热工原理复习题

一、名词解释
1、表面热阻
2、空间热阻
3、连续介质假设
4、角系数
5、火焰传播速度
6、空气过剩系数
7、湿含量
8、边界层
9、稳定态传热/非稳定态传热
10、一次空气/二次空气
11、热含量
12、系统/控制体
13、相对湿度/绝对湿度
14、回火/回火速度
15、脱火/脱火速度
16、导温系数
17、速度边界层
18、热边界层
19、浓度边界层
20、分散垂直气流法则
21、绝热饱和温度
22、湿球温度
23、黑体
24、温度场
25、接触热阻
26、露点
二、填空题
1、烟囱抽离主要取决于烟囱底部的，烟囱越高，产生的抽力；随着烟囱底部烟气温度的升高，烟囱抽力随之。

2、气体燃料的燃烧过程包括、、三个阶段，其中是决定燃烧过程快慢的主要环节。

3、根据煤气与空气在燃烧前的混合情况，可将煤气燃烧方法分为、、。

4、固体燃料（煤）的燃烧包括、、三个阶段。

5、煤燃烧过程中准备阶段包括、、和
的形成。

6、煤的燃烧包括的燃烧和的燃烧。

7、重油的燃烧方法有、、等。

8、按状态不同，燃料可分为、、燃料。

9、又累加热到一定温度，表面即户发出油蒸气，油温越高，油蒸气越多，油表面附近空气中油蒸气浓度越大，当有火源接近时，若出现蓝色闪光，则此时的油温称为油的。

10、若油温超过闪点，则油的蒸发速度加快，当用火源接近油表面时，在蓝色闪现后能持续燃烧（不少于5秒），此时的油温称为油的。

若继续提高油温，则油表面的蒸气即使没有火源接近时也会自发燃烧起来，这种现象称为，此时的油温称为油的。

11、、、是使用重油或其他液体燃料时必须掌握的性能指标，它们关系到油的安全技术及燃烧条件。

例如，储油罐中油的加热温度应严格控制在以下。

燃烧室或炉膛内的温度不应低于重油的，否则重油不易燃烧。

12、当重油完全失去流动性时的最高温度称为重油的。

13、干燥过程中，加热阶段物料表面温度，水分蒸发量，干燥速率。

14、干燥过程中，等速干燥阶段物料表面温度，物料中的水分，干燥速率。

15、干燥过程中，降速干燥阶段物料表面温度，物料中的水分，干燥速率。

16、物料在干燥过程中，其表面的水蒸气分压与中的水蒸气分压达到
动态平衡时，物料中的水分就不会因时间延长而发生变化，而是维持一定值。

17、物料在干燥过程中，其表面的水蒸气分压与中的水蒸气分压达到动态平衡时，物料中的水分就不会因时间延长而发生变化，而是维持一定值。

此时物料中的水分称为该物料在此干燥条件下的。

18、若空气与足量水接触，在绝热情况下，水向空气中汽化所需的潜热只有取自空气的显热，空气的温度将逐渐，同时空气将逐渐为水蒸气所饱和，即空气的湿度逐渐而温度，当空气达到饱和时，其温度，这时的温度称为。

19、湿空气湿含量保持不变，逐渐冷却到饱和状态时的温度称为。

20、湿球温度不代表空气的真实温度，它取决于湿空气的和。

21、湿空气中，每千克干空气中所含有的水蒸气的质量称为空气的。

22、湿空气的相对湿度反映出湿空气的能力，相对湿度越大，其吸水能力。

23、传质的基本方式有和。

24、单位时间投射到单位面积上的总辐射能称为。

25、单位表面积在单位时间内辐射出去的总能量称为。

26、表面热阻是指。

27、空间热阻是指。

28、角系数是指。

29、通常把吸收率α=1的物体称为；反射率ρ=1的物体称为；穿透率τ=1的物体称为。

30、已知α, a, l , w, ν, λ, 则Nu= ，表征
，Re= ，表征。

31、流体层流时只能依靠流体分子的迁移运动，以传递热量；湍流时热量传递，除了依靠外，主要依靠。

32、实际过程中固体表面不是理想平整的，两表面之间往往是点接触，或只是部分的面接触，这回给导热过程带来额外的热阻，称为。

33、一般情况下，纯金属的热导率，气体和蒸气的热导率，隔热保温材料和无机液体的热导率介于它们之间。

34、若烟气温度相同，同一座烟囱的抽力冬季夏季，晴天雨天。

35、在几何压头起主要作用的分散垂直通道内，热气体应当流动才能使气流温度均匀分布；同样，冷气体应当流动才能使气流温度均匀分布。

36、窑炉内气体流动的特点是压强变化，温度变化，气体密度变化，属于。

37、一切工业窑炉的传热现象，均可划分为、、三种基本传热方式。

38、对于未饱和空气，干球温度t、湿球温度t wb和露点t d的关系是_ >__ _>__ __。

39、所有流体在有相对运动时都要产生内摩擦力，这是流体的一种固有物理属性，称为流体的。

40、流体与固体相比，其压缩性和膨胀性较。

41、流体的粘度与有密切关系，气体的黏度随着温度的升高而；液体的黏度随着温度的升高而。

42、自然界中存在的流体都具有黏性，完全没有黏性的流体称为。

43、描述流体流动的方法中拉格朗日法的基本思想是跟踪的运动过程，描述其与的关系。

44、欧拉法不着眼于个别质点的运动，而是在上，观察在不同时刻流体质点的运动情况。

45、湿空气的干湿球温度差越大，则湿空气的相对湿度。

46、静压强的国际单位为，绝对压强与表压强的关系为。

47、露点是指湿空气在不变的条件下冷却到饱和状态时的温度。

49、煤的工业分析项目为、、、。

50、物体导热的基本定律叫，其中衡量物质导热能力的物理量称为。

51、不仅有能量转移，而且还伴随着能量形式间转化的传热方式为
52、用平板法测定液体的导热系数时，加热面应放在被测样品的。

53、角系数是一个几何量，它的大小与物体的有关。

54、重油的温度控制涉及用油的安全技术及燃烧条件，储油罐中油的加热温度应严格控制在以下，以防发生火灾；燃烧室或炉膛内的温度不应低于重油的，否则重油不易燃烧。

传质的基本方式有两种：和
55、湿物料在干燥过程中表面的水蒸汽分压与干燥介质中的水蒸汽分压达到动态平衡时，物料中的水分就不会继续减少且与时间无关，此时物料中的干基水分称为，它与干燥介质的及其
有关。

56、平顶建筑物中，顶层天花板表面与室内空气间的换热方式冬季主要是，夏季主要是。

57、对流换热的基本定律叫，其中代表对流换热能力大小的物理量称为。

58、流体的体积随温度升高而增大的特性称为（）。

59、流体的压缩性是指流体的（）增大时，（）减小的特性。

60、据温度是否随时间变化，温度场可分为（）和（），它们的数学表达式分别为（）和（）。

三、简答题
1、窑炉系统中的热烟气自下而上自然流动的原因是什么。

2、窑炉系统气体流动的特点是什么？将伯努利方程应用于窑炉系统中的气体应注意那些条件？
3、伯努利方程各项的物理意义和几何意义是什么？
4、应用伯努利方程时应注意那些问题？
5、影响烟囱“抽力”的因素有哪些？
6、若烟气温度相同，同一座烟囱的抽力是夏季达还是冬季大？若烟气与环境气温都不变，烟囱的抽力是晴天大还是雨天大？为什么？
7、从传热角度出发，冬季用的采暖器和夏季用的空调器应放在室内什么高度闻之最合适？为什么？
8、冬天，当你将手伸到室温以下的水中时会感到很冷，但手在同一温度下的空气中时并无同样冷的感觉，这是为什么？
9、有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。

将刚烧开的水同时充满两壶，实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，这是为什么？
10、典型的湿物料干燥过程包括哪三个阶段？作图表示各阶段物料温度、水分、干燥速率随时间的变化关系。

11、等速干燥阶段为什么也叫外扩散控制阶段，降速干燥阶段也叫内扩散控制阶段？在这两个阶段中提高干燥速率的因素是什么？
12、坯体干燥过程的收缩与开裂时怎么产生的？采取哪些措施可以减少干燥废品？
13、什么事空气过剩系数，它的大小对窑炉的热工制度有何影响？
14、为什么说气体燃料燃烧的关键是燃料与空气的混合？
15、分散垂直气流法则的意义与应用？
17、用平板法测定液体的导热系数时，加热面放在被测样品的上面还是下面？为什么？
18、平顶建筑物中，顶层天花板表面与室内空气间的换热情况在冬季和夏季是否一样？为什么？
19、固体燃料的组成有哪四种基准？它们各适用于哪些场合？
20、提高实际燃烧温度的途径有哪些？
21、影响火焰传播速度的因素有哪些？
22、简述温度对流体黏性的影响并分析其原因？
23、根据着眼点不同，描述流体流动方法有哪两种？这两种方法各有什么特点？
24、流体静压强基本特性是什么？
25、从传热角度说明天气晴朗干燥时，将被褥晾晒后使用会感到暖和，如果晾晒后再拍打一阵，效果会更好，为什么？
26、简述影响对流传质的因素有哪些
四、计算题
1、温度为20℃的空气在直径为2.5cm的管中流动，距管壁上1mm处的空气流速为0.03m/s，求作用于单位长度管壁上的黏滞力为多少？
2、某一炉膛内的炉气温度为1638o C，炉气的标态密度ρ0=1.3 kg/m3，炉外大气的温度为27.3o C。

试求当炉门中心线处为零压时，距炉门中心线2m高的炉顶下面的炉气压强为多少？
3、热空气在10m高的竖直管道内运动，温度为200 o C，外界空气温度为20 o C，气体运动过程的摩擦阻力位12Pa，试计算：
（1）当管内气体由下向上运动时，在2-2截面测得静压头为85Pa，1-1截面静压头为多少？
（2）当管内气体由上向下运动时，在1-1截面测得静压头为120Pa，2-2截面静压头为多少？
4、如图所示，某窑炉炉底以上1.5m处炉墙有一小孔，直径为100mm，炉内气体温度为1200 o C，车间温度为20 o C，炉底处相对压力位0，求通过此小孔每小时损失的气体量。

5、炉门宽0.9m ，高0.8m ，炉气温度高1400 o C ，周围空气温度为0 o C ，试计算：
（1）当炉门下缘相对压力位0时，求开启炉门逸气量。

（2）当炉门中心线处相对压力为0时，求炉门逸气量及吸入空气量。

6、如图所示，某工业炉的炉膛由耐火砖λ1=1.3W/(m ·K)、绝热层λ2=0.18W/(m ·K)及普通砖λ3=0.93W/(m ·K)三层组成。

炉膛内壁温度1100 o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。

通过炉膛的热损失为100W/m2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。

求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。

设各层接触良好，接触热阻可以忽略。

0 1
7、如图所示，用稳定态平壁导热测定材料的热导率。

将待测材料制成厚δ、直径120mm 的圆形平板，置于冷热量表面之间。

热侧表面用电热器维持表面温度t 1=200 o C 。

冷侧表面用水夹套冷却，使表面温度维持在t 2=80 o C 。

电加热器的功率是40.0W 。

由于安装不当，待测材料的两边各有一层厚0.1mm 的静止气层。

λ
气=0.030W/(m ·
K)，使测得的材料热导率λ’与真实值λ不同。

不计热损失，求测λ得相对误差即(λ’－λ)/ λ。

8、在长为3m ，内径为53mm 的管内加热苯溶液。

苯的质量流速为172kg/(s ·m 2)。

苯在定性温度下的物性数据如下：μ=0.49mPa·s ，λ=0.14W/(m ·K)，c p =1.8kJ/(kg ·o C)。

试求苯对管壁的传热系数。

9、空气在一根内径60mm ，长5m 的管道内流动。

在稳态情况下，管道内测单位表面积与空气之间的对流传热热流量为5000W/m 2，表面传热系数为75W/(m 2 ·K)，空气的平均温度为85 o C ，试计算对流传热热流量和管道内侧表面的温度。

t 1=1100
o C
4=50 o
C
10、用热电偶温度计测量管道中的气体温度。

温度计读数为300o C，黑度为0.3。

气体与热电偶间的传热系数为60 W/(m2·K)，管壁温度为230o C，求气体的真实温度。

若要减小测温误差，应采用哪些措施？
11、某合成氨厂为使其系统总压保持0.1Mpa，在该厂输送氨气的主管上接有一根管径为3mm，长度为20m的支管通入大气。

该系统温度保持在25o C，并已知25 o C时氨气在空气中的分子扩散系数为0.28×10-4 m2/s。

现要求：（1）每小时损失到大气中的氨气量；（2）每小时混杂到主管中的空气量；（3）当主管中氨气以5kg/h流过时，在主管下游空气的质量分数和摩尔分数。

12、内径为30mm、长为2m的直管内壁被水浸湿，20o C的空气以15m/s的速度通过该管。

试根据比你关系求对流传热系数h及对流传质系数k c。

13、已知空气的干球温度及湿球温度分别为30o C及25o C，球空气的相对湿度φ，湿含量X，质量焓（热含量）h，水蒸气分压p w，绝对湿度ρw，露点t d,p湿空气的密度ρs。

14、初温为20 o C，相对湿度为60%的空气，经预热到95 o C后进入干燥器，废气离开干燥器的温度为35 o C。

试求：
（1）理论干燥过程蒸发1kg水蒸气所需的干空气量及热耗；
（2）△=－1255kJ/kg时，蒸发1kg水蒸气所需的干空气量及热耗。

15、耐火材料制品在逆流式隧道干燥器中进行干燥，进料量为1000kg/h，制品最初的相对水分wr1=6%，干燥后的相对水分wr2=1.5%，用空气作为干燥介质，空气的初温为15o C，初湿含量为0.008kg水汽/kg干空气，进干燥器的空气温度为140o C，出干燥器废气的相对湿度为60%，△=2965kJ/kg水，大气压为9.93kPa。

求：（1）每小时水分蒸发量；（2）每小时干空气量；（3）每小时热耗。

16、已知煤的干燥无灰基组成如下：
组成C daf H daf O daf N daf S daf 质量分数/% 82.4 6.0 9.2 1.7 0.7
测定空气干燥基水分Mad=3%，灰分Aad=15%，收到基水分Mar=5%。

试将该煤的组分换算为干燥基组成、收到基组成。

17、已知某倒焰窑所用煤的收到基组成为
组成C ar H ar O ar N ar S ar A ar M ar 质量分数/% 72.0 6.0 4.8 1.4 0.3 11.9 3.6
其干烟气组成为
组成CO2O2N2
体积分数/% 13.6 5 81.4
灰渣分析结果含碳17%，灰分83%。

试计算每千克煤燃烧所需空气量及烟气生成量。

18、计算如下的空气过剩系数（燃料中的氮忽略不计）
（1）烟气分析结果：
组成CO2O2N2
体积分数/% 13.6 5 81.4
（2）烟气分析结果
组成
CO 2 O 2 CO CH 4 N 2 体积分数/%
15.45 4.0 0.53 0.4 79.62 19、某窑炉用发生炉煤气为燃料，其组成为 组成
CO 2d CO d H 2d CH 4d C 2H 4d H 2S d N 2d 体积分数/% 4.5 29.0 14.0 1.8 0.2 0.3 50.2 湿煤气含水量为4%，设窑炉高温系数η=0.8，当α=1.1时，计算：
（1）当煤气和空气都预热到20 o C 是，计算实际燃烧温度。

（2）若要求实际燃烧温度达到1450 o C ，则空气最少要预热到多高温度。

20、热空气在φ426×9mm 的钢管内流过，热空气的温度用一个装在外径为15mm 的瓷保护管中的热电偶来测量，已知钢管内壁温度为120℃，热电偶读数（即瓷管温度）为240℃，瓷管的黑度为0.8，空气向瓷管的对流换热系数为55W/（m 2·℃）。

设瓷管本身的热传导可忽略不计，试求由于热电偶保护管向钢管壁德辐射换热而引起的测量相对误差(%)，并求出空气的实际温度。

21、已知烟气温度为1200℃，水的温度为200℃，从烟气到壁面的对流辐射换热系数为116W/(m 2·℃)，从壁面到水的对流换热系数为2320W/(m 2·℃)。

（1）试求锅炉壁（δ=20mm ，λ=58 W/(m 2·℃)）两表面的温度和通过锅炉壁的热流量。

（2）随着锅炉使用时间的延长，在烟气一侧的壁面上形成了一层烟炱（δ=0.5mm ，λ=0.1 W/(m 2·℃)），在水一边的壁面上形成了一层水垢（δ=2mm ，λ=1.16 W/(m 2·℃)），试求此时锅炉壁两表面的温度和通过锅炉壁的热流量变为多少？
22、某窑炉用煤为燃料，其收到基组成（%）为：
实际测定燃烧后的干烟气分析数据为
（%）：
煤灰中含炭30%，灰70%，计算：
（1） 燃烧所需实际空气量（Nm 3/kg ）
（2） 燃烧生成实际湿烟气量（Nm 3/kg ）
（3） 空气系数a 值
23、(10分)玻璃池窑内玻璃液面至璇顶的空间高度为2.5m ，如图所示，要内烟气平均温度为1500℃，烟气的标态密度1.32kg/Nm 3，窑外空气温度30℃，璇顶内A 点为测压点。

（1）若要保持液面处的表压强为5Pa ，璇顶A 点的表压强是多大？
（2）若测知璇顶A 点的表压强为20Pa ，液面处压强是多大？若为负压，
零压面在液面上方何处？
24、内径40mm 、长3m 的直管内壁被水浸湿，20℃空气以15m/s 的速度通过该管。

试求对流换热系数α及对流传质系数k c .
已知：标准状态下水在空气中的扩散系数D 0=2.2×10-5
Nm 2
/s 75
.11221
1,2⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=T T P P D D AB
；20℃
时空气的参数：ρ=1.205kg/m 3 c p =1.005kJ/kg ·℃ λ=2.59×10-2w/m ·℃ a=21.4×10-6m 2/s ν=15.06×10-6m 2/s Pr=0.703
准数公式： 3
1
4
3Pr
Re 038.0d
d Nu = 3
1
4
3
Re 038.0Sc
Sh d
d =
25、有一水泥立窑，内层为粘土砖，外层为红砖，其尺寸为：内径2m ，粘土砖外径2.8外径3.2m ，测得窑内表面温度为1100℃，外壁温度为100℃，求交界面的温度。

已知：粘土砖导热系数λ=0.835+0.58×10-3t 红砖导热系数λ=0.467+0.51×10-3t
26、已知煤的收到基组成如下：
燃烧时：（1）燃烧时有机械不完全燃烧现象存在，灰渣中含C 量10%； （2）要求还原焰烧成，干烟气分析中CO 含量为5%； （3）高温系数η=68%，空气、煤均为20℃；试计算： （1）干烟气及湿烟气组成百分率（不考虑空气带入水汽） （2）1kg 煤燃烧所需空气量 （3）1kg 煤燃烧生成湿烟气量 （4）实际燃烧温度
（5）如果实际燃烧温度不能满足工艺要求，可以采取哪些措施？
（6）如果把空气预热至1000℃时，此时实际燃烧温度较不预热时提高了多少？
已知：煤低位发热量公式：()ar ar ar ar ar ar net M S O H C Q 251091030339,---+=
1
1
20℃时煤的比热为1.20 kJ/kg·℃
不同燃烧产物及干空气的平均比热（kJ/Nm3·℃）
孔间垂直距离为1m，窑内气体温度为1200℃，烟气标态密度为1.32kg/Nm3，外界空气温度为20℃，空气标态密度为1.293kg Nm3，窑内零压面在两个小孔垂直距离的中间。

求通过上下两个小孔的漏气量。

28、浇注大型混凝土砌块时，由于水泥的水化热使砌块中心温度升高而导致开裂，因此，砌块不能太大。

现欲浇注混凝土墙，水泥释放水化热为100W/m3，混凝土导热系数为1.5W/(m2·℃)，假设此墙两壁温度为25℃，限制墙内最高温度不超过55℃，试问墙厚不得超过多少米。

29、有一水平放置的空气夹层，夹层厚度为20mm，热面温度为120℃，冷面温度为20℃，试求：
(1)热面在下，冷面在上时的换热量
(2)热面在上，冷面在下时的换热量
某倒焰窑所用煤的收到基组成为
高温阶段在窑底处测定其干烟气组成为：
灰渣分析：含C 为17％，灰分为83％。

高温阶段小时烧煤量为450kg ，计算该阶段每小时烟气生成量（Nm 3）、空气需要量（Nm 3），空气系数a 值。