化工原理传热习题及答案Word格式.docx

1、 *答案* 50 47.217.（4分）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 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_；若热损失为5时，冷气体出口温度为 *答案* 250， 24018.（3分）一列管换热器，列管规格为383, 管长4m,管数127根，则外表面积F =_， 而以内表面积计的传热面积F *答 F1=12740.038=60.6m F2=1270.032=51.1m 19.（2分）当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数可变为原来的_倍 2

2、20.（2分）进行换热的两流体，若 时，要提高K值，应设法提高_；当 时，要提高K值，应使_。 *答案* ； 与 同时提高二、选择题：1.（2分）间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻（ A ） A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系2.（2分）翅片管换热器的翅片应安装在（ A ）。 A. 小的一侧 B. 大的一侧 C. 管内 D. 管外3.（2分）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 R 与第二、三层热阻R 、R 的大小（ C ）。 A. R （R +R ） B. R ,则 + K 即K接近小的数值。14.（4分）说明列管式换热器的基本结构。 由壳体、管束、管板、封头

3、等组成。16.（6分）有以下传热公式 A. Q=.A.（t -t ）/ B. Q=.A.（T -T） 回答下列问题： （1）在什么传热情况下，可利用以上公式进行计算？ （2）写出以上公式中，热阻的表达式 （1）A、B两公式均应用在稳定传热下传热速率的计算。公式A为物质内部传导的传热速率计算。公式B为物质表面与流体间对流传热的传热速率计算。 （2）A式：R=/或R=/A B式：R=1/或R=1/A17.（8分）换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？ 由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。为了减少散

4、热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。18.（6分）列管换热器由哪几个基本部分组成？ 主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。19.（8分）当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？并简要定性分析主要原因。 因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析：（

5、1）当T 、T 、t 、t 四个温度一定时，逆流操作的t 比其它流向大。根据：Q=KAt ,当K、A一定时，t 则Q，对现有的换热器来说，可提高生产能力。当Q、K一定时，t 则A，对生产能力要求一定时，新设计制造换热器由于A较小，设备尺寸可减小，节省投资费。（2）一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时，载热体用量比其它流向的要小，降低能耗，提高了经济效益。20.（8分）有一高温炉，炉内温度高达1000以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面

6、，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。五、计算题：1.（8分）外径为100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为w.m .K 的绝缘材料,管外壁温度为t ,每米管长的热损失为Qw.m ,试求绝热层外壁温度t （设管外壁与绝热层接触良好） Q=2（t1-t2）/ln（r2/r1） t2=t1-Q ln（r2/r1）/（2） =t1-Q/ln（0.13/0.05）/（23.14） =t1-0.152Q/ 2

7、.（14分） 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582w.m .K ,为使炉内壁温度保持1000, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为10cm,炉外壁温度为83,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t 为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800） 设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为: q=（t1-t2）/（b1/1） b1=1（t1-t2）/q=1.163（1000-800）/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为: q=（t1-t4）/（b1/1）+（b2/2）+（

8、b3/3） b2=（t1-t4）/q-b1/1-b3/32 =（1000-83）/930-0.25/1.163-0.1/0.5820.233 =0.14m,跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/3, t3=q.b3/3+t4=9300.1/0.582+83=2433.（15分）在内管为18010mm的套管换热器中，将流量为3500kg.h 的某液态烃从100冷却到60，其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40和50,平均比热为4.174kJ. kg K, 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.m K ,且保持不变.设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用

9、量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 冷却水用量：W （T T ）W （t t ） 35002.38（10060）W 4.174（5040） W 7982kg.h t 逆（5020）/（50/20）32.75 t 并（6010）/（60/10）27.9 QKAt Q333200kJ.h A逆33320010 /（200032.753600）1.41m 1.41 3.140.181.41 2.5 m A并33320027.93600） 1.66 m 3.141.66 2.93 m4.（15分）已知一外径为75mm,内径为55mm的金属管,输送某一热的物流,此时金属管内表面温度

10、为 120,外表面温度为115,每米管长的散热速率为4545w. m ,求该管材的导热系数。为减少该管的热损失, 外加一层石棉层（导热系数为0.15w.m .K ）此时石棉层外表面温度为10, 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%,求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。 Q/L=2（120-115）/1/（ln（75/55）=4545 （1/）ln（75/55）=23.14（125-115）/4545=0.00691 =44.9w.m .K 设外加石棉层厚度为 则:Q/L =23.14（120-10）/（1/44.9）ln（75/55）+（1/0.15）ln（75+2）/75 =45

11、450.0387=175.9w.m 690.8=175.90.00691+（1/0.15）ln（75+2）/75 解得: =30mm （石棉层厚度） 设钢管和石棉层接触面间的温度为t2 23.14（120-t2）/（1/44.9）ln（75/55）=175.9 t2=119.85.（12分）1205mm的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为0.07w.m .K 。设蒸汽管的内壁温度为110,管壁导热系数为45w.m .K 。要求保温层外壁温度不超过20,每米蒸汽管的热损失控制在60w以下,试计算保温层的最小厚度。 按多层圆筒导热 （t t ）/（ / ）/（2 ）（ / ）/（2 ） 将 0.06m, 0.055m， 0.06 0.07w/（mK）, 45w/（mK）， 60w