d: abc都是;
5、对流传热的速率方程式是（ c ）
a: Q＝c·m(T高-T低)；; b: Q= λm·A·(T1-T2)/ d;
c: Q＝α·Α·(T冷壁-T冷); d: abc都是;
6、把质量、温度都相等的铝块、铁块、铜块同时浸没在开水中，过一段时间
吸收热量最多的是（ c ）。
a: 铝块 b: 铁块 c: 铜块 d:都一样
7、固体壁进行热传导的推动力主要取决于（ c ）。
a: 壁面较高一侧的温度 b: 壁面较低一侧的温度
c: 壁面两侧的温度差 d: a和c都不是
8、对流传热的推动力主要取决于（ c ）。
a: 流体的主体温度 b: 壁面温度
c: 流体主体温度与壁面温度的差值 d:都不对
9、给热（对流传热）过程的传热方式是（ d ）。
a: 导热 b: 对流 c: 辐射 d:导热与对流两种方式结合
10、在流体流动过程中，靠壁面处会产生一个边界层，叫（ c ）。
它的的流体处于（ c ）状态。
a: 湍流主体；过度； b: 边界外层；滞流；
c: 层流内层；层流； d: 湍流主体；层流；
11、在下列换热器中，热补偿效果最好，所适用冷热流体温差最大的是（ c ）。
a:固定管板式列管式换热器 b:具有补偿圈的固定管板式列管式换热器
c:浮头式列管换热器 d:U形管式列管换热器
12、间壁式换热器的热阻主要是在（ a ）的（ a ）。
a: 热流体和冷流体；层流内层； b: 热流体和冷流体；滞流主体；
c: 热流体和冷流体；过渡层； d: 湍流主体；层流内层；

问答题：
1、简要分析间壁式换热器的原理，画出草图、标出各种流动状态、传热方式、
温度变化曲线。

答：间壁式换热器的原理是流体流动时，靠近壁面处产生一个边界层，边界层以内的流体靠近壁面做平行流动，这个边界层叫层流内层，传热方式是传导。
边界层以外的流体，内部质点呈现出漩涡般的激烈扰动，在扰动中前进，这种流动状态叫湍流，主体流体叫湍流主体，传热方式是对流。
热流体传到冷流体的步骤是：
首先在热流体的湍流主体，热量是以对流的方式传递，对流传热速率很高，温度下降很小，温度曲线接近水平。其次在热流体的层流内层，热量是以传导的方式传递到间壁外侧。由于流体的导热系数比金属低很多，所以层流内层的的传热速率很低，温度下降很大，温度曲线呈一陡坡。接着在固体间壁，热量是以传导的方式从间壁外侧传递到间壁内侧，由于金属的导热速率很高，所以传热速率很高，温度下降很小，温度曲线平缓。然后在冷流体的层流内层，热量以传导的方式传递，传热速率很低，温度下降很大。最后在冷流体的湍流主体，热量是以对流的方式传递，传热速率很高，温度下降很小。经过以上五个过程，热量最终传到冷流体。。

2、简述分析间壁式换热器的热阻及克服的方法。
答：间壁式换热器的热阻主要在热流体和冷流体间的二个层流内层。
克服的方法有（1）、减小层流内层的厚度
（2）、提高流体的速度，增加流体的湍流程度
提高流速是减小热阻的重要措施。
提高流速的方法又有：（1）增加流体的流程---加装折流挡板以增加管程数；
（2）增加搅拌；
3、【例题4-1】硫磺制硫酸生产中，熔硫工序开车要先“化磺”，即把粉粒状硫磺熔化为液体硫磺。硫磺的熔点是393K，化硫磺时，要将418K 左右的饱和水蒸汽（压力0.35～0.45MPa），通入熔硫池内的蛇形加热管，使池内的固体硫磺加温、熔化，直至完全化成液体，
如图4-1所示，请回答下列问题。
（1）这个过程有没有热传递过程现象？为什么？
① 对固体硫磺加热升温至392K，这阶段，硫磺吸收 热
量，温度升高；饱和水蒸汽虽然温度没有发生变化， 但冷凝成水放出了汽化潜热，把热量传递给了硫磺；
② 硫磺升温至392K 后，从开始熔化到完全熔化。这阶段，硫磺温度虽然没有变化，但吸收了大量熔化热。饱和水蒸气继续放出汽化潜热，把热量传递给硫磺。
（2）指出下面几种说法，是否正确？为什么？有学生独立回答。
① “化硫磺”的第二阶段，温度升到392K，硫磺开始熔化，温度不在升高，直至完全熔化。
这时既然没有升温，所以没有吸热。
② 熔硫工序正常运行时，为保持固体硫磺不凝固，水蒸汽温度要经常保持在418K,左右。
温度虽然没有升高，但水蒸气冷凝一直在放热。
4、写出导热速率方程式、多层平壁的定态导热速率方程式、圆筒壁的热传导速率方程式，
以式中各物理量的意义。
Q= λm A(T1-T2)/ d
式中：
Q ----- 导热速率，W ； A（S） ----- 传热面积，m2 ；
δ（b）----为壁面厚度m； l ----- 导热系数，W/(m K)；
T1、T2 ----分别为热、冷壁面的温度，K

5、【例题4-2】用对流传热原理分析以下两个生产中的问题。
（1）、图4-8a是夹套换热器的示意图，试分析其换热情况，并用箭头标出
器内液体的流动情况。
（2）、沉降器的作用是固-液分离，如图4-8b所示，当所处理的悬浮液
温度高于外界气温时，就要求沉降器的外壁有良好的保温措施，这是为什么？
解：（1）、如图4-8a所示，蒸汽在夹套内放热，首先将靠近器壁的液体加热。
这部分液体受热，温度升高，密度减小，向上流动；
器壁中间的液体则向下流动，形成如图中箭头所示的自然对流，从而使
换热器内液体温度均匀。由于流体传热膜系数较小，为了提高传热效率，
常在器壁内装上搅拌器，以使器壁内液体处于强制对流状态，强化传热效果。
（2）、由学生独立解此题
提示：沉降器操作最怕发生“返混”现象，即将沉淀下来的颗粒又搅动起来。

计算部分
1、使1g水，温度升高1K需要多少热量？
1KJ的热可以使1Kg的水温度升高多少摄氏度？
解：使1g水，温度升高1K需要4.184热量
(2)由Q = c·m·Δt
则：Δt = Q/cm
=1J/4.184·1
2、质量为3Kg的水，把他从288K加热到363K需要多少热量？
解： 由Q = c·m·Δt
=4.184KJ/Kg·1K·3Kg·(363-288)
=941.4KJ
3、已知某种CO2气体流量为15Kg/s,欲将从310K 加热到320K,在定性温度下的比热容值为0.92KJ/Kg·K,此时所需的热量为多少？
解：已知qm=15kg/s;t1co2 =310K;t2co2 = 320K;
tm=310+320/2=315K;据此查表得C315k=0.92KJ/Kg·K
由Q = c·m·Δt
Q=0.92KJ/Kg·K·15 kg/s·(310+320)
=138KJ/s
4、使20g冰的温度从263K升高到273K，但未熔化成水，需要多少热量？如果这些热量是由温度从278K 降低273K的水来供给的，需要多少克278K的水？
解：已知 m冰=20/1000Kg; t1冰=263K(-10℃)；t2冰=273K(0℃)；
tm=273+263/2=268K; 据此查表得C268k=2100J/Kg·℃
t1水=278K(5℃)；t2水=273K(0℃)
(1)、由Q = c·m·Δt
Q = 20/1000Kg·2100J/Kg·℃·10℃=420J
(2)、由Q = c·m·Δt
qm=Q/C·Δt=420/4.184J/Kg·℃(5-0) ℃
= 20Kg

5．外径为159 mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50 mm，
导热系数为0.1 W /(m·℃)，B层保温材料的厚度为100 mm，导热系数为1.0 W /(m·℃)，
设A的内层温度和B的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，
试求 (1)每米管长的热损失；
(2) A、B两层保温材料之间的界面温度。
解：

因系稳定热传导，故 ；

ln1.62=0.48
t2=55.35℃

6：某平壁层由三层材料组成，其厚度分别为30cm、25cm、40cm、
导热系数分别为1.16W/m ℃、0.58 W/m ℃、0.93 W/m ℃，
已知内层温度为1100℃，最外层温度为100℃。
求：各层温度降。
解：已知δ1=30mm、δ2=25mm、δ3=40mm；
λ1=1.16 W/m ℃、λ2=0.58 W/m ℃、λ3=0.93 W/m ℃；
t1=1100℃、t4=100℃
求：Δt1；Δt2；Δt3；
由 有

Q/A = q =

=

=893W
由于q不变，

ΔT1=231℃ t2=t1-ΔT1=1100-231=869℃
ΔT2=385℃ t3=t2-ΔT2=869-385=484
ΔT3=384℃
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