1、第四章 傳熱練習題一、選擇題1、關(guān)于傳熱系數(shù)K，下述說法中錯誤的是（ ）A、傳熱過程中總傳熱系數(shù)K實際是個平均值；B、總傳熱系數(shù)K隨著所取的傳熱面不同而異；C、總傳熱系數(shù)K可用來表示傳熱過程的強弱，與冷、熱流體的物性無關(guān)；D、要提高K值，應從降低最大熱阻著手；答案：C2、揭示了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（ ）。A、斯蒂芬-波爾茲曼定律； C、折射定律；B、克希霍夫定律； D、普郎克定律；答案：B3、在確定換熱介質(zhì)的流程時，通常走管程的有（ ），走殼程的有（ ）。 A、高壓流體； B、蒸汽； C、易結(jié)垢的流體； D、腐蝕性流體； E、粘度大的流體； F、被冷卻的流體；答案：A、C、D；

2、B、E、F4、影響對流傳熱系數(shù)的因素有( )。A、產(chǎn)生對流的原因；B、流體的流動狀況；C、流體的物性；D、流體有無相變；E、壁面的幾何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動的空氣加熱至指定溫度，若需進一步提高空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長、流動狀態(tài)及其他條件均不變），你認為此措施是( )。A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、視具體情況而定；答案：A解：原因是：流量不變 當管徑增大時，a. ，b. d增大時，增大，綜合以上結(jié)果，管徑增加，下降根據(jù)對于該系統(tǒng)即 則本題在于靈活應用管內(nèi)強制湍流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式：，即物性一定時，。

3、根據(jù)連續(xù)性方程，流量不變時，所以管徑變化，管內(nèi)流速也發(fā)生變化。管間用飽和水蒸氣加熱，熱阻小，可以忽略不計，總熱阻近似等于管內(nèi)傳熱熱阻，即6、對下述幾組換熱介質(zhì)，通常在列管式換熱器中K值從大到小正確的排列順序應是（ ）。A、；B、；C、；D、；冷流體 熱流體 水 氣 體水沸騰 水蒸氣冷凝 水 水 水 輕油答案：D7、為了在某固定空間造成充分的自然對流，有下面兩種說法：加熱器應置于該空間的上部；冷凝器應置于該空間的下部；正確的結(jié)論應該是（ ）。A、這兩種說法都對； C、第一種說法對，第二種說法錯；B、這兩種說法都不對； D、第二種說法對，第一種說法錯；答案：B8、下述各種情況下對流傳熱系數(shù)由大到小

4、的正確順序應該是（ ）。A、； B、； C、； D、； 空氣流速為30m/S時的a； 水的流速為1.5m/s時的a；蒸汽滴狀冷凝時的a； 水沸騰時的a；答案：C9、傳熱過程中當兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)都較大時，影響傳熱過程的將是（ ）。A、管壁熱阻； B、污垢熱阻；C、管內(nèi)對流傳熱熱阻； D、管外對流傳熱熱阻；答案：B10、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由20升至75。若冷流體為最小值流體，傳熱效率0.65，則油的入口溫度為（ ）。A、104； B、130； C、95； D、85；答案：A 分析：=0.65 =10411、關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說法中錯誤的是（ ）。A、除真空和大多數(shù)固體外，熱

5、射線可完全透過；B、熱輻射和光輻射的本質(zhì)完全相同，不同的僅僅是波長的范圍；C、熱射線和可見光一樣，都服從折射定律；D、物體的溫度不變，其發(fā)射的輻射能也不變；答案：A12、關(guān)于下面兩種說法的正確結(jié)論應是（ ）。1）物體的相應位置確定后，系統(tǒng)的黑度只與表面黑度有關(guān)；2）通過改變表面黑度的方法不能強化或消減輻射過程。A、這兩種說法都對； C、第一種說法對，第二種說法不對；B、兩種說法都不對； D、第二種說法對，第一種說法不對；答案：C13、冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進口溫度為90C，出口溫度為50C，冷水進口溫度為15C，出口溫度為53C，冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同，則熱損失占傳

6、熱量的（ ）。A、5%； B、6%； C、7%； D、8%；答案：A解：由 ，得 14、某套管換熱器由1084mm和552.5mm鋼管組成，流體在環(huán)隙間流動，其當量直徑為（ ）mm。A、53； B、45； C、50； D、58；答案：B15、有兩臺同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進口溫度一定時，為使氣體溫度降到最低應采用的流程為（ ）A、氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作； B、氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作；C、氣體走管內(nèi)，串聯(lián)逆流操作； D、氣體走管外，串聯(lián)逆流操作；答案：D16、對在蒸汽-空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中（ ）在工程上是可行的：A、提高空氣流速；B、

7、提高蒸汽流速；C、采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度；D、在蒸汽一側(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時導走冷凝液； 答案：A17、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進行穩(wěn)定傳熱時的說法哪一個是錯誤的，錯誤的是（ ）A、通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時間變化，為一定值；B、系統(tǒng)中任一點的溫度維持恒定；C、總的傳熱速率等于通過垂直于熱流方向的各層傳熱面的傳熱速率之和；D、系統(tǒng)中任一傳熱面上的熱通量在過程中不變；答案：C18、在常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20，則壁溫約為（ ）A、20； B、100； C、60； D、49.7。答案：B19、有一套管換熱器，長10m，管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動的

8、空氣由內(nèi)管流過，溫度可升至指定溫度?，F(xiàn)將空氣流量增加一倍，并近似認為加熱面壁溫不變，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長度為原來的（ ）A、2倍； B、1.75倍； C、1.15倍； D、2.30倍；答案：20、為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應該是（）A、表面光滑，顏色較淺；B、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺；D、表面光滑，顏色較深。答案：21 氣體的導熱系數(shù)值隨溫度的變化趨勢為（ ）A T升高，增大 B T升高，減小C T升高，可能增大或減小 D T升高，不變答案：A22、水銀、水、軟木的導熱系數(shù)分別為1、2、3其大小順序為（ ）A 123 B

9、1232 D 312答案：A23、多層平壁定態(tài)熱傳導時，各層的溫度降與各相應層的熱阻（ ）A 成正比 B 成反比 C 沒關(guān)系 D 不確定答案：A24、對由多層平壁組成的多層平壁穩(wěn)定熱傳導而言，若三層的傳熱推動力t1t2t3,則三層平壁的傳熱阻力R1、R2、R3之間的關(guān)系為（ ）A R1R2R3 B R1R2R3R2 D R2R1R3答案：A25、雙層平壁穩(wěn)定熱傳導，壁厚相同，各層的導熱系數(shù)分別為1和2，其對應的溫度差為t1和t2，若t1t2,則1和2的關(guān)系為（ ）A 12 C 1=2 D無法確定答案：A26、由厚度都相同的平壁組成的三層平壁而言，若123，則熱阻R1、R2、R3之間的關(guān)系為（

10、）A R1R2R3 B R1R2R3R2 D R3R1R2答案：B27、由傅立葉定律，可以定義出導熱系數(shù)；由牛頓冷卻定律，可以定義出對流傳熱系數(shù)。對于和的下列認識中正確的是（ ）A 和皆為物質(zhì)的熱物理性質(zhì) B 和具有相同的因次C 和不一樣，僅為物質(zhì)的熱物理性質(zhì)D 和不一樣，僅為物質(zhì)的熱物理性質(zhì)答案：C28、傳熱中的相似準數(shù)有努塞爾準數(shù)Nu，雷諾準數(shù)Re，普朗特準數(shù)Pr。格拉斯霍夫準數(shù)Gr，大空間內(nèi)無相變的自然對流傳熱現(xiàn)象可由其中的（ ）來描述。A Re、Pr、Gr B Pr、Gr、Nu C Nu、Re、Pr D、 Nu、Re答案：B29、設(shè)水在一圓直管內(nèi)湍流流動，在穩(wěn)定段處，其對流傳熱系數(shù)為1

11、；若將水的質(zhì)量流量加倍，而保持其他條件不變，此時的對流傳熱系數(shù)2與1的關(guān)系為（ ）A 2=1 B 2=21 C 2=20.81 D 2=20.41答案：C30、下列準數(shù)中反映的物體物性對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：C31、下列準數(shù)中反映自然對流對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：D32、下列準數(shù)中反映流動狀態(tài)和湍流程度對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：B33、對由外管直徑為d1,內(nèi)管直徑為d2組成的套管而言，按潤濕周邊計算而得的當量直徑為（ ）A （d1+d2）/2 B d1+d2 C

12、d1-d2 D d2-d1答案：C34、換熱器中任意截面上的對流傳熱速率=系數(shù)推動力，其中推動力是指（ ）A 兩流體溫度差（T-t） B 冷流體進、出口溫度差（t2-t1）C 熱流體進、 出口溫度差（T2-T1） D 液體溫度和管壁溫度差（T-TW）或（tW-t）答案：D35、液體在圓形直管內(nèi)作強制湍流時，其對流傳熱系數(shù)與雷諾準數(shù)Re的n次方成正比，其中n的值為（ ）A 0.5 B 0.8 C 1 D 2答案： B36、工業(yè)生產(chǎn)中，沸騰傳熱操作應設(shè)法保持在（ ）A 自然對流區(qū) B 泡核沸騰區(qū) C 膜狀沸騰 D 過渡區(qū)答案：B37、在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的對流傳熱系數(shù)為1，水的對

13、流傳熱系數(shù)為2，蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)為3，則（ ）A123 B 231 C 321 D213答案：C二、填空題1、對流傳熱總是概括地著眼于壁面和流體主體之間的熱傳遞，也就是將邊界層的 和邊界層外的 合并考慮，并命名為給熱。答案：熱傳導；熱對流2、給熱是以 和 的差作為傳熱推動力來考慮問題的。答案：流體的平均溫度；壁面溫度3、流體在垂直管內(nèi)自上而下流動同時被加熱時，其對流傳熱系數(shù)比用普通準數(shù)關(guān)聯(lián)式計算的結(jié)果要 。 答案：大分析：流體被加熱時，自然對流的方向是自下而上，恰與流體流動方向相反，引起湍動加劇。4、金屬的導熱系數(shù)大都隨其純度的增加而 ，隨其溫度的升高而 。答案：增大；減小5、在工程計算中，

14、對兩側(cè)溫度分別為t1,t2的固體，通常采用平均導熱系數(shù)進行熱傳導計算。平均導熱系數(shù)的兩種表示方法是 或 。答案；6、對流傳熱的熱阻主要集中在 ，因此， 是強化對流傳熱的重要途徑。答案：滯流內(nèi)層；減薄滯流內(nèi)層的厚度7、在、 、 這4個物性參數(shù)中，若 值大，對流傳熱系數(shù)就增大；若 值大，對流傳熱系數(shù)就減小。答案：、；8、黑體的表面溫度從300升至600，其輻射能力增大到原來的 倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對溫度的4次方成正比, 而非攝氏溫度,即=5.39。9、流體在圓形直管內(nèi)作強制湍流流動，若傳熱推動力增大1倍，則對流傳熱速率增大 倍。答案：110、由

15、核狀沸騰轉(zhuǎn)變?yōu)槟罘序v時的溫度差稱為 。這時單位時間、單位面積所傳遞的熱量稱為 。答案：臨界溫度差；臨界熱負荷11、處理量為440kg/h的有機溶液在某換熱器中預熱。運轉(zhuǎn)一周期后，該溶液在管內(nèi)生成積垢，使換熱器總熱阻增加了10%。若維持冷、熱介質(zhì)出口溫度不變，則該溶劑的處理量變?yōu)?。答案：400kg/h分析：設(shè)Q= =1.1故 Q=400kg/h12、苯在內(nèi)徑為20mm的圓形直管中作湍流流動，對流傳熱系數(shù)為1270W/（）。如果流量和物性不變，改用內(nèi)徑為30mm的圓管，其對流傳熱系數(shù)將變?yōu)?/()。答案：612分析： =0.023 =0.023 = =0.482 =0.482=0.=612W/

16、()13、工業(yè)上常見的載熱體加熱劑有 、 、熱水、聯(lián)苯混合物，熔鹽(KNO353%，NaNO240%, NaNO37%)等。答案：飽和蒸汽；煙道氣14、工業(yè)上常見的載熱體冷卻劑有冷水、 、 等。答案：空氣；冷凍鹽水15、換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降很多，這往往是由于 的緣故。答案：傳熱管表面有污垢積存16、根據(jù)冷熱流體的接觸情況，兩種流體實現(xiàn)熱交換的形式有 、混合式換熱 和 三種。答案：間壁式換熱、蓄熱式換熱17、對大空間的自然對流，通常取加熱（或冷卻）表面的 為特征尺寸。答案：垂直高度18、傳熱的三種基本方式是 、 和熱輻射。答案：熱傳導；對流傳熱19、柴油在圓形直管內(nèi)作強制滯流流

17、動，給熱系數(shù)可用下式計算：。若流量和物性不變，將管內(nèi)徑減半后仍為滯流，則管內(nèi)對流傳熱系數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍。答案：2分析：知 故20、在計算換熱器的平均傳熱推動力時，若兩端的推動力相差不大于2倍，則其算術(shù)平均值與對數(shù)平均值相差不大于 。答案：4%三、計算題1、某燃燒爐的平壁由耐火磚、絕熱磚和普通磚三種砌成，它們的導熱系數(shù)分別為1.2W/(m)，0.16 W/(m)和0。92 W/(m)，耐火磚和絕熱轉(zhuǎn)厚度都是0.5m，普通磚厚度為0.25m。已知爐內(nèi)壁溫為1000，外壁溫度為55，設(shè)各層磚間接觸良好，求每平方米爐壁散熱速率。2、在外徑100mm的蒸汽管道外包絕熱層。絕熱層的導熱系數(shù)為0.08 W/

18、(m)，已知蒸汽管外壁150，要求絕熱層外壁溫度在50以下，且每米管長的熱損失不應超過150W/m，試求絕熱層厚度。3、382.5mm的鋼管用作蒸汽管。為了減少熱損失，在管外保溫。第一層是50mm厚的氧化鋅粉，其平均導熱系數(shù)為0.07 W/(m)；第二層是10mm厚的石棉層，其平均導熱系數(shù)為0.15 W/(m)。若管內(nèi)壁溫度為180，石棉層外表面溫度為35，試求每米管長的熱損失及兩保溫層界面處的溫度？解：r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1d1 = 0.0190.05 = 0.069 mr3 = r2d2 = 0.0690.01 =

19、0.079 ml0 = 45 W/(m)W/m 即 t2 = 41.8 4、有一外徑為150mm的鋼管，為減少熱損失，今在管外包以兩層絕熱層。已知兩種絕熱材料導熱系數(shù)之比，兩層絕熱層厚度相等皆為30mm。試問應把哪一種材料包在里層時管壁熱損失小。設(shè)兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。5、冷凍鹽水（25%的氯化鈣溶液）從252.5mm、長度為3m的管內(nèi)流過，流速為0.3m/s，溫度自-5升至15。假設(shè)管壁平均溫度為20，試計算管壁與流體之間的平均對流給熱系數(shù)。已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數(shù)據(jù)如下：密度為1230kg/m3，粘度為410-3Pas，導熱系數(shù)為0.57 W/(m)，比熱為2.85kJ/(

20、kg)。壁溫下的粘度為2.510-3Pas。解：d = 0.0250.00252 = 0.02 m 50 u = 0.3m/s 2000 層流100= 354.7 W/(m2)6、油罐中裝有水平蒸汽管以加熱管內(nèi)重油，重油溫度為20，蒸汽管外壁溫為120，在定性溫度下重油物性數(shù)據(jù)如下：密度為900kg/m3，比熱1.88103J/(kg)，導熱系數(shù)為0.175W/(m)，運動粘度為210-6m2/s，體積膨脹系數(shù)為310-4 l/，管外徑為68mm，試計算蒸汽對重油的傳熱速度W/m2。7、有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230降至120，流量為25000kg/h，內(nèi)有252.5mm的鋼管

21、70根，每根管長6m，管中心距為32mm，正方形排列。用圓缺型擋板（切去高度為直徑的25%），試求煤油的給熱系數(shù)。已知定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)為：比熱為2.6103J/(kg)，密度為710 kg/m3，粘度為3.210-4Pas，導熱系數(shù)為0.131 W/(m)。擋板間距，殼體內(nèi)徑。8、為保證原油管道的輸送，在管外設(shè)置蒸汽夾。對一段管路來說，設(shè)原油的給熱系數(shù)為420 W/(m)，水蒸氣冷凝給熱系數(shù)為104 W/(m)。管子規(guī)格為352mm鋼管。試分別計算Ki和K0，并計算各項熱阻占總熱阻的分率。9、某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內(nèi)呈湍流。已知蒸汽冷凝給熱系數(shù)為104 W/(m

22、)，單管程溶液給熱系數(shù)為400W/(m)，管壁導熱及污垢熱阻忽略不計，試求傳熱系數(shù)。若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時總傳熱系數(shù)又為多少？10、一列管換熱器，管子規(guī)格為252.5mm，管內(nèi)流體的對流給熱系數(shù)為100 W/(m)，管外流體的對流給熱系數(shù)為2000 W/(m)，已知兩流體均為湍流流動，管內(nèi)外兩側(cè)污垢熱阻均為0.0018 m/W。試求：傳熱系數(shù)K及各部分熱阻的分配；若管內(nèi)流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？若管外流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？解：Ri = R0 = 0.00118m2/W 鋼管l = 45W/(m) m = 0.01542 1/(W/m2)K0 = 64.

23、84 W/(m2)熱阻分配：污垢：管外：管內(nèi)：管壁： ， ， = 0.01010 m2/W W/( m2) ， = 0.01521 m2/W W/( m2)11、一套管換熱器，用熱柴油加熱原油，熱柴油與原油進口溫度分別為155和20。已知逆流操作時，柴油出口溫度50，原油出口60，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數(shù)據(jù)、初溫和傳熱系數(shù)皆與逆流時相同，試問并流時柴油可冷卻到多少溫度？12、一套管換熱器，冷、熱流體的進口溫度分別為55和115。并流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為75和95。試問逆流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數(shù)據(jù)與傳熱系數(shù)均為常量。13、在一單管程列管式

24、換熱器中，將2000kg/h的空氣從20加熱到80，空氣在鋼質(zhì)列管內(nèi)作湍流流動，管外用飽和水蒸汽加熱。列管總數(shù)為200根，長度為6m，管子規(guī)格為383mm?，F(xiàn)因生產(chǎn)要求需要設(shè)計一臺新?lián)Q熱器，其空氣處理量保持不變，但管數(shù)改為400根，管子規(guī)格改為191.5mm，操作條件不變，試求此新?lián)Q熱器的管子長度為多少米？14、某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成，兩層的厚度均為100mm，其導熱系數(shù)分別為0.9W/（m）及0.7W/（m）。待操作穩(wěn)定后，測得爐膛的內(nèi)表面溫度為700，外表面溫度為130。為了減少燃燒爐的熱損失，在普通磚外表面增加一層厚度為40mm、導熱系數(shù)為0.06W/（m）的保溫材料

25、。操作穩(wěn)定后，又測得爐內(nèi)表面溫度為740，外表面溫度為90。設(shè)兩層磚的導熱系數(shù)不變，試計算加保溫層后爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾？解：加保溫層前單位面積爐壁的熱損失為此時為雙層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為： W/m2加保溫層后單位面積爐壁的熱損失為此時為三層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為： 故加保溫層后熱損失比原來減少的百分數(shù)為： 15、在外徑為140mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為390，保溫層外表面溫度不大于40。保溫材料的與t的關(guān)系為=0.1+0.0002t（t的單位為，的單位為W/（m）。若要求每米管長的熱損失Q/L不大于450W/m，試求保溫層的厚度

26、以及保溫層中溫度分布。解：此題為圓筒壁熱傳導問題，已知：r2=0.07m t2=390 t3=40先求保溫層在平均溫度下的導熱系數(shù)，即W/（m）（1）保溫層溫度 將式（4-15）改寫為 得 r3=0.141m故保溫層厚度為 b=r3r2=0.1410.07=0.071m=71mm（2）保溫層中溫度分布 設(shè)保溫層半徑r處的溫度為t，代入式（4-15）可得 解上式并整理得t=501lnr942計算結(jié)果表明，即使導熱系數(shù)為常數(shù)，圓筒壁內(nèi)的溫度分布也不是直線而是曲線。16、熱空氣在冷卻管外流過，2=90W/（m2），冷卻水在管內(nèi)流過，1=1000W/（m2）。冷卻管外徑do=16mm，壁厚b=1.5m

27、m，管壁的=40W/（m）。試求：總傳熱系數(shù)Ko；管外對流傳熱系數(shù)2增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？管內(nèi)對流傳熱系數(shù)1增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？解： 由式4-70可知 W/（m2）可見管壁熱阻很小，通?？梢院雎圆挥?。 傳熱系數(shù)增加了82.4%。 傳熱系數(shù)只增加了6%，說明要提高K值，應提高較小的2值。17、某流體通過內(nèi)徑為100mm圓管時的流傳熱系數(shù)為120W/(m2),流體流動的雷諾數(shù)Re=1.2105,此時的對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為。今擬改用周長與圓管相同、高與寬之比為1：3的矩形扁管，而保持流速不變，試問對流傳熱系數(shù)有何變化？解：由對流傳熱系數(shù)的計算公式： 當物性不變時 u不變， 求扁管的當量直徑de：設(shè)a、b，分別為矩形截面的寬與長由題意 得 設(shè)分別為圓管與扁管的對流傳熱系數(shù)，則 =1.11=1.11100=111W/() 對流傳熱系數(shù)由原來的100W/(m2)，增至現(xiàn)在的111 W/(m2)。分析：由以上的計算可以看出，由于矩形扁管的當量直徑小于同周長圓的直徑，其對流傳熱系數(shù)大于后者。因此用非圓形管道制成的換熱器（如最近開發(fā)的螺旋扁管換熱器），一般都具有高效的