第四章传热 【学生自测题】 一、填空或选择 1.多层壁稳定导热中,若某层的热阻最大,则该层两侧的温差 2.一定质量的流体在f25×2.5mm的直管内,作强制的湍流流动,其对流传热系数 1000W/m2·℃,如果流量和物性不变,改在f19×2mm的直管内流动,其a.为W/m2·℃。 A.1259:B.1496:C.1585:D.1678。 3.水与苯通过间壁换热器进行换热。水从20℃升至30℃,苯由80℃降至40℃,则最小值 流体为,此换热器的传热效率e=_ 4.列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_。 5.有一套管换热器,在内管中空气从46℃被加热到50℃,环隙内有119.6℃的水蒸气冷 凝,管璧温度接近__℃ 6.对膜状冷凝传热,冷凝液膜两侧温差愈大,冷凝传热系数愈」 7.在列管换热器中饱和蒸气加热空气,有:甲)传热管的壁稳接近加热蒸气温度:乙) 换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。则 A.甲乙均合理; 甲乙均无理;C.甲合理,乙无理;D.甲无理,乙合理 在蒸气冷凝传热中,不凝气体的存在对a的影响是 A.不凝气体的存在会使a大大降低:B.不凝气体的存在会使a升高 C.不凝气体的存在对a无影响
第四章 传热 【学生自测题】 一、填空或选择 1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 。 2. 一定质量的流体在 f25×2.5mm 的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数 ai=1000W/m2·℃，如果流量和物性不变，改在 f19×2mm 的直管内流动，其 ai为 W/m2·℃。 A．1259； B．1496； C．1585； D．1678。 3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从 20℃升至 30℃，苯由 80℃降至 40℃，则最小值 流体为 ，此换热器的传热效率 e=____ 。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_________ 。 5. 有一套管换热器，在内管中空气从 46℃被加热到 50℃，环隙内有 119.6℃的水蒸气冷 凝，管壁温度接近___ ℃。 A．35； B．119.6℃ ； C．77.3 。 6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈____ 。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度； 乙） 换热器总传热系数 K 将接近空气侧的对流传热系数。则： A．甲乙均合理； B．甲乙均无理； C．甲合理，乙无理； D．甲无理，乙合理。 8. 在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对 a 的影响是______ 。 A．不凝气体的存在会使 a 大大降低； B．不凝气体的存在会使 a 升高； C．不凝气体的存在对 a 无影响
9.对在蒸气一空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中在工程上可行的是 A.提高空气流速:B.提高蒸气流速:C.采用过热蒸气以提高蒸气流速 D.在蒸气一侧管壁上装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液 10.在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度差50℃,现因某种原因,两者的温度各升高 100℃,则此时的辐射传热量与原来的相比,应该_。 A.增大:B.变小:C.不变:D.不确定 11.327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的_倍 12.物体黑度是指在温度下,物体的_与_之比,在数值上它与同一温度下物体 的_相等 13.在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油,则原油宜在_流动,总传热系数接 近的对流传热系数值,传热壁面的温度接近于温度。 14.列管式换热器的壳程内设置折流挡板,以提高』程流速。设置隔板以提高__程流速, 以达到强化传热的目的。管程流速的选取,对一般液体取_,气体取__,如果该换热器用水 蒸气冷凝来加热原油,那么水蒸气应在流动。 15.斯蒂芬一波尔茨曼定律的数学表达式是_,该式表明」 二、计算题 1.有一套管换热器,长为6m内管内径为38m。环隙间用110℃的饱和水蒸气加热管内湍 流的空气(Re>104)。空气由25℃被加热到60℃。若将内管改为f25×2.5m,而长度仍为6m 试计算能否完成传热任务。若欲维持气体出口温度,定性分析可采取的措施(计算时可作合理简 化) 2.设计由f25×2mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/kg·℃的溶 液在管内作湍流流动,流量为15000kg/h,并由15℃加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸气
9. 对在蒸气-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上可行的是____ 。 A．提高空气流速； B．提高蒸气流速； C．采用过热蒸气以提高蒸气流速； D．在蒸气一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。 10. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差 50℃，现因某种原因，两者的温度各升高 100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该____ 。 A．增大； B．变小； C．不变； D．不确定。 11. 327℃的黑体辐射能力为 27℃黑体辐射能力的____倍。 12. 物体黑度是指在___温度下，物体的___与_____ 之比，在数值上它与同一温度下物体 的_____相等。 13. 在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在___流动，总传热系数接 近 的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于___温度。 14. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板，以提高___程流速。设置隔板以提高____程流速， 以达到强化传热的目的。管程流速的选取，对一般液体取___，气体取____，如果该换热器用水 蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在____流动。 15. 斯蒂芬─波尔茨曼定律的数学表达式是____ ，该式表明____ 。 二、计算题 1. 有一套管换热器，长为 6m 内管内径为 38mm。环隙间用 110℃的饱和水蒸气加热管内湍 流的空气（Re>104）。空气由 25℃被加热到 60℃。若将内管改为 f25×2.5mm，而长度仍为 6m， 试计算能否完成传热任务。若欲维持气体出口温度，定性分析可采取的措施（计算时可作合理简 化）。 2. 设计由 f25×2mm 的 136 根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为 4187J/kg·℃的溶 液在管内作湍流流动，流量为 15000kg/h，并由 15℃加热到 100℃。温度为 110℃的饱和水蒸气
在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为ai=520W/m2·℃,蒸气冷凝时的对流 传热系数ao=1.16×104W/m·℃,不锈钢管的导热系数1=17W/m·℃,忽略污垢热阻和热损失, 试求 (1)管程为单程时的列管有效长度 (2)管程为四程时的列管有效长度(仍为136根)。 3.有一单程列管式换热器,内装有f25×2.5mm的钢管300根,管长为2m。要求将质量流 量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃,选用108℃的饱和蒸气在壳方冷凝加热。 若蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/m2·K,忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。已知空气在平 均温度下的物性常数为Cp=1kJ/kg·K,1=2.85×10-2W/m·K,m=1.98×10-5Pa·s,Pr=0.7。 试求 (1)空气在管内的对流传热系数 (2)换热器的总传热系数(以管子外表面为基准); (3)通过计算说明该换热器能否满足需要; (4)计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度 4.有一传热面积为3m2由f25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器,用初温为10℃ 的水将机油由200℃冷却到100℃,水走管内,油走管间。已知水和油的质量流量分别为1000kg/h 和1200kg/h,比热分别为4.18kJ/kg.K和2.0kJ/kg·K,水侧和油侧的对流传热系数分别为 2000W/m2·K和250W/m2·K,两流体呈逆流流动,忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求: (1)通过计算说明该换热器能否合用 (2)夏天,当水的初温达30℃时,该换热器能否合用?如何解决?(假设传热系数及水 的比热不变)。 5.有一传热面积为20m2换热器,用温度为20℃,流量为13200kg/h的冷却水,冷却进口 温度为l10℃的醋酸,两流体呈逆流流动。换热器刚投入使用时,冷却水出口温度为45℃,醋酸
在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为 ai=520W/m2·℃，蒸气冷凝时的对流 传热系数 ao=1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数 l=17W/m ·℃，忽略污垢热阻和热损失， 试求： （1）管程为单程时的列管有效长度； （2）管程为四程时的列管有效长度（仍为 136 根）。 3. 有一单程列管式换热器，内装有 f25×2.5mm 的钢管 300 根，管长为 2m。要求将质量流 量为 8000kg/h 的常压空气于管程由 20℃加热到 85℃，选用 108℃的饱和蒸气在壳方冷凝加热。 若蒸气的冷凝传热膜系数为 1×104W/m2·K，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。已知空气在平 均温度下的物性常数为 Cp =1kJ/kg·K，l=2.85×10-2W/m·K，m=1.98×10-5Pa·s，Pr=0.7。 试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）； （3）通过计算说明该换热器能否满足需要； （4）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。 4. 有一传热面积为 3 m2 由 f25×2.5mm 的管子组成的单程列管式换热器，用初温为 10℃ 的水将机油由 200℃冷却到 100℃，水走管内，油走管间。已知水和油的质量流量分别为 1000kg/h 和 1200kg/h，比热分别为 4.18kJ/kg.K 和 2.0kJ/kg·K，水侧和油侧的对流传热系数分别为 2000W/m2·K 和 250W/m2·K，两流体呈逆流流动，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求： （1）通过计算说明该换热器能否合用； （2）夏天，当水的初温达 30℃时，该换热器能否合用？如何解决？（假设传热系数及水 的比热不变）。 5. 有一传热面积为 20m2 换热器，用温度为 20℃，流量为 13200kg/h 的冷却水，冷却进口 温度为 110℃的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为 45℃，醋酸
出口温度为40℃,运转一段时间后,冷热流体流量、进口温度不变,冷却水出口温度降到38℃ 水比热为4.2kJ/kg·℃,忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求:传热系数下降的百分率。 6.有一列管换热器由f25×2.5mm的120根钢管组成。110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝以 加热在管内作湍流流动的某液体,且冷凝水在饱和温度下排出。已知液体平均比热为4.187 kJ/kg·℃,由15℃加热到90℃。管内对流传热系数为ai=800W/m2·℃,蒸气冷凝的对流传热 系数a0=1.1×104W/m2·℃,忽略污垢热阻、壁阻和热损失,每小时收集冷凝水2100kg,在饱和 温度下蒸气冷凝潜热g=2232kJ/kg,试求 (1)每小时可处理的液体量: (2)管程单程时的列管有效长度 (3)其它条件均保持不变,将120根钢管改为两管程,列管有效长度为多少。 7.有一壁厚10m为的钢制平壁容器,内盛80℃的恒温热水,水对内壁面的对流传热系数 为240W/m2·℃。现在容器外表面覆盖一层导热系数为0.16W/m2·℃、厚度为50mm的保温材料, 保温层外为的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10W/m2·℃,试求 (1)每小时所损失的热量kJ/h·m (2)容器的内表面温度TW。(钢材的导热系数为45W/m2·℃)
出口温度为 40℃，运转一段时间后，冷热流体流量、进口温度不变，冷却水出口温度降到 38℃， 水比热为 4.2kJ/kg·℃，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求：传热系数下降的百分率。 6. 有一列管换热器由 f25×2.5mm 的 120 根钢管组成。110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝以 加热在管内作湍流流动的某液体，且冷凝水在饱和温度下排出。已知液体平均比热为 4.187 kJ/kg·℃，由 15℃加热到 90℃。管内对流传热系数为 ai=800W/m2·℃，蒸气冷凝的对流传热 系数 ao=1.1×104W/m2·℃，忽略污垢热阻、壁阻和热损失，每小时收集冷凝水 2100kg，在饱和 温度下蒸气冷凝潜热 g=2232kJ/kg，试求： （1）每小时可处理的液体量； （2）管程单程时的列管有效长度； （3）其它条件均保持不变，将 120 根钢管改为两管程，列管有效长度为多少。 7. 有一壁厚 10mm 为的钢制平壁容器，内盛 80℃的恒温热水，水对内壁面的对流传热系数 为 240W/m2·℃。现在容器外表面覆盖一层导热系数为 0.16W/m2·℃、厚度为 50mm 的保温材料， 保温层外为的空气所包围，外壁对空气的联合传热系数为 10W/m2·℃，试求： （1）每小时所损失的热量 kJ/h·m2； （2）容器的内表面温度 TW。（钢材的导热系数为 45W/m2·℃）