化工原理第四章习题及答案Word文档下载推荐.docx
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不锈钢的导热率为_
热率为;
常温水的导热率为。
A151W/（m?
C）B370W/（m?
C）
D16W/（m?
C）E（m?
;
铜的导热率为__
C,D,B,F,E
，常压常温空气的导
C45W/（m?
C）
F（m?
C）
11、套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度流量增加时
1传热系数K应
2空气岀口温度
3壁温
12、一定流量的液体在一
与物性都不变，改用一
增大
减小
减小略有减小
AB
基本不变
■定，当空气
B
25>
2.5mm的直管内作湍流流动,19X2mm的直管，则其值将变为
其对流给热系数
=1000W/（m2-C）。
如流量W/（m2C）。
1496
C1585
A1059B
13、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示。
试比较第一层的热阻
小。
D1678
R1与第二、三层热阻R2、R3的大
AC
AR1>
（R2+R3）BR1<
（R2+R3）
14、①在一列管式换热器中，
CR1=（R2+R3）D
用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好
无法比较
放置；
冷却水应走
A水平B垂直②已知某平壁外两层不等厚导热率。
C管内D管外
（bivb2）保温材料的温度分布曲线如图示
则A层导热率
C
B层的
A小于B不能确定是否大于
15、稳定传热是指。
传热系统中各点的温度不随位置和时间而变。
传热系统中各点的温度仅随位置变，而不随时间变传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变。
传热系统中各点的温度随位置和时间而变。
C大于D等于
16、棉花保温性能好，主要是因为。
棉纤维素导热率小；
棉花中含有相当数量的油脂；
棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍;
棉花白色，因而黑度小。
17、无相变强制对流
A纯经验方法数学模型法
来自。
B纯理论方法因次分析法
C因次分析与实验结合（半理论、半经验方法）
18、在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对A使值升
C使值有一定影响
19、红砖的黑度为，若温度为
的影响是
使值大大降低对值无影响
300C,则红砖的发射能力为
W/m2。
B
W/m2B5684W/m2CW/m2D1000W/m2
换热器中冷热流体进岀口温度一定时，下面说法中正确的是—
Btm逆=tm并=tm折
25、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的_通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；
系统中任一点的温度维持恒定；
总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和;
系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。
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
t，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施
B提咼壳程数
由38根252.5mm无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，水
Re=104及对流给热膜系数为。
当水流量减为一半时，对流给热膜系数改变为
C10C
A70CB30C
29、热传递的基本方式是：
（）、对流、辐射。
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、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量
传递称为（）。
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的热传递过程称为（）
A对流；
B流动；
C传递；
D透热。
32、物质导热系数的顺序是：
（）。
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的物体称为黑体。
A大于；
B小于；
C等于；
D近似于。
34、（）等于1的物体称为白体。
A吸收率；
B反射率；
C透过率；
D折射率。
35、单原子气体和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、液体是（）。
C透热体；
D不透热体。
37、在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（）。
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，腐蚀性的流体宜走管内，以免（），而且管子也便于清洗和检修。
A壳体和管子同时受腐蚀；
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，压强高的流体宜走管内，以免（），可节省壳程金属消耗量。
A壳体受压；
40、在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。
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，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（）。
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。
43、在管壳式换热器中，黏度大的液体或流量较小的流体宜走（），因流体在有折流挡板的壳程流
动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re>
100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
A管内；
B管间；
C管径；
D管轴。
44、对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走（），因壁面温度与
:
■.大的流体温度相近，可以减少热应力。
45、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（），使湍动程度加剧，以提
高壳程对流传热系数。
A黏度;
B密度；
C速度；
D高度。
46、有
•套管换热器，
环隙中有
119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从
20C被加热到50C，管壁温度应接
近（
）。
A20°
C；
B50C；
C77.3C；
D119.6C。
47、已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（），耐火
砖的黑度为（）。
AB
A；
B；
C；
D。
48、两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100C。
若将两灰体的温度各升高100C，则此时的辐
射传热量与原来的传热量相比，将（）。
A增大；
B减小；
C不变；
D不一定。
49、判断下面的说法哪一种是错误的（）。
A在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
的物理意义相同；
C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
50、当换热器中冷热流体的进岀口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（）。
A逆流时，Am—定大于并流、错流或折流时的Am；
B采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；
C采用逆流操作可以减少所需的传热面积；
D温度差校正系数^）at的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
三、填空题
1、对流给热的热阻主要在，此处的最大。
滞流内层温差
2、热损失是损失禾廿损失之和。
热辐射传热引起的对流给热引起的
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，挡板能起强化传热的作用，其原因是
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、水蒸气冷凝时的比气体无相变时的大得多，其原因是气体的
，而蒸汽冷凝，其凝液的；
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和密度都比气体大很薄的液膜
5、在管式间壁换热器中，以外表面为基准的传热系数K的计算式为，与之对应的
传热量Q=。
6、①已知传热系数K=1250kcaL/（m2?
h?
C）,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普兰德准数的定义式是。
①1453525②PrJ
7、在压强恒定的条件下，空气黏度随温度升高而。
8、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1b2b3，导热率123。
在稳定传热过
程中，各层的热阻R1_R2_R3,各层导热速率Q1_Q2_Q3。
降低因水的导热率大于保温材料的导热率，受潮后，水占据一定的孔隙空间，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，这是因为
不凝气和冷凝水不凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。
11、①设置隔热挡板是辐射散热的有效方法。
挡板材料的黑度愈低，辐射散热量
热流量为Q，则平壁内的温度分布表达式为
12、某物体（可近似为灰体）在20C时，其黑度为其吸收率为。
0.8
13、浮头式或带膨胀节的换热器适用于与流体的温差很大的场合
管程壳程
14、①根据有无热补偿或补偿方法不同，列管式热器的一般结构型式有
②换热器中，热流体由200°
C冷却到140C,冷流体由20C升高到35C，热流体的热容量流率
较小，则传热效率为。
①膨胀节；
浮头式；
U型管②%
15、消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，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、E两个温度不同的固体表面间的辐射传热，可以采取的措施
在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板。
17、①用冷却水将一定量的热流体由100C冷却到40C,冷却水初温为15C，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较。
方案I是令冷却水终温为30C，方案H是令冷却水终温为35C，则用水量
W___W2，所需传热面积A1___A2。
②如图所示，蒸汽在管束外冷凝，（a）、（b）两种排列方式的其它条件均一样，比较它们的冷凝给热
系数的大小ab，因为。
①大于，小于
18、两流体的间壁换热过程中QWCpt计算式中，t表示。
T1-T2或t2-tl
19、设备保温层外包一层表面、颜色的金属，可使设备的热损失减少。
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、导热率的物理意义是，其SI制的单位为
工程制的单位为。
单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量W/（m?
C）千卡/小时？
米？
22、①定性温度是指。
②沸腾传热可分为三个区域，它们是、和，生产中的
沸腾传热过程应维持在区操作。
1确定准数中各物性参数的温度
2自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾
23、对多层圆筒壁的热传导，通过各层的传热速率，热通量,沿圆筒壁的径向温度分
布为线。
相等不相等曲线
3
24、①已知导热率QX10-Cal/（cm?
s?
°
C）,此值在SI制中为W/（m?
K）。
2写岀比热Cp的单位，工程制为，SI制为。
3物体的辐射传热速率与其绝对温度的次方成正比。
①1②kCaL/（kg?
C）,J/（kg?
C）③四
25、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数K接近于侧的对流传热系数，
而壁温接近于侧流体的温度。
蒸汽冷凝时的对流给热系数较大。
原因是
空气饱和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的温度tw，壳程为的饱和水蒸气冷凝。
A管程是平均温度为40C的空气，tw约为;
B管程是平均温度为40C的水，水的对流给热系数为2000W/（m2?
C），基于内面积的总传热系数
Ki=1600W/（（m2?
C）），tw约为。
②在设计时，欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度看，宜采取的措施为，因为。
1
（1）100C
（2）88C
2增加管长。
如果采用增加管数的办法，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，a降低。
27、管内湍流传热，流体内温度梯度最大的部分是在，原因是
滞流底层滞流底层的传热机理是导热，流体的导热率一般比较低。
28、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也。
滴状冷凝的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的温差愈大，则。
越大
30、对于间壁式换热器：
WcCp（t2ti）WhCh（TiT2）KAtm等式成立的条件
31、下列各种情况下的对流给热系数
空气流速为6m/s时的i；
空气流速为25m/s时的2;
水的流速为1.2m/s时的3；
水的流速
为2.5m/s时的4；
蒸汽膜状冷凝时的5之间的数值按自大而小的顺序为>
>
。
32、不需要任何介质的传热称为（）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
）的对流传热系数。
（X）
（V）
36、在辐射传热中，气体的反射率为（）
37、在辐射传热中，黑体的透过率为（）
38、在辐射传热中，灰体的透过率为（）
39、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的（）
黑度
40、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（）的温度
饱和蒸气41、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数K接近（空气
42、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走（）
管内
43、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走（）管间？
44、判断下列物性数值大小金属液_气。
>
四、判断题（每题1分）
1、在辐射传热中，黑体的反射率为1。
2、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。
3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。
4、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等
5、一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为固体〉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的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，因为空气是透热体。
（V）五、问答题
1、在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？
为什么?
（3分）
1
vv所以，TTWVVtwt,传热管的壁温接近饱和蒸气（大）的温度。
o
2、为什么内部孔隙多的材料保温效果好（3分）
因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。
3、在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度（3分）
由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。
4、在传热实验中，试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数（a如何确定的？
并指岀相应测试
的基本参量有哪些？
（4分）
答:
QAo（Tstw）WcCp（t2t1）
WcCp（t2t1）
（Tstw）Ao
即需测参数：
空气流量Wc；
空气进、岀口温度（t1、t2）；
饱和蒸汽压力，然后查岀饱和蒸汽
温度Ts；
管壁温（tw）
5、在蒸汽冷凝时，其冷凝液为层流流动，若要提高蒸汽冷凝的给热系数，可考虑采取哪些措施？
（4分）
答：
措施一：
让液膜和蒸汽同向流动，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，则需减小垂直列上的管数，或把管子排列旋转一定的角度；
措施三：
及时排除不凝气体。
6、①作图定性示岀沸腾传热系数随相应的传热温差At（壁面和沸腾液体之间）的变化关系。
②列管换热器封头装置隔板的作用是什么？
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^dxsmm钢管n根，每根长L米,内通水。
壳程为压力等于PPa（绝）
的饱和水蒸气冷凝。
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岀所用仪表。
2根据测得的数据列岀计算K值的有关公式及计算方法。
（4分）答：
①需要测水的进、岀口温度t1和t2,可使用温度计测量；
需要的加热蒸汽温度，可使用热电偶测量需要测水的流量，可使用转子流量计测量。
②QW水Cp水矩ti）
换热器面积A0nd0L
加保温层后，是三层平壁的热传导
2、外径为426mm的蒸气管道，其外包扎一层厚度为426mm的保温层，保温材料的导热系数可取为W
/（mC）。
若蒸汽管道的外表面温度为177C,保温层的外表面温度为38C,求每米管长的热损失。
（10分）
解：
由已知匕=2=0.213m，r3=+=0.639m（5分）
（4分）
K39.7W/（m2?
由于1>
2,故应设法增大2之值
2.40.822.40.84080w/（m2-c）
在管程允许的压力降范围内增大空气的流量，设将空气流量提高倍，则
K
11
78.7W/（m2C）
（5分）
25000
80
78.7
1.98
若将1增大一倍1
10000W/（m?
C）（3分）
39.7
39.8
W/（m?
（3分）
4、某厂精馏塔顶，采用列管式冷凝器
，共有
$25左.5mm的管子
60根，管长为2m,蒸汽走管间，冷却水走管
2
内，水的流速为1m/s。
进、岀口温度分别为20C和60C，在定性温度下水的物性数据为：
尸992.2kg/m3
2=（mC）Pr=
1求管内水的对流给热系数
2如使总管数减为50根，水量和水的物性视为不变，此时管内水的对流给热系数又为多大
（15分）
热系数为1和2，若两流体的流量保持不变，并忽略岀口温度变化对物性所产生的影响
求将内管改代2X2.5mm后,管内对流给热系数有何变化（假设流动状态皆为湍流）（10分）
原内管外径d125mm内径d225-2.5220mm
设改用忙2埒冈管后，内管对流给热系数i
-（敎8°
583
6、一套管换热器用133C的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33C加热到73C，氯苯流量为5500Kg/h
现因某种原因，氯苯流量减少到3300Kg/h，但其进岀口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多
少才能满足要求？
此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？
（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁
热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化）（15分）
WcCpct2t1KStm
（1）解：
WcCpct2KStm
（2）
7、重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243C和128C;
终温分别为
167C和157C。
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