传热习题答案.docx

1、传热习题答案填空题1三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层 厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变 （ ），第二层与第三层的界面温度变（ ）。答：变小，变小。2在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不 变，则冷凝传热系数（ ），冷凝传热量（ ）。答：减小，增加。冷凝传热系数与温差的 -1/4 次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小； 冷凝传热量与温差的 3/4 次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。 3在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程， 则传热温度差（ ）。答：下降4在高温炉

2、外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（ ）。答：越小5黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（ ）倍。答：156.沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸腾传热系数a越（ ）答：多，大7.苯在内径为 20mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为 1270W/（m2.C）。如果流量和物性不变，改用内径为 30mm的圆管，其对流传热系 数变为（ ）W/（m2.C）0答：612-Re08 P=0.023 d r08Ws/nPr=0.023d,1 (1 2) 0.8 , 1.8oc d =d1.830=20 =0.4822=0.482 =0.482 1270=612W/(mC)

3、8.热油和水在一套管换热器中换热， 水由20C升至75C。若冷流体为最小值流 体，传热效率为0.65,则油的入口温度为( )。答：104C75 20久 20 = =0.65 T1=104E二、选择题1 某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100C,空气进口温度为20C,出口温度为80C,则此套管换热器内壁温度应是( )。A 接近空气平均温度 B 接近饱和蒸汽和空气的平均温C 接近饱和蒸汽温度 答：C2 测定套管换热器传热管内对流传热系数a i，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。冷流体的流量及进、出口温度均可测量 , 且测量的 精确度基本上相同。用

4、公式a i =Q/siAti求a i时，式中的Q用下面（ ）公式计算。A Q=WcCp,c（t2-t1） B Q=WhCp,h（T1-T2）C Q=WcCp,c（t2-ti）和 Q=WhCp,h（Ti-T2）均可以。答： A3在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（ ）A 壳程 B 管程 C壳程和管程都可以两流体在换热器中必须（ ）流动。A 逆流 B 并流 C逆流和并流都可以答： A， C4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 管壁热阻 B 污垢热阻 C 管内对流传热热阻D 管外对流传热热阻答：B5下述措

5、施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（ ）。A 设置折流板； B增大板间距D 增加管C 换热器采用三角形排列；程数答： A，C6在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（ ）。B 蒸汽；E 粘度大的流体A 高压流体；C 易结垢的流体；D 腐蚀性流体F 被冷却的流体答： A，C，D； B， E，F 7采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但 同时也导致（ ）。A 管内易结垢； B壳程流体流速过低C 平均温差下降D 管内流动阻力增大答： C，D 8下面关于辐射的说法中正确的是（A 同一温度下，物体的辐射能力相同；B 任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物

6、体的绝对温度有关;C 角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关；D 只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程答：B，C三、计算题1.有一列管式换热器，用120C的饱和水蒸气加热某种气体，冷凝水在饱和温度下排出，气体由20C升高到80C，气体在列管内呈湍流流动。若气体流量 增加50%，而气体进入列管换热器的温度、压强不变。试计算加热蒸汽量为 原用量的倍数。管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略，且气体物性可视为不 变。加热蒸汽温度不变。解.WcCp,c(t2 ti) KA tm(1)1.5WcCp,c(t2 ti) KA tm而Ki,K 1.50.8K1.383Kt2 t1,1

7、20 20In120 80t2 t1K tm1 .5(t2 t1)1.383K tm1.383 也 一,120 20In120 t2t277 cWh1.5(t2 tj仁 20) 1.425Wh80 20602.现有一列管换热器，内有 25X 2.5mm的钢管300根，管的有效长度为2m要求将8000kg/h的空气于管程有20C加热到85C,采用108C的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，冷凝液在饱和温度下排出。蒸汽冷凝的传热系数为 1X104w/m2C，空气的对流传热系数为9 0w/m2C，管壁及两侧污垢热阻均可忽略，且不计热损失。空气在平均温度下的比热为 1kJ/kgC。试求：1） 换热器的总传热系

8、数K。2） 通过计算说明该换热器能否满足要求。3） 通过计算说明管壁温度接近那一侧流体的温度？解：1）总传热系数1匚丄do0 i di11 1 2541 10 90 2071.49W/(m2.C)2) Q / 需 tmQ WcCp, 2 td8000 / 3600 1 (85 20)144.4kWtm85 201 1108 20In108 85 CQK tm144.4 103 241.7m71.49 48.4n dl2300 3.14 0.025 2 47.1mA实A需，该换热器能满足要求3) 0 i108 Tw Tw 52.51/104 1/90Tw 107.5 C接近蒸汽的温度3.有一管程

9、为单程的列管换热器，由 25X2.5mm,长2.5m的20根钢管组成用120C饱和水蒸汽加热某冷液体（冷凝液在饱和温度下排出），该冷液体走 管内，进口温度为25E，比热为1.58kJ/kgC，流量为15000kg/h,管外蒸汽 的冷凝传热系数为1.0 X04 w/m2C。管内对流传热的热阻为管外蒸汽冷凝传热 热阻的6倍。求：1） 基于管外表面积的总传热系数 K02） 冷液体的出口温度。（换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可忽略不计） 解：1）总传热系数K。11/ 0 1/11/1.0 104 6/1.0 1041429W/m2.CWcCp,c(t2 tj2)KA tmKA上2 blnr120

10、 t2A n dl 2020.025 2.5 3.925m120 2515000/3600 1.58 103 1429 3.925/ln120 t2t2 79.5 C4.有一列管式换热器由 25X2.5mm,长3m的100根钢管组成。饱和水蒸气将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动，饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度的水。今因生产任务增大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。换热器为 19X 2mm的120根钢管组成。如果新旧两台换热器并联使用， 且使两台换热器在空气流量、进出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操作，求新换热器管长为多少米?解：因两台并联操作的换热器在空气流量， 近、出口温度及

11、饱和水蒸气温度都相 同的条件下操作，则由Q WcCP，c（t2切KS tm看，Q及tm均相同，从而两台 换热器的KiS K2S2，关键是要找出K2/K1的关系，才能求出S2，进一步求出 新换热器管长L2 0因饱和蒸汽与空气换热，K 空气，而空气在管内湍流流动，则即： u0.8d 0.2，又新旧换热器空气流量相等，即Vi V2,依据以上关系，找原换热器：Qi WcCp,c(t2 ti) Ki Si tmi新换热器：Q2 WcCp,c (t2 tj K2S2 tm2出Ui与U2的关系，从而可求出K2 /Ki因在新、旧换热器中， W、ti、t2及T均相同，故Q1 Q2 , tmi tm2 贝卩：Ki

12、 S| K2S2因饱和蒸汽与空气换热，K 空气，而空气在管内湍流流动，则.1 0.8(严u0.8d 0.2，又新旧换热器空气流量相等，Wi W2，即V1 V2，则有2 2ni di ui n2 d2 u24 4U2 ni di 2() ui n2 d2i00(25)2 i20(i9)i.443K2则：（电）0.8（虫）0.2i.4430.8(25)0.2 i.4i69Uid2原换热器:Sini di Lii003.i4 0.025 3 23.55mKi c23.55S2i Sii6.6m2新换热器:K2i.4i6则新换热器管长2.32mS2 16.6n2 d2 120 3.14 0.0195.

13、在一单程列管换热器中，用饱和蒸气加热原料油，温度为 160C的饱和蒸汽在壳程冷凝为同温度的水。原料油在管程湍流流动，并由20C加热到106C。列 管换热器的管长为4m,内有 19X 2mm的列管25根。若换热器的传热负荷为 125kw，蒸汽冷凝传热系数为7000 w/m2C，油侧垢层热阻为0.0005m2C /w。管 壁热阻及蒸汽侧垢层热阻可忽略。试求：1） 管内油侧对流传热系数2） 油的流速增加一倍，保持饱和蒸汽温度及油入口温度，假设油的物性不变,求油的出口温度。3） 油的流速增加一倍，保持油进出口温度不变，求饱和蒸汽温度。解：1）管内油侧对流传热系数Q 125kWn diL 253.14

14、0.0154 4.71m2tm上2 blT t2106 20“便2016010690Ki125 103Si tm 4.71 90295W/(m2.C)Ki1 RSi dii0d 01512950.0005i 7000 192i 360W /(m C)2、油的出口温度油的流速增加一倍，则:0.8 0.8 22 i 2 360 626.8W/(m )11 r diRsiKii 0d011150.0005Ki626.819 70002解出：Ki 452.9W/(m KKi452.92951.535列热量衡算与传热速率方程式原来：WcCp，c(t2 tl)KiSi tm(1)后来.2WcCp,c(t2

15、 t1 )KiSi tm1.535KiSi tm(2)(t2 tj tm2(t2 t1)1.535 tmtm(160 20) (160 t2) t2 20160 20 140In In160 t2 160 t210620902(t220)1.53520-, 140ln则：160 t2, 140431.535ln0.733160 t290e0.733140160 t22.082所以 t2 92.8 c4）饱和蒸汽温度因t1及t2不变，列热量衡算及传热速率方程式如下:后来：2WcCp,c(t2 ti) KiSi tm 1.535KiSi tm1tm 9021.535 tm 1.535 tmtm2 901.535117.3tmt2 t1T InTt1117.3t2117.3106 20_20 lnT 106T 185.5 C由计算结果可知，油速增加一倍，使 及K均提高，且tm也提高。若饱和蒸汽 温度T不变，则油出口温度t2下降；欲保持t1及t2不变，则加热蒸汽温度T必然 提高，采取的措施是提高加热蒸汽的压强。