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Autodesk Moldflow & CFD车灯模流和传热解决方案1

化工原理传热练习习题及标准答案.docx

化工原理习题及答案 第五章传热 姓名 ____________ 班级 ____________ 学号 _____________ 成绩 ______________ 一、填空题: 1.( 6 分)某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为240mm,λ =此时单位面积的热损失为_______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 ***1140w 2.( 6 分)某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为120mm, λ =此时单位面积的热损失为 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 1000w 3.( 6 分)某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为150℃ ,而 环境温度为20℃ , 要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料, 其导热系数λ =则其 厚度不低于 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 91mm 4.( 6 分)某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形直管内湍流的传热系数表达式为 ___________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 0.8m.s时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .K) 5.( 6 分)某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为 _____________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 1.2m.s时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr

传热学练习题

传热学练习题 一、填空题 1、在范德瓦耳斯方程中, 是考虑分子之间的斥力而引进的改正项,V an 2 2 是考虑到分子之间的 而引进的改正项。 2、在等压过程中,引进一个函数H 名为焓则其定义为 ,在此过程中焓的变化为 ,这正是等压过程中系统从外界吸收的热量。 3、所在工作于一定温度之间的热机,以 的效率为最高,这是著名的 。 4、一个系统的初态A 和终态B 给定后,积分 与可逆过程的路径无关,克劳修斯根据这个性质引进一个态函数熵,它的定义是 ,其中A 和B 是系统的两个平衡态。 5、在热力学中引入了一个态函数TS U F -=有时把TS 叫做 ,由于F 是一个常用的函数,需要一个名词,可以把它叫做 。 6、锅炉按用途可分为电站锅炉、___________ 锅炉和生活锅炉。 7、锅炉按输出介质可分为、___________ 、__________ 和汽水两用锅炉。 8、锅炉水循环可分为___________ 循环和_________ 循环两类。 9、如果温度场随时间变化,则为__________。 10、一般来说,紊流时的对流换热强度要比层流时__________。 11、导热微分方程式的主要作用是确实__________。 12、一般来说,顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时__________。 13、膜状凝结时对流换热系数__________珠状凝结。 二、判断题 1、系统的各宏观性质在长时间内不发生任何变化,这样的状态称为热力学平衡态。 ( ) 2、温度是表征物体的冷热程度的,温度的引入和测量都是以热力学定律为基础的。 ( ) 3、所谓第一类永动机,就是不需要能量而永远运动的机器。 ( ) 4、自然界中不可逆过程是相互关联的,我们可以通过某种方法把两个不可逆过程联系起来。 ( ) 5、对于处在非平衡的系统,可以根据熵的广延性质将整个系统的熵定义为处在局域平衡的各部分的熵之和。( ) 6、 测量锅炉压力有两种标准方法,一种是绝对压力,一种是相对压力都称为表压力。( )

化工原理--传热习题及答案

传热习题及答案 一、选择题: 1、关于传热系数K 下述说法中错误的是( )C A 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值; B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异; C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体 的物性无关; D 、要提高K 值,应从降低最大热阻着手; 2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有( ),走壳程 的有( )。A、C、D;B、E、F A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流 体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流 体; 3、影响对流传热系数的因素有( )。A 、B 、C 、D 、E A 、产生对流的原因; B 、流体的流动状况; C 、流体的物性; D 、 流体有无相变;E 、壁面的几何因素; 4、某套管换热器,管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热 至指定温度,若需进一步提高空气出口温度,拟将加热管管径 增加一倍(管长、流动状态及其他条件均不变),你认为此措 施是:A A 、不可行的; B 、可行的; C 、可能行,也可能不行; D 、视具 体情况而定; 解:原因是:流量不变 2d u =常数 当管径增大时,a. 2/u l d ∝,0.80.2 1.8/1/u d d α∝= b. d 增大时,α增大,d α∝ 综合以上结果, 1.81/A d α∝,管径增加,A α下降 根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴ 21 12ln m t t KA t A T t T t α-?≈-- 即 12 1 ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓

传热学题目

传热学题目

传热学 1.热流密度q 与热流量的关系为(以下式子A 为传热面积,λ为导热系数,h 为对流传热系数):( ) (A)q=φA (B)q=φ/A (C)q=λφ (D)q=hφ 2.如果在水冷壁的管子里结了一层水垢,其他条件不变,管壁温度与无水垢时相比将:( ) (A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 3. 当采用加肋片的方法增强传热时,最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (A)传热系数较大的一侧(B)传热系数较小的一侧 (C)流体温度较高的一侧(D)流体温度较低的一侧 4. 导温系数的物理意义是什么? ( ) (A)表明材料导热能力的强弱 (B)反映了材料的储热能力 (C)反映材料传播温度变化的能力

(D)表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( ) (A)切线方向(B)法线方向 (C)任意方向(D)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响? ( ) (A)出现温差(B)出现临界热流 (C)促进传热(D)没有影响 7. 金属含有较多的杂质,则其导热系数将如何变化? ( ) (A)变大(B)变小 (C)不变(D)可能变大,也可能变小 8. 物体之间发生热传导的动力是什么? ( ) (A)温度场(B)温差 (C)等温面(D)微观粒子运动

9. 通过大平壁导热时,大平壁内的温度分布规律是下述哪一种?( ) (A)直线(B)双曲线 (C)抛物线(D)对数曲线 10. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃,材料的导热系数是22W/(m. K),通过的热流密度是300W/m2,则该平壁的壁厚是多少? ( ) (A) 220m (B)22m (C)2.2m (D)0.22m 11. 第二类边界条件是什么? ( ) (A)已知物体边界上的温度分布。 (B)已知物体表面与周围介质之间的传热情况。 (C)已知物体边界上的热流密度。 (D)已知物体边界上流体的温度与流速。12. 在稳态导热中,已知三层平壁的内外表面温 度差为120℃,三层热阻之比R λ1、R λ2 、R λ 3 =1:2:3,则各层的温度降为( )

第四章传热习题

第四章 填空题: 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、导热系数的物理意义是 ,它的单位是 。 3、各种物体的导热系数大小顺序为 。 4、在湍流传热时,热阻主要集中在 ,因此,减薄该层的厚度是强化 的重要途径。 5、在间壁式换热器中,间壁两边流体都变温时,两流体的流动方向有 、 、 和 四种。 6、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热,在α=0.023λ/diRe 0.8Pr n 公式中,n 是为校正 的影响。当流体被加热时,n 取 ,被冷却时n 取 。 7、某化工厂,用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽,经过一段时间运行后,发现换热器的传热效果明显下降,分析主要原因是 。 8、当管壁及污垢热阻可忽略时,薄管壁求K 公式可简化为:1 0111αα+=K 此时若10αα<<,则有 。 9、努塞尔特准数Nu 表示 的准数,其表达式为 ,普兰特准数Pr 表示 的准数,其表达式为 。 10、蒸汽冷凝有 和 两种方式。 11、总传热系数的倒数 K 1 代表 ,提高K 值的关键

是 。 12、在卧式管壳式换热器中,用饱和水蒸气加热原油,则原油宜走 程,而总传热系数K 接近于 的对流传热系数 13、在管壳式换热器中,当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。其基本形式有 、 和 。 14、写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。 选择题: 1、两流体可作严格逆流的换热器是( ) A 板翅式换热器 B U 型管式列管换热器 C 浮头式列管换热器 D 套管式换热器 2、管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如 0αα>>i ),为有效提高K 值,关键在于( ) A 提高i α B 提高0α C 减小垢层热阻 D 提高管内流体流量 3、双层平壁定态热传导,两层壁厚面积均相等,各层的导热系数分别为1λ和2λ,其对应的温度差为1t ?和2t ?,若1t ?>2t ?,则1λ和2λ的关系为( ) A 1λ<2λ B 1λ>2λ C 1λ=2λ D 无法确定 4、空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3,其大小顺序是( ) A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1 5、对流体热速率=系数×推动力,其中推动力是( )

化工原理计算题例题

三 计算题 1 (15分)在如图所示的输水系统中,已知 管路总长度(包括所有当量长度,下同)为 100m ,其中压力表之后的管路长度为80m , 管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m , 水的密度为1000Kg/m 3,泵的效率为0.85, 输水量为15m 3/h 。求: (1)整个管路的阻力损失,J/Kg ; (2)泵轴功率,Kw ; (3)压力表的读数,Pa 。 解:(1)整个管路的阻力损失,J/kg ; 由题意知, s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ (2)泵轴功率,kw ; 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有: ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中, ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0, p 1= p 0=0(表压), H 0=0, H=20m 代入方程得: kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=, η=80%, kw w N N e 727.11727===η 2 (15分)如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定 不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm ,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ,压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时,进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ,压力表读数为2.452×

传热学习题

习题(2009年10月9日) 1.平壁与圆管壁材料相同,厚度相同,在两侧表面温度相同条件下,圆管内表面积等于平壁表 面积,试问哪种情况下导热量大?(圆管壁) 2.一个外径为50mm的钢管,外敷一层8mm、导热系数λ=0.25W/(m·K)的石棉保温层,外面又 敷一层20mm厚,导热系数为0.045W/(m·K)的玻璃棉,钢管外侧壁温为300℃,玻璃棉外测温度为40℃,试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。(275.2℃) 3.一个外径为60mm的无缝钢管,壁厚为5mm。导热系数λ=54W/(m·K),管内流过平均温度为 95℃的热水,与钢管内表面的换热系数为1830W/(m2·K)。钢管水平放置于20℃的大气中,近壁空气作自然对流,换热系数为7.86W/(m2·K)。试求以管外表面积计算的传热系数和单位管长的换热量(7.8135 W/(m2·K),110.4W/m) 4.无内热源,常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y2cosx。试说明该导热物体在x=0, y=l处的温度是随时间增加逐渐升高,还是逐渐降低?(升高) 5.两块厚度为30mm的无限大平板,初始温度为20℃,分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温 度突然上升到60℃,试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需时间之比。铜和钢的热扩散率分别为103×10-6m2/s,12.9×10-6m2/s。(0.125) 6.用热电偶测量气罐中气体温度。热电偶的初始温度为20℃,与气体的表面传热系数为 10W/(m2·K)。热电偶近似为球形,直径为0.2mm。试计算插入10s后,热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几?(16.6%) 要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%,至少需要多长时间? (25.6s) 己知热电偶焊锡丝的λ=67W/(m·K),ρ=7310kg/m3,c=228J/(kg·K)。 7.一直径为5cm的钢球,初始温度为450℃,突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与 周围环境间的表面传热系数为24 W/(m2·K),试计算钢球冷却到300℃所需的时间(570s)。已知钢球的λ=33W/(m·K),ρ=7753kg/m3,c=480J/(kg·K)。 8.一温度计的水银泡呈圆柱形,长20mm,内径为4mm,初始温度为t0,今将其插入到温度较 高的储气罐中测量气体温度。设水银泡同气体间的对流传热表面传热系数为11.63 W/(m2·K),水银泡一层薄玻璃的作用可以忽略不计,试计算此条件下温度计的时间常数(148s),并确定插入5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几(0.133)?水银的物性参数如下:λ=10.36W/(m·K),ρ=13110kg/m3,c=138J/(kg·K)。 9.有一各向同性材料的方形物体,其导热系数为常量。已知各边界的温度如图1所示,试求其 内部网格节点1、2、3和4的温度。(t1=250.04℃;t2=250.02℃;t3=150.02℃;t4=150.01℃)10.如图2所示,一短直肋二维稳态导热体,肋高H=10cm,肋厚δ=10cm,肋宽b=1m,沿肋宽 无温度梯度。已知肋材料λ=0.4W/(m·K),肋基温度t0=500℃,对流传热边界条件h=400W/ (m2·K),t f=20℃。(1)建立各节点的温度方程式并求各节点的温度;(t1=144.1℃;t2=27℃;t3=20.09℃;t4=22.38℃) (2)计算该直肋的散热量。(9931.2W) t=100℃ t = 1 ℃ 4 图1 图2

传热部分习题

传热部分习题答案 1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f ,壁管温度f w T T <。试分析热电偶结点的换热方式。 解:具有管道内流体对节点的对流换热,沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射 1-21 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数1h =95W/(m 2 .K),壁面厚δ=2.5mm , )./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/(m 2.K)。设传热壁可以看成平壁,试计 算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出,为了强化这一传热过程,应首先从哪一环节着手? 解: ;010526.0111== h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ; 10724.1580011423-?===h R 则λδ++= 21111 h h K =94.7 )./(2 K m W ,应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中,如果气侧结了一层厚为2mm 的灰,)./(116.0K m W =λ;水侧结了一层厚为1mm 的水垢)./(15.1K m W =λ。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少? 解:由题意得 5800115.1001.05.460025.0116.0002.09511 111 2 3322111++++= ++++= h h K λδλδλδ =34.6)./(2 K m W 1-32 一玻璃窗,尺寸为60cm cm 30?,厚为4mm 。冬天,室内及室外温度分别为20℃及 -20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W ,外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解: λδA Ah A h T + +?= Φ2111 =57.5W -2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成,各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ,导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及0.1)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为37.22 m ,室内外气温分别为-2℃及30℃,室内外壁面的表面传热系数可分别按 1.5)./(2K m W 及 2.5 )./(2 K m W 计算。为维持冷藏室温度恒定,试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解:由题意得 332211212 111λδλδλδ++++-? =Φh h t t A =2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11) 2(30?+ +++-- =357.14W 357.14×3600=1285.6KJ

传热习题集资料

一、填空题 1、按热量传递的途径不同,我们一般把传热分为 、 、 三种方式。 2、按冷热流体接触的方式不同,我们一般把传热分为 、 、 三种 方式。 3、常见的加热介质有 、 、 、 、 等。 4、按传热管的结构形式可分为 、 、 、 换热器等。 5、列管换热器是由 、 、 、 和封头等部分组成。 6、设置列管式换热器折流挡板的目的是 。 7、列管式换热器热补偿的方式有 、 、 。 8、在间壁式换热器中,总传热过程由下列步骤所组成:首先是热流体和管外壁间的_____ 传热,将热量传给管外壁面;然后,热量由管的外壁面以____________方式传给管的内壁面 最后,热量由管的内壁面和冷流体间进行_________________传热。 9、采用饱和蒸汽加热某一种冷流体,若保持冷流体的进口温度T 1/ 、加热蒸汽压力P 不变, 现冷体流量增加,则冷流体出口温度T 2/_______,传热速率Φ______,总传热系数K _______ , 传热平均温度差△T m ________。 10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B ,温度分布线 如右上图(b )中所示,则λA ______λB (填“﹥”或 “﹤”),将______ 层材料放在里层时保温效果更好。 11、若间壁侧流体的传热过程α1,α2相差较大(α1<<α2),K 值接近_____________侧的 值。 12、金属固体的导热系数是随温度的升高而 ,非金属固体的导热系数是随温度的升 高而 。水和甘油的导热系数是随着温度的升高而 。 13、在导热速率方程式为δ λt S Q ?=,中λ称为: ,单位是 ; 14、两流体在列管换热器中并流传热时,冷流体的最高极限出口温度为 ; 在逆流传热时,冷流体的最高极限出口温度为 因此,在 流传热时, 载热体的用量少 。 15、传热的基本方式可分为 、 、 三种。间壁式换热器传热过程强 化的途径主要有 、 、

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/(m·K )、绝热层λ2=0.18W/(m·K )及普通砖λ3=0.93W/(m·K )三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ,普通砖层厚12cm ,其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2,绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3W/m·K ,λ2=0.18W/m·K , λ3=0.93W/m·K ,T 1=1100 o C ,T 2=900 o C ,T 4=50o C ,3 δ=12cm ,q = 1200W/m 2,Rc =0 求: 1 δ=?2 δ=? 解: ∵δλT q ?= ∴1 δ=m q T T 22.01200 900 11003.12 1 1 =-? =- λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012 .0120050900233422 2?=--=--= λδλ δ 得:∴m 10.018.0579.0579.022 =?==λδ

习 题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t 2=300 o C ,t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:T 2=300o C ,T 3=50o C 求: T 1=? 解: ∵δ λ δλ3 13 2 3 T T T T q -=-= ∴T 1-T 3=3(T 2-T 3) T 1=2(T 2-T 3)+T 3=3×(300-50)+50=800 o C

传热学例题

例4-1某平壁厚度为0.37m,内表面温度t1为1650℃,外表面温度t2为300℃,平壁材料导热系数(式中t的单位为℃,λ的单位为 W/(m·℃))。若将导热系数分别按常量(取平均导热系数)和变量计算时,试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。 解:(1)导热系数按常量计算 平壁的平均温度为: 平壁材料的平均导热系数为: 由式可求得导热热通量为: 设壁厚x处的温度为t,则由式可得: 故 上式即为平壁的温度分布关系式,表示平壁距离x和等温表面的温度呈直线关系。 (2)导热系数按变量计算由式得:

或 积分 得(a) 当时,,代入式a,可得: 整理上式得: 解得: 上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式,此时温度分布为曲线。 计算结果表明,将导热系数按常量或变量计算时,所得的导热通量是相同的;而温度分布则不同,前者为直线,后者为曲线。 例4-2燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖,厚度为150mm,中间层为绝热转,厚度为290mm,最外层为普通砖,厚度为228mm。已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃,试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。

解:在求解本题时,需知道各层材料的导热系数λ,但λ值与各层的平均温度有关,即又需知道各层间的界面温度,而界面温度正是题目所待求的。此时需采用试算法,先假设各层平均温度(或界面温度),由手册或附录查得该温度下材料的导热系数(若知道材料的导热系数与温度的函数关系式,则可由该式计算得到λ值),再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。若计算结果与所设 的温度不符,则要重新试算。一般经5几次试算后,可得合理的估算值。下面列出经几次试算后的结果。 耐火砖 绝热砖 普通砖 设t2耐火砖和绝热砖间界面温度,t3绝热砖和普通砖间界面温度。 , 由式可知: 再由式得: 所以

化工原理传热习题

第五章练习 1、棉花保温性能好,主要是因为______。 (A)棉纤维素导热系数小; (B)棉花中含有相当数量的油脂; (C)棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到极为严重的阻碍; (D)棉花白色,因而黑度小。 2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为; (A)传导和对流 (B)传导和辐射 (C)传导、对流和辐射,但对流和辐射是主要的。 3、一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动,其对流传热系数α=1000w/m2.℃。如流量与物性都不变,改用一 φ19×2mm的直管,则其α值将变为_______w/m2.℃。 (A)1059 (B)1496 (C)1585 (D)1678 4、有一列管换热器,由38根φ25×2.5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,相应的Re>104及对流传热膜系数为α,当水流量减为一半时,对流传热膜系数改变为α'=_____。 (A)α'=(1/2)α(B)α'>(1/2)α (C)α'<(1/2)α(D)不一定 5、蒸汽冷凝时的热阻_______。 (A)决定于汽膜厚度(B)决定于液膜厚度 (C)决定于汽膜和液膜厚度(D)主要决定于液膜厚度,但汽膜厚度也有影响 6、沸腾传热的的过热度增大,其传热系数_________。 (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 7、在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,冷却水应走_______。 (A)管程(B)壳程 (C)易于清洗侧(D)抗压性大的一侧 8、红砖的黑度为0.93,若温度为300℃,则红砖的辐射能力为______W/m2。 (A)6112.3 (B)5684 (C)916.8 (D)1000 9、已知当温度为T时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度______耐火砖的黑度。 (A)大于(B)等于 (C)不能确定是否大于(D)小于

传热习题答案

1. 外径为100 mm 的蒸汽管,外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A ,λA = W/(m.℃),其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ,λB = W/(m.℃)。若绝缘层A 的内表面及绝缘层B 的外表面温度各为170 ℃及38℃,试求:(1)每米管长的热损失量;(2)A 、B 两种材料的界面温度;(3)若将两种材料保持各自厚度,但对调一下位置,比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。 解:以下标1表示绝缘层A 的内表面,2表示绝缘层A 与B 的交界面,3表示绝缘层B 的外表面。 (1)每米管长的热损失 2 31231ln 1 ln 1) (2r r r r t t l Q B A λλπ+-= ∴ m W r r r r t t l Q B A /3.495050255050ln 075.01505050ln 05 .01)38170(2ln 1ln 1)(223 1231=+++++-=+-=πλλπ (2)A 、B 界面温度t2 因系定态热传导,故 3.4921===l Q l Q l Q ∴ 3.4950 5050ln 05.01) 170(22=+-t π 解得 t 2= (3)两种材料互换后每米管长的热损失 同理 1.5350 5025 5050ln 05.01505050ln 075.01) 38170(2' =+++++-=πl Q W/m 由上面的计算可看到,一般说,导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。 1、欲将一容器中的溶液进行加热,使其从30℃加热至60℃,容器中的液量为6000 ,用

夹套加热,传热面积为,容器内有搅拌器,因此器内液体各处的温度可视为均匀的, 加热蒸气为的饱和水蒸气,传热系数为℃,求将溶液由30℃加热至60℃所需要 的时间 已知溶液比热为 ℃,热损失忽略不计。 解:溶液从30℃被加热到60℃所需的热量: 而夹套的传热效率: 其中,对于 的饱和水蒸气, ℃ ℃ 则 ∴ 所需加热时间为: 2、解:(1)甲苯蒸气冷凝放热量为:h kJ r W Q /726000363200011=?== 冷却水吸收热量:h kJ t t t Cp W Q Q /726000)16(19.45000)(212212=-??=-== C t ο65.502=∴ (3分) (2)传热平均温差为C t T t T t T t T t m ο35.7565.5011016 110ln 16 65.50ln )(2 121=---=-----= ? (2分) 总传热系数: W K m h d h d K /1075.510000150240057112421122??=+?=+=- ∴K 2= W//(m 2·K) (2分)

化工原理—传热复习题

一、选择题 1、关于传热系数K,下述说法中错误的是() A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值; B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异; C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关; D、要提高K值,应从降低最大热阻着手; C 2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。 A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流体; A、C、D; B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因; B、流体的流动状况; C、流体的物性; D、流体有无相变; E、壁面的几何因素; A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是()。 A、②>④>③>①; B、③>④>②>①; C、③>②>①>④; D、②>③>④>①; 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是()。 A、③>④>①>②; B、④>③>②>①; C、③>④>②>①; D、③>②>④>①; ①空气流速为30m/S时的a;②水的流速为1.5m/s时的a; ③蒸汽滴状冷凝时的a;④水沸腾时的a; C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是()。 A、管避热阻; B、污垢热阻; C、管内对流传热热阻; D、管外对流传热热阻; B 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,热射线可完全透过; B、热辐射和光辐射的本质完全相同,不同的仅仅是波长的范围; C、热射线和可见光一样,都服从折射定律; D、物体的温度不变,其发射的辐射能也不变; A 8、冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90?C,出口温度为50?C,冷

传热试题

传热学(1)试题 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.肋片效率值() A.小于负1 B.小于1 C.等于1 D.大于1 2.非稳态导热过程中两侧壁温差________稳态导热。() A.远小于B.远大于 C.等于D.无法确定 3.对流换热系数为5000W/(m2·K)、温度为20℃的水流经50℃的壁面,其对流换热的热流密度为() A.1.5×105W/m2 B.1.5×104W/m2 C.2×105W/m2 D.3×103W/m2 4.Re准则数的表达式为() A. L/λB.uL/v c C.v/a D.gβΔtL3/v2 5.蒸汽中若含有不凝结气体,将_________凝结换热效果。() A.大大减弱B.大大增强 C.不影响D.可能减弱也可能增强 6.空间辐射热阻与_________无关。() A.表面粗糙度B.表面尺寸 C.表面间的相对位置D.表面形状 7.灰体的吸收率与_________无关。() A.波长B.温度 C.表面粗糙度D.波长和温度 8.暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为() A.纯对流换热B.纯辐射换热 C.传热过程D.复合换热 9.五种具有实际意义的换热过程为:导热、辐射换热、复合换热、传热过程和()A.热对流B.热辐射 C.无法确定D.对流换热 10.高温过热器常采用_________布置方式。()

A.顺流B.顺流和逆流混合 C.逆流D.顺流和交叉流混合 二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11.铝钣盒内倒上开水,其外壁很快就很烫手,主要是因为铝的___________________值很大的缘故。 12.各类物质材料的导热系数差别很大。一般来说,合金的导热系数__________________相关的纯金属的导热系数。 13.通过炉墙的的热传递过程属于___________________。 14.沸腾换热时,管子应尽可能_______垂直____________布置,以免出现汽水分层。15.出现紊流边界层后,对流换热的热阻主要发生在___________________。 16.凝汽器通常都采用____水平叉排_______________的布置方案。 17.___________________准则是判别流体在强制对流时层流和紊流的依据。 18.任何物体只要其温度高于___________________,就会不停地向外进行热辐射。19.对可见光来说,同一物体的Xλ与λ有很大关系,太阳辐射中有1/3以上是可见光,所以物体对太阳能的吸收________不能__当作灰体。 20.温度对辐射换热的影响___________________对对流换热的影响。 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.对于过热器中:高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为() A.复合换热、导热、对流换热 B.导热、对流换热、复合换热 C.对流换热、复合换热、导热 D.复合换热、对流换热、导热 2.温度对辐射换热的影响()对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3.对流换热系数为1000W/(m2·K)、温度为77℃的水流经27℃的壁面,其对流换热的热流密度为() A.8×104W/m2 B.6×104W/m2 C.7×104W/m2 D.5×104W/m2 4.流体流过管内进行对流换热时,当l/d()时,要进行入口效应的修正。 A.>50 B.=80

化工原理习题第二部分热量传递答案

化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题: 1.某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w/m.K,此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____,给热系数(或对流传热系数)α的单位是__ w/m2.K _____。 3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是__Nu=αl/λ____, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中,计算式Q=α.A.△t,A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中,计算式Q=K.A.△t中,A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃,当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______,当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热,热气体进口温度T=400℃,出口温度T 为200℃,冷气体进口温度t=50℃,两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时,冷气体出口温度为_250__℃;若热损失为5%时,冷气体出口温度为__240℃_。 11.一列管换热器,列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根,则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2,而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道,其保温层外径d=583 mm,外表面 实测平均温度及空气温度分别为,此时空气与管道外 表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为 室内空气的温度,保温层外表面的发射率 问:(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式; (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解: (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时,单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度,于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁 之间的辐射为: q i厂d (T; -T;) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁,其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的 墙壁内的一维温度分布为:t=200-2000x 2,式中t的单位为°C, x单位为m 试 求: t (1) 墙壁两侧表面的热流密度; (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x

解:(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度: q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程 茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线,每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝 缘层的外表面温度受环境影响,假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多 少? 解:(1)以长度为L 的导线为例,导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分 热量用于导线的升温,其热量为心务中:一部分热量通过绝热层的 导热传到大气中,其热量为:门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知:l 2RL -门 述二厶E = I 2RL -门 即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.: 0 = 0

传热学重点章节典型例题

第一章 1-1 对于附图所示的两种水平夹层,试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同?如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数,应采用哪一种布置? 解:( a )中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。 ( b )热量交换的方式主要有热传导,自然对流和热辐射。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数,应采用( a )布置。 1-7 一炉子的炉墙厚 13cm ,总面积为 20m 2 ,平均导热系数为 1.04w/m · k ,内外壁温分别是 520 ℃及 50 ℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是 2.09 × 10 4 kJ/kg ,问每天因热损失要用掉多少千克煤? 解:根据傅利叶公式 每天用煤 1-9 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中,得到下列数据:管壁平均温度 t w = 69 ℃,空气温度 t f = 20 ℃,管子外径 d= 14mm ,加热段长 80mm ,输入加热段的功率 8.5w ,如果全部热量通过对流换热传给空气,试问此时的对流换热表面传热系数多大? 解:根据牛顿冷却公式

1-14 宇宙空间可近似的看作 0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行,其外表面平均温度为250K ,表面发射率为 0.7 ,试计算航天器单位表面上的换热量? 解:航天器单位表面上的换热量 1-27 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成,孔腔内抽成真空,且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ = 0.1m 的平板的一侧面,其另一侧表面 3 被高温流体加热,平板的平均导热系数λ =17.5w/m ? K ,试问在稳态工况下表面 3 的 t w3 温度为多少? 解: 表面 1 到表面 2 的辐射换热量 = 表面 2 到表面 3 的导热量 第二章

传热复习题附答案

传热复习题 1、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__最小__。 2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动,其对流传热系数 αi=1000W/(m2·℃),如果流量和物性不变,改在Ф19mm×2mm的直管内流动,其αi=__1678__W/(m2·℃) 3、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__。 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流速 D.在蒸汽一侧管壁上装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液 4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气,则 (1)传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度 (2)换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数 5、在蒸汽冷凝传热中,不凝气体的存在对α的影响是____A____ A. 不凝气体的存在会使α大大降低 B. 不凝气体的存在会使α升高 C. 不凝气体的存在对α无影响 6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____ 阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。 7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是 4 0100?? ? ? ? = T C E b ,该式表明__黑体的辐射能力与 热力学温度的四次方成正比___ 8、物体黑度是指在___相同__温度下,灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比,在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。 计算题 9、质量流量为7200kg/h的常压空气,要求将其温度由20℃加热到80℃,选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃),且已知空气在平均温度下的物性数据如下:比热容为1kJ/(kg·℃),导热系数为2.85×10-2W/(m·℃),粘度为1.98×10-5Pa·s,普兰特准数为0.7。 现有一单程列管式换热器,装有Ф25mm×2.5mm钢管200根,管长为2m,核算此换热器能否完成上述传热任务? 计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻,不计热损失 解:空气需要吸收的热量是已知的,蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得,就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用,就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较,最直接的方法就是比较两者的Q或S0 (1)核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率,即Q需要<Q换热器 (2)核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积,即S0需要<S0换热器 解题时,首先应确定列管换热器中流体的流径,因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水,故蒸汽走

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