09热量传递过习题7.docx
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09热量传递过习题7
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09热量传递过程练习题7 一、填空（10小题,共0分）1． 套管换热器中，逆流操作的主要优点是 ，并流操作的主要优点是 。
2． 化工生产中最常用的载热体为 ，常用的冷却剂为和。
3． 传热的基本形式除对流外，还有 和 。
对流传热有强制对流传热和 对流传热。
4． 水蒸气冷凝的传热膜系数1，水沸腾传热膜系数2，液体对流传热膜系数气体对流传热膜系数4。
四者中最小的是 。
5． 化工手册中查得常温下钢的导热系数为42kcal·h‐1·m‐1·K‐1，换算成国际单位制单位，应为 。
6． 在管壳式换热器内进行冷、热流体流动通道的选择时,通常应使腐蚀性流体走程。
7． 在常用的工业间壁式换热器中，管壁传热阻力常可忽略不计。
若管内传热膜系数为50 W·m-2·K-1，管外传热膜系数为10000W·m-2·K-1，则总传热系数约为 W·m-2·K-1。
8． 3 和 在列管换热器中用饱和水蒸气加热某溶液，通常使 走壳程， 走管程。
9． 有一列管式热交换器，热流体进、出口温度分别为280℃和80℃，冷流体进、出口温度分别为40℃和190℃。
对这种换热，必须采用 操作进行，其传热平均温度差为 。
10． 用饱和蒸汽的冷凝来加热冷流体，冷热流体的进出口温度不变，以逆流和并流两种方式进行间壁换热，逆流时对数平均温差为为 。
二、判断题（10小题,共0分）1． 导热系数和传热膜系数都是物质的物理性质之一。
…………………………………2． 当在定常状态下，变温传热是指传热面上各点温度既不随时间变化,也不随传热面位置而变化的传热过 程。
……………………………………………………………………3． 多层平壁定态热传导时，推动力是内壁面与外壁面间的温度差；总热阻是各层热阻的倒数之 和。
…………………………………………………………………………………4． 为提高总传热系数K，必须改善传热膜系数大的一侧的给热条件。
………………5． 当选用多种绝热材料时，在耐热性等条件允许时，为提高保温效果，应将导热系数大的包扎在内 层。
……………………………………………………………………………（ ） ，并流时为 ，其大小 6． 导热系数是物质的物理性质之一。
导热系数大的物质表示其导热性能好；导热系数很小的物质表示其保温性能很 好。
……………………………………………………………7． 在对流传热过程中，若两种流体的传热膜系数分别为略固体壁面热阻的情况下，总传热系数K接近于1。
………………………………………8． 流体流经固体表面时存在边界层，边界层内传热以热传导方式为主，存在较大的温度梯度，而温度梯度存在的区域称为传热边界层。
所以，流动边界层和传热边界层实际上是同一个概念。
………………………………………………………………………………9． 两种导热系数不同的保温材料用于圆管外保温，导热系数小的放在内层，保温效果较好，即单位长度圆管热损失小。
当此二种材料用于冷冻液管道保冷时，则应将导热系数大的放在内层，以减少单位长度圆管的能损失。
…………………………………………10． 工业上气固相催化反应器采用各种换热方式移去反应热。
流化床反应器中设置的废热锅炉采用的是间接换热方式，而多段冷激式反应器采用的则是直接换热方式。
………三、选择（10小题,共0分）1． 空气、水和钢材的导热系数分别为 A、 > > 1 1 和 2 ，且 1 》 2 ，在忽 与 2 和 3 ，其大小顺序为……………… 123 ; B、 1 2 3 ; C、2． 2 > 3 > 1 ; D、 2 3 1 . 在列管换热器中，在温度不太高的情况下，冷热两流体的传热过程是…………… A、以热传导为主要方式； B、以辐射为主要方式； C、以热对流为主要方式； D、以热传导和热对流两种方式为主。
3． 两种流体通过间壁进行热交换时，在定态操作条件下，并流操作与逆流操作的平均温度差不一样的只是发生 在……………………………………………………………………（）A、两种流体均发生变温的情况下;B、两流体均不变温的情况下; C、甲流体变温而乙流体不变温的情况下;D、甲流体不变温而乙流体变温的情况下。
4． 在下列管壳式换热器中,没有降低或消除温差引起的热应力补偿措施的换热器是………………………………………………………………………………………………（） A、U形管式换热器; B、浮头式换热器;C、壳体带有膨胀圈的管壳式换热器; D、固定管板式换热器。
5． 在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气。
下面甲、乙两种说法何者合理？
… 甲传热管的壁温将接近加热水蒸气的温度；乙换热器总传热系数将接近空气侧的传热膜系数。
A、甲、乙均合理； B、甲、乙均不合理；C、甲合理，乙不合理； Ｄ、甲不合理，乙合理.6． 在管壳式换热器中进行冷热流体流动通道的选择时,在下列情况中,宜走壳程的流体通常 是…………………………………………………………………………………………（） A、腐蚀性流体; B、压力高的流体;C、饱和水蒸气; D、易结垢的流体。
7． 不同流体的传热膜系数相差很大。
假设气体被加热或冷却时的传热膜系数为 W·m·K，液体被加热或冷却的传热膜系数为2W·m·K,饱和水蒸气冷凝时的传热膜系数为3W·m‐2·K‐1，则其大小顺序为……………………………………… A、 ； B、 ； ‐2 ‐1 ‐2 ‐1 3223 C、8． 3 2 ； D、 2 3 。
冷热两流体在逆流换热时,冷流体的出口极限温度可能是………………………（）。
A、等于或接近于热流体的进口温度;B、低于或接近于热流体的进口温度;C、高于或接近于热流体的进口温度;D、远高于热流体的进口温度。
9． 在换热器中，间壁任一侧的对流传热速率=推动力/阻力，其中推动力是指…… A、两相流体温度差;B、冷流体进出口温度差;C、热流体进出口温度差;
D、流体主体温度和管壁温度差或。
10． 在间壁式换热器中，若冷、热两种流体均无相变，并进、出口温度一定，在相同的传热速率时，逆流时的传热面积A和并流时的传热面积A′之间的关系为…………… A、A=A′；B、A>A′；C、A 有一个球形容器，其器壁材料的导热系数为，内、外壁半径分别为r1和r2，内、外壁面的温度分别为T1和T2。
试从傅立叶定律推导出此球形容器器 2 壁的热传导公式。
2． 冷热流体热交换采用并流操作时,若已知 和 分别为冷热体的质量流量 （kg·s-1）,和分别为冷热流体的平均比定压热容（J·kg-1·K-1）,和分别为冷热流体的进出口温度,则请导出冷热流体所能接近的最高出口温度的计算式。
3． 今欲于内管为φ165mm×mm的套管式换热器中,将3000kg·h-1的热水从90℃冷却到50℃,冷却水进口温度为30℃,出口温度为40℃,已知基于内管外表面积的传热系数为1000Ｗ·m-2·K-1。
若忽略热损失,并近似认为冷水与 -1-1 热水的比定压热容相同,均为J·kg·K。
试求:
（1）冷却水用量;
（2）两流体在并流和逆流时的平均温度差;（3）两流体作并流和逆流流动传热时的管子长度。
4． 在一传热面积为300m2的单程列管换热器中,300℃的原料气流过壳方被加热到430℃,反应后550℃的热气体作为加热介质在管方流动。
冷热两种气体呈逆流流动,流量均为×104kg·h-1,平均比定压热容均为kJ·kg-1·K-1。
如果换热器的热损失按壳方气体实际获得热量的10%估算,试求该传热过程的总传热系数。
5． 设某导热管内径为50mm，外径为60mm，管壁导热系数为W·m-1·K-1，管内、外流体的平均温度分别为80℃与25℃，管内壁、外壁温度分别为75℃与35℃。
试求：
每米管长的传热速率；管内流体的传热膜系数管外流体的传热膜系数 1 ；。
2 答案 一、填空（10小题,共0分） 1．传热平均温差大；易于控制物料的出口温度2．饱和水蒸气；水；空气3．传导；辐射；自然4． 4 5．W·m‐1·K‐16．管7．50 8．饱和水蒸气；溶液9．逆流，℃10． 二、判断题（10小题,共0分）1．错2．错3．错 4．错5．错6．对7．错8．错9．错10．对 三、选择（10小题,共0分）1．B2．D3．A4．D5．A6．C7．D8．B9．D10．C 四、计算问答（5小题,共0分）1．根据傅立叶定律：
=-A 定态热传导时，为常数，导热系数取T1~T2温度范围内的平均值，则：
， dr=-dT，两边同时积分：
可得：
则 2．冷热流体间的热能衡算式:
并流操作时,冷流体所能接近的最高出口温度为热流体的出口温度,即可上式得出:
,则 = 3．
（1）根据热量衡算求冷却水用量 =kg·s-1=×104kg·h-1
（2）平均温度差 并流:
=℃ 逆流:
（3）管子长度并流时:
=℃ W A=m2 L=逆流时:
m A’=m2 L’=m。
4．冷气体一侧计算传热速率:
=+,=,
=+= =×××10× （430-300） 3 =×105W热气体一侧计算传热速率:
= ×105=上式解得:
T2=407℃ ××103×（550-T2） == = =114℃（亦即114K） K===W·m-2·K-1。
5．从管壁层来看，其导热速率为：
则
（2）求 因为 所以 即：
解得：
求 因为 所以即：
解得：
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