第五章传热习题集.doc

第5章 传热
一. 填充题
1.间壁式换热器的传热过程是由___________, ____________, ___________串联而成的.
2.有相变时的对流给热系数比无相变时的______________, 粘度大的, 对流给热系数__________.
3.影响对流给热系数的因素有___________________, __________________,
___________________, _______________________, _________________.
4.1atm的饱和水蒸汽通过一金属壁面与30℃空气进行换热, 则壁面温度大约为_________.
5.沸腾传热可分为三个区域, 它们分别为___________, ______________和_______________.工业上一般应维持在______________区操作.
6.绝对黑体的辐射能力与温度的___________成正比.
7.用饱和蒸汽加热时, 经过一定时间后, 发现传热的热阻迅速加大, 这可能是由于__________________________________.
8.导热系数λ的物理意义是________________________________________, 金属的λ随温度的升高而_____________________, 非金属固体的λ随温度的升高而____________, 气体λ的随温度的升高而_______________.
9.多层平壁定态导热中, 若某层的热阻最小, 则该层两侧的温差_________.
10.在卧式管壳式换热器中用饱和水蒸汽加热原油, 则原油宜在__________流动.
二. 选择题
1.在蒸汽-空气间壁换热过程中, 为强化传热, 下列方案中在工程上最有效的是( ).
A.提高空气流速 B.提高蒸汽流速
C.采用过热蒸汽提高蒸汽流速 D.在蒸汽管一侧管壁上装翅片
2.冷热两种流体通过金属壁面进行热交换，则壁温接近于（ ）.
A.α大一侧流体温度 B.α小一侧流体温度
C.冷流体温度 D.热流体温度
3.在套管式换热器中冷热两种流体作逆流换热，如qm2cp2/qm1cp1<1，且A→∞，则热流体的出口温度T2是（ ）.
A.t1 B.无法确定 C.T1+qm2cp2/qm1cp1 (t2-t1) D.t2- qm2cp2/qm1cp1 (t2-t1)
4.在确定换热介质的流程中，通常走壳程的是（ ）.
A．高压流体 B.易结垢流体 C.粘度大的流体 D.腐蚀性流体
5.在其它条件不变的情况下，将并流换热改成逆流换热，则所需的换热面积（ ）.
A.变小 B.变大 C.不变 D.可能变大，可能变小
6.在圆形直管中，流体作强制对流传热，则提高传热膜系数最有效的措施是（ ）.
A.流量不变，增大管径 B.流量增大，减小管径
C.减小流量，增大管径 D.增大流量，增大管径
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，热辐射线可完全通过
B.热辐射与光辐射本质完全相同
C.物体的温度不同，其发射的辐射能也不同
D.热辐射线与可见光一样，都服从折射定律
8.物质的导热系数与其（ ）无关.
A.组成 B.颜色 C.温度 D.密度
9.当流体在圆形直管中作湍流流动时，其给热系数为α1，现保持流量不变，但管径为原来的一半，则为α2为（ ）α1.
A.20.8 B.21.8 C.2 D.1/2
10.关于传热系数K下列说法中错误的是（ ）.
A.K实际上是平均值 B.K随所取的传热面不同而异
C.要提高K，应从降低最大热阻着手
D.K可用来表示传热的强弱，与冷热流体物性无关
11.某炉壁由多层保温材料砌成，假设过程为定态传热，则保温层的温差越大，热阻（ ）.
A.越大 B.越小 C.不变 D.不确定
12.在冷凝器中水冷凝苯蒸汽，水走管壳，Re=1.24×104，此时的对流给热系数为α1，若将水的流量减半，其对流给热系数α2（ ）.
A.>(1/2)0.8α1 B.< (1/2)0.8α1 C.= (1/2)0.8α1 D.无法确定
13.辐射传热速率与（ ）成正比.
A.温度一次方差值 B.温度二次方差值
C.温度三次方差值 D.温度四次方差值
14.当用厚度相同但绝热性能不同的两种材料同时用于圆形管路，为了降低热损失速率时，下列说法正确的是（　　　　　）.
A.应将导热系数小的材料包里面　　B.应将导热系数大的材料包里面
C.AB两种说法均对　　　　　　 　D.AB两种说法均不对
三. 计算题
1.为了测量炉壁内壁的温度t1，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得
的温度分别为500C及3000C，求内壁温度t1.
2.某液体以2m/s的流速通过φ55×2.5，长3m的钢管冷却套管式换热器环隙中的乙醇.已知定性温度下该液体的物性系数为:ρ=992.2kg/m3，入=0.633W/mK,
u=65×10-5Pas，Pr=4.30, 试计算：
(1)液体对管壁的给热系数.
(2)若液体的流量提高30%，其它条件不变，则液体对管壁的给热系数又为多少.

3.有一套管式换热器两种流体进行逆流换热. 已知内管直径为15mm（壁很薄
T1=900C，T2=700C, t1=200C, qm1=qm2=500kg/h, Cp1=2kJ/kgK，Cp2=1kJ/kgK且热流体走管内，与管内壁面的对流给热系数α1=1200W/m2K，冷流体走管间，与管外壁面的对流给热系数为α2=3000W/m2K，求该换热器的长度为多少m.

4.方形窑炉壁由两层砖砌成，内层为240mm的耐火砖(入1=0.9W/Km)，外层为
240mm的红砖(入2=0.6W/Km)，炉膛内壁面温度为7000C，外壁面温度为600C，求单位面积的散热速率及两层交界面处的温度.
5.设计一台冷却器，用水冷却一种密度为800kg/m3，比热为2.09kJ/kgK的有机液
体，该液体的流量为18m3/h，进口温度1050C，要求冷到350C. 若冷却水进口
温度150C，流量为0.01m3/s，试分别计算逆流换热，并流换热所需要的传热面
积. 设两种情况下的Ｋ均为600W/m2K，水的比热是4.18kJ/kgK，密度为
1000kg/m3.

6.在一台板式换热器中，热水流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h，热水进口温度为800C，冷水进温度为100C，要求将冷水加热至300C，试求并流和逆流时的对数平均温差.

7.要在半小时内将1吨盐水（比热2.5kJ/kgk）从200C加热至600C，用常压饱和水蒸汽加热，加热管为φ48×3.5的钢管，蒸汽在管内，盐水在管外，盐水的给热系数为800W/m2K，蒸汽给热系数为1000W/m2K，设管壁热阻不计， 管径用外径计算，试求加热管必须的长度.

8.一平面炉墙由两种材料砌成，内层材料的导热系数为0.5W/mK,厚度为100mm；外层材料的导热系数为2W/mK，厚度为400mm. 已知内层材料内表面的温度为800oC，外层周围空气温度为20oC，外层材料外表面对空气的给热系数为10
W/m2K，求两层材料交界面处的温度.

9.有两台换热器, 用流量为4kg/s的冷水使有机蒸汽在100oC下冷凝, 蒸汽冷凝热r=1500kJ/kg, 冷却水入口温度t1=15oC, 出口温度t2=50oC, 传热系数均为K=700W/m2K, 试求:
(1) 两台换热器总的蒸汽冷凝量为多少kg/h？
(2) 两台换热器总的传热面积A为多少m2？
(3) 若A1=0.6A, 则该台换热器冷水出口温度t3为多少oC ？

10.某固体壁厚500mm, 其导热系数为1W/mK, 己知壁一侧流体温度为230℃, 其对流给热系数为50W/m2K, 另一侧流体温度为30℃, 对流对热系数为100W/m2K, 忽略污圬热阻, 求:
(1) 传热通量为多少W/m2.
(2) 距热壁面25mm的温度.

11.两流体在逆流换热器中换热, 流量均为3600kg/h, 给热系数均为500W/m2K,。
比热均为4kJ/kgK, 热流体进口温度为120℃, 冷流体进口温度为20℃, 换热器
的传热面积为20m2, 若管壁热阻可以忽略, 试求冷、热流体的出口温度.

12.某列管式加热器由多根φ25×2.5的钢管组成, 将苯由20℃加热到55℃, 苯
在管中流动, 其流量为15t/h, 流速为0.5m/s. 加热剂为130℃的饱和水蒸气, 在管外冷凝, 苯的比热容Cp为1.76kJ/kgK, 密度为858kg/m3, 己知加热器的传热系数为700W/m2K, 试求此加热器所需管数n及单管长度.

13.有一套管式换热器, 冷、热流体的进口温度分别为40℃和100℃, 己知并流
操作时冷流体出口温度为60℃, 热流体为80℃, 试问逆流操作时冷、热流体
的出口温度各为多少？设传热系数K均为定值.

14.有一套管式换热器, 内管为φ19×3, 管长为2m, 管隙的油与管内水的流向
相反. 油的流量为270kg/h, 进口温度为100℃, 水的流量为360kg/h, 入口
温度为10℃.若忽略热损失, 且以管外表面积为基准的传热系数K=374W/m2K,
油的比热Cp=1.88kJ/kgK, 试求油和水的出口温度.
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