第四章.传热习题
化工原理：传热习题(含答案)
第四章 传热一、填空题：1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将 材料包在内层，其原因是 ， 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度2、厚度不同的三种平壁，各层接触良好，已知321b b b >>；导热系数321λλλ<<。
在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度降低而—————————— 。
解①R 1>R 2>R 3 ， Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、①物体辐射能力的大小与 成正比，还与 成正比。
②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段，操作应控制在 。
因为40100⎪⎭⎫⎝⎛==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ，E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ，折流挡板的形状有 等。
②多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 ；若某层的平均导热面积最大，则通过该层的热流密度 。
解①提高壳程流体的流速，使壳程对流传热系数提高 ， 园缺形（弓形），园盘和环形②最大 ， 最小 5、①在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 ；易结垢的流体走管 ；高压流体走管 ；有腐蚀性液体走管 ；粘度大或流量小的流体走管 。
①外， 内 ，内 ， 内 ， 外 6、①在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 。
②列管换热器的管程设计成多程是为了 ；在壳程设置折流挡板是为了 ； 解 ①壳程 ， 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α ， 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁wt 接近α 侧的流体温度；总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。
②对于间壁式换热器：mt KA t t Cp m T T Cp m ∆=-=-)()(122'2211'1等式成立的条件是 、 、 。
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答习 题1. 如附图所示。
某工业炉的炉壁由耐火砖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。
炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。
通过炉壁的热损失为1200W/m 2，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。
设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。
已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δλT q ∆=∴1δ＝m q T T 22.0120090011003.1211=-⨯=-λ又∵33224234332322λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ习题1附图 习题2附图2. 如附图所示。
为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
已知：T 2=300o C ，T 3=50o C求： T 1=？解： ∵δλδλ31323T T T Tq -=-=∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C3. 直径为Ø60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
化工原理答案 第四章 传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=， 则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
第四章 传热
第四章 传 热一．填空1.传热的基本方式有 、 、 三种。
2.导热系数的大小反映了物质 的大小。
一般来说， 的导热系数最大， 次之， 最小。
3.有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1》第二种为 λ2，若作为换热器材料，应选用_________种；当作为保温材料时，应选用__________种。
3.由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 ，其两侧的温差愈 。
7.有一个稳定导热的两层平壁，A 层厚10cm 。
导热系数30W/m ℃，B 层厚10mm ，导热系数0.3W/m ℃，A 层导热推动 B 层导热推动力。
4.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知δ1>δ2>δ3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻 ，各层导热速率 。
5.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 ，减少热阻的最有效措施是 。
6.水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 倍；其他不变，管径改为原来的1/2，则其对流传热系数约为原来的 倍。
（设条件改变后仍在湍流范围）7.苯在内径为20 mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270 W/（m 2·℃）。
如果流量和物性不变，改用内径为30 mm 的圆管，其对流传热系数将变为 W/（m 2·℃）。
（对流传热系数α的计算公式为：n d(Pr)(Re)023.08.0λα=）8.在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K 接近于 侧的对流传热系数，而壁温接近于 侧流体的温度值。
（饱和水蒸气、空气）9. 导热系数的单位为 ，对流传热系数的单位为 ，总传热系数的单位为 。
10.一侧流体恒温，一侧流体变温时，△t m 并 △t m 逆。
11.换热器中流体的相对流动方向有四种类型： 、 、 和 。
12.若管壁较薄，壁阻和污垢热阻忽略不计，α1＞＞α2，则K ≈ 。
化工原理习题及答案
第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。
2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。
热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度 (0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。
这种传热方式称为热辐射。
4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。
等温面不相交。
二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。
BA 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。
CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。
CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。
AA 0.85B 0.03C 15、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。
DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。
AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确： A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。
第四章传热(习题及解答2007版)(20200919085422)
单层平 壁导热4.1红砖平壁墙，厚度为500 mm , 一侧温度为200 C,另一侧温度为30 C,设红砖的平均导热 系数可取0.57 W/(m ：C )，试求：(1)单位时间，单位面积导过的热量 q 为多少W/m 2,并换算成工程单位制kCal/(m 2h)。
(2) 距离高温侧350 mm 处的温度为多少？(3)如红砖导热系数与温度关系可表示为： 入=0.51+5 x -1t0则q 又为多少？ 多层平壁导热4.2某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b 1=0.23 m , "1.05 W/(m •C )； 第二层为绝热砖， “ =0.151 W/(m C-)；第三层为普通砖，b 3 =0.24 m , & =0 .93 W/(m C )。
若已 知耐火砖内侧温度为 1000 C,耐火砖与绝热砖接触处温度为940 C,绝热砖与普通砖接触面温 度不得超过138 C ；试求：(1) 绝热砖层的厚度；(2) 普通砖外侧温度。
序号材料 厚度b (mm ) 导热系数入(W/m- C) 1 (内层)耐火砖 200 1.07 2绝热砖 100 0.14 3 钢板 6 45若耐火砖层内表面温度 t 1=1150 C,钢板外表面温度t 4 =30 C,试计算导热的热通量。
又实测通过炉壁的热损失为 300 W/m 2，如计算值与实测不符，试分析原因并计算附加热阻。
多层圆筒导热4.4 一外径为100 mm 的蒸汽管，外包一层 50 mm 绝热材料 A , M =0.07 W/(m C )，其外再包一 层25 mm 的绝热材料 B ,居=0.087 W/(m C )。
设A 的内侧温度为170 C, B 外侧温度为38 C 。
试求每米管上的热损失及 A 、B 界面的温度。
4.5①60 >3 mm 铝合金管(其导热系数可取为 45 W/(m C )),外包一 层厚30mm 石棉，之外再包一层厚 30 mm 的软木，石棉和软木的 导热系数分别为0.16 W/(m C )和0.04 W/(m C )。
4_传热_例题与习题
解：①水量增加前
1 1 1
T1=120℃，T2=80℃，t1=15℃，t2=90℃，
α1=50W/（m2·K） ，α2=2000W/（m2·K） ，
K
1
t m
1
2
1 1 50 2000
48.8W/(m2 K)
(T1 t 2 ) (T2 t1 ) (120 90) (80 15) 45.3C T1 t 2 120 90 ln ln 80 15 T2 t1
【5】 热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m2·℃） ，冷却 水在管内流过，
α1=1000W/ （m2· ℃） 。 冷却管外径 do=16mm， 壁厚 b=1.5mm，
管壁的λ =40W/（m·℃） 。试求： ①总传热系数 Ko； ②管外对流传热系数α2 增加一倍，总传热系数有何变化？ ③管内对流传热系数α1 增加一倍，总传热系数有何变化？
解：空气的定性温度= 1 （10+50）=30℃
2
查得空气在 30℃时的物性如下： μ=1.86× 10-5Pa· s λ=2.67× 10-2W/（m· ℃） du 0.086 8 1.165 所以 Re 43100 5
1.86 10
1 103 1.86 105 Pr 0.7 2.67 102 cp
－ － －
15 65
35 15
ln
65 15
传热面积
Si并
2 Q 3.1 104 6.81 m Ki tm并 133 34.2
逆流操作
80
35 45
50
15 35
t m 逆
45 35 40 ℃ 2
第四章传热(习题及解答2007版)(20200919085422)
单层平 壁导热4.1红砖平壁墙，厚度为500 mm , 一侧温度为200 C,另一侧温度为30 C,设红砖的平均导热 系数可取0.57 W/(m ：C )，试求：(1)单位时间，单位面积导过的热量 q 为多少W/m 2,并换算成工程单位制kCal/(m 2h)。
(2) 距离高温侧350 mm 处的温度为多少？(3)如红砖导热系数与温度关系可表示为： 入=0.51+5 x -1t0则q 又为多少？ 多层平壁导热4.2某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b 1=0.23 m , "1.05 W/(m •C )； 第二层为绝热砖， “ =0.151 W/(m C-)；第三层为普通砖，b 3 =0.24 m , & =0 .93 W/(m C )。
若已 知耐火砖内侧温度为 1000 C,耐火砖与绝热砖接触处温度为940 C,绝热砖与普通砖接触面温 度不得超过138 C ；试求：(1) 绝热砖层的厚度；(2) 普通砖外侧温度。
序号材料 厚度b (mm ) 导热系数入(W/m- C) 1 (内层)耐火砖 200 1.07 2绝热砖 100 0.14 3 钢板 6 45若耐火砖层内表面温度 t 1=1150 C,钢板外表面温度t 4 =30 C,试计算导热的热通量。
又实测通过炉壁的热损失为 300 W/m 2，如计算值与实测不符，试分析原因并计算附加热阻。
多层圆筒导热4.4 一外径为100 mm 的蒸汽管，外包一层 50 mm 绝热材料 A , M =0.07 W/(m C )，其外再包一 层25 mm 的绝热材料 B ,居=0.087 W/(m C )。
设A 的内侧温度为170 C, B 外侧温度为38 C 。
试求每米管上的热损失及 A 、B 界面的温度。
4.5①60 >3 mm 铝合金管(其导热系数可取为 45 W/(m C )),外包一 层厚30mm 石棉，之外再包一层厚 30 mm 的软木，石棉和软木的 导热系数分别为0.16 W/(m C )和0.04 W/(m C )。
化工原理传热题库完整
第四章《传热》练习题一、选择题1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（）A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异；C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；答案：C2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。
A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律；B、克希霍夫定律；D、普郎克定律；答案：B3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。
A、高压流体；B、蒸汽；C、易结垢的流体；D、腐蚀性流体；E、粘度大的流体；F、被冷却的流体；答案：A、C、D；B、E、F4、影响对流传热系数的因素有( )。
A、产生对流的原因；B、流体的流动状况；C、流体的物性；D、流体有无相变；E、壁面的几何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。
A 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；答案：A解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u dd α∝= b. d 增大时，α增大，dα∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln p mc AT t T t α=--∵A α↓ 则12lnT t T t -↓-∴2t ↓ ⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
第四章 传热(习题及解答2007版)
四传热单层平壁导热4.1 红砖平壁墙，厚度为500 mm，一侧温度为200 ℃，另一侧温度为30 ℃，设红砖的平均导热系数可取0.57 W/(m·℃)，试求：（1）单位时间，单位面积导过的热量q为多少W/m2，并换算成工程单位制kCal/ (m2·h) 。
（2）距离高温侧350 mm处的温度为多少？（3）如红砖导热系数与温度关系可表示为：λ=0.51+5×10 -4t，则q又为多少？多层平壁导热4.2 某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b1=0.23 m，λ1=1.05 W/(m·℃)；第二层为绝热砖，λ2 =0.151 W/(m·℃)；第三层为普通砖，b3 =0.24 m，λ3 =0 .93 W/(m·℃)。
若已知耐火砖内侧温度为1000 ℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940 ℃，绝热砖与普通砖接触面温度不得超过138℃；试求：（1）绝热砖层的厚度；（2）普通砖外侧温度。
4.3 平壁炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数如下：序号材料厚度b（mm）导热系数λ（W/m·℃）1（内层）耐火砖200 1.072 绝热砖100 0.143 钢板 6 45若耐火砖层内表面温度t1=1150 ℃，钢板外表面温度t4 =30 ℃，试计算导热的热通量。
又实测通过炉壁的热损失为300 W/m2，如计算值与实测不符，试分析原因并计算附加热阻。
多层圆筒导热4.4 一外径为100 mm的蒸汽管，外包一层50 mm绝热材料A，λA =0.07 W/(m·℃)，其外再包一层25 mm的绝热材料B，λB =0.087 W/(m·℃)。
设A的内侧温度为170 ℃，B外侧温度为38 ℃。
试求每米管上的热损失及A、B界面的温度。
4.5 Φ60×3 mm铝合金管（其导热系数可取为45 W/(m·℃)），外包一层厚30 mm石棉，之外再包一层厚30 mm的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.16 W/(m·℃)和0.04 W/(m·℃) 。
第四章传热习题答案电子教案
第四章 传热习题答案4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm ，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。
在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m 2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小btq ∆=λ，q t b ∆=λ()mm m b 1920.09136/4652110013501.7==-⨯= 0.006/40.70.35/22011004652+-=2bmm m b 2660.066==因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度：mm b b b 32116466692min =++=++=δ4-2一根直径为φ60mm×3mm 的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。
用30mm 厚的软木包扎，其外又用30mm 厚的保温灰包扎作为绝热层。
现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。
求每米管每小时散失的冷量。
如将两层绝热材料位置互换，假设互换后管内壁温度及最外保温层表面温度不变，则传热量为多少？已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃)。
解：()()mW 34.4m W 3060/2303060/2ln 0.07160/23060/2ln 0.0431/2326060/2ln 451101103.142ln ln ln -=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 21r r 21r r 21t t L Q πλπλπλ两层互换位置后，热损失为()()mW 39m W 3060/2303060/2ln 0.043160/23060/2ln 0.071/2326060/2ln 451101103.142ln 2ln 2ln 2-=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 1r r 1r r 1t t L Q πλπλπλ4-3一炉壁面由225mm 厚的耐火砖，120mm 厚的绝热转及225mm 厚的建筑转所组成。
第四章传热习题答案
第四章 传热习题答案4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm ，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。
在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m 2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小btq ∆=λ，q t b ∆=λ()mm m b 1920.09136/4652110013501.7==-⨯= 0.006/40.70.35/22011004652+-=2bmm m b 2660.066==因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度：mm b b b 32116466692min =++=++=δ4-2一根直径为φ60mm×3mm 的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。
用30mm 厚的软木包扎，其外又用30mm 厚的保温灰包扎作为绝热层。
现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。
求每米管每小时散失的冷量。
如将两层绝热材料位置互换，假设互换后管内壁温度及最外保温层表面温度不变，则传热量为多少？已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃)。
解：()()mW 34.4m W 3060/2303060/2ln 0.07160/23060/2ln 0.0431/2326060/2ln 451101103.142ln ln ln -=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 21r r 21r r 21t t L Q πλπλπλ两层互换位置后，热损失为()()mW 39m W 3060/2303060/2ln 0.043160/23060/2ln 0.071/2326060/2ln 451101103.142ln 2ln 2ln 2-=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 1r r 1r r 1t t L Q πλπλπλ4-3一炉壁面由225mm 厚的耐火砖，120mm 厚的绝热转及225mm 厚的建筑转所组成。
化工原理答案第四章传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=，则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
第四章传热习题答案
第四章 传热习题答案4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm ，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。
在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m 2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小btq ∆=λ，q t b ∆=λ()mm m b 1920.09136/4652110013501.7==-⨯= 0.006/40.70.35/22011004652+-=2bmm m b 2660.066==因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度：mm b b b 32116466692min =++=++=δ4-2一根直径为φ60mm×3mm 的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。
用30mm 厚的软木包扎，其外又用30mm 厚的保温灰包扎作为绝热层。
现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。
求每米管每小时散失的冷量。
如将两层绝热材料位置互换，假设互换后管内壁温度及最外保温层表面温度不变，则传热量为多少？已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃)。
解：()()mW 34.4m W 3060/2303060/2ln 0.07160/23060/2ln 0.0431/2326060/2ln 451101103.142ln ln ln -=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 21r r 21r r 21t t L Q πλπλπλ两层互换位置后，热损失为()()mW 39m W 3060/2303060/2ln 0.043160/23060/2ln 0.071/2326060/2ln 451101103.142ln 2ln 2ln 2-=++++++⨯---⨯⨯=++-=34323212141r r 1r r 1r r 1t t L Q πλπλπλ4-3一炉壁面由225mm 厚的耐火砖，120mm 厚的绝热转及225mm 厚的建筑转所组成。
最新第四章-传热习题参考答案
第四章 传热3 直径为φ60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度为10℃。
软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m. ℃)，试求每米管长的冷损失量。
解：m W r r r r t L Q /25207.0)60/160ln(2043.0)30/60ln(101102)/ln(2)/ln(223112-=⨯⨯+⨯⨯--=+∆=πππλπλ4 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将两层材料互换位置，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？解：内层管内径r 1,外径r 2,外层管外径r 32(221r r +)=(223r r +) , 2312r r r r -=- 23125,3r r r r ==⇒ 122λλ=πλπλπλπλ4)3/5ln(2)3ln(2)/ln(2)/ln(11223112+∆=+∆=t r r r r t L Qπλπλπλπλ2)3/5ln(4)3ln(2)/ln(2)/ln('11123212+∆=+∆=tr r r r t L Q 25.1)3/5ln(3ln 2)3/5ln(23ln '=++=⇒Q Q 所以导热系数小的应该包扎在内层。
7 在并流换热器中，水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为150℃和100℃。
现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度和物性均不变，若原换热器的管长为1m 。
试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。
设换热器的热损失可忽略。
解：''''''''m m m m m m t tQ Q S S t S t S t KS t KS Q Q ∆∆⋅=⇒∆∆=∆∆= （1） 其中：4.110015080150)()(''21'2'1=--=--=T T C W T T C W Q Q ph h ph h （2） 又由：C t t t t t T T T T t t C W T T C W t t C W T T C W pc c ph h pc c ph h ︒=⇒--=--⇒⎭⎬⎫-=--=-50''')'()'()()(21212212112211221 C t m ︒=-=∆∴5.9260/135ln 60135C t m ︒=-=∆8.6930/135ln 30135' （3）将（2）（3）代入（1）即得。
化工原理 第四章 传热-例题
t2 −t1 30−15 = 0.176 = P= T −t1 100−15 1
T −T2 100−40 R= 1 = = 4.0 t2 −t1 30−15
查 附 22，ϕ∆t = 0.92 图 录
∴∆tm =ϕ∆t ∆tm,逆 = 0.92×43.7 = 40.20C
又冷却水终温提到350C， 逆流时： 100 →40
35← 35 ←15 65 25
65−25 ∆ m,逆 = t = 41.90C 65 ln 25
解： （1）求以外表面积为基准时的传热系数 取钢管的导热系数λ=45W/m·K， 冷却水测的污垢热阻Rs1=0.58×10-3 m2·K/W CO2侧污垢热阻Rs2=0.5×10-3 m2·K/W 则：
1 1 bd1 d1 1 d1 = +R1 + +R 2 + s s K α d2 α2 d2 λdm 1
100→40
30 ← 15
70 25
t t ∆ 2 −∆ 1 70−25 = t ∴∆ m,逆 = = 43.70C 70 t ∆2 ln ln 25 t ∆1
并流时：
热流体 ： 100→40 冷流体 ：
15→30
85 10
∆t2 −∆ 1 85−10 t 0 ∆ m,并 = t = ∆2 t 85 = 35 C ln ln ∆1 t 10
解：此题为单层圆筒壁的热传导问题。 已知条件： 蒸汽导管外表面的半径 r2＝0.426/2＝0.213m ＝ 温度 t2＝177℃ 保温层的外表面的半径 r3＝0.213＋0.426＝0.639m ＋ ＝ 温度 t3＝38℃ 由：
t 2 − t3 Q= ln r3 r2 2π l λ
可得每米管道的热损失为：
化原第四章传热习题答案
b1 t1
t2
b2 b3
t3 t4
11. 水以5kg/s的流量通过一内径为5cm的光滑管，其管壁的 温度为80 ℃，水从10 ℃被加热到30 ℃，试求所需管道的长 度？ 解：Δt=80-(30+10)/2=60 ℃
Φ=hAΔt=qmcp(30-10) =5×4.187×103×20 =418.7×103w h=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4 Re=(0.05×5/(0.785×0.052))/1×10-3=127389 Pr=(cpη/λ)=4.187×103×10-3/0.599=7 h=0.023×0.599/0.05×127390.8×70.4=7301w/(m2.K) A=418.7×103/(7301×60)=0.956m2 l=0.956/(3.14×0.05)=6.09m
解： q= Δt/(b1/λ1+ b2/λ2+ b3/λ3) =(1200-330)/(0.225/1.4+0.120/0.2+0.225/0.7) = 870/(0.16+0.6+0.32)=804W/m2
t2=t1-qb1/λ1=1200-804×0.225/1.4=1071K t3=qb3/λ3+t4=804×0.225/0.7+330=588K
34.测定某氨合成炉部列管式换热器的传热系数。反应后气体走管内，流 量为6100kg/h，进口温度分别为485℃，154℃，Cp=3.04kJ/(kg.K)。原 料气走管外，流量为5800kg/h，进口温度为50 ℃， Cp=3.14kJ/(kg.K) 。 换热面积A=30m2，逆流传热，试计算传热系数K。(忽略热损失)
b1 t1
t2
b2 b3t3 t4 Nhomakorabeabmin=92+66+6=164mm
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（一） 选择题：1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ） C A 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值； B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D 、要提高K 值，应从降低最大热阻着手；2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（ ）。
BA 、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C 、折射；B 、克希霍夫； D 、普郎克； 3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。
ACD ；BEFＡ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流体；Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流体； 4、影响对流传热系数的因素有( )。
ABCDEA 、产生对流的原因；B 、流体的流动状况；C 、流体的物性；D 、流体有无相变；E 、壁面的几何因素；5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：AA 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝=b. d 增大时，α增大，d α∝综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降 根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统Kα≈∴2112ln m t t K A t AT t T t α-∆≈--即121lnp m c AT t T t α=--∵A α↓ 则12lnT t T t -↓-∴2t ↓⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023R ePrnu N =，即物性一定时，0.80.2/udα∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。
DA 、②>④>③>①；B 、③>④>②>①；C 、③>②>①>④；D 、②>③>④>①； 冷流体 热流体 ① 水 气 体②水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 轻油7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法： ①加热器应置于该空间的上部；②冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（ ）。
B A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法错； B 、这两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法错； 8、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（ ）。
CA 、③>④>①>②； C 、③>④>②>①；B 、④>③>②>①； D 、③>②>④>①；① 空气流速为30m/S 时的a ； ② 水的流速为1.5m/s 时的a ； ③ 蒸汽滴状冷凝时的a ； ④ 水沸腾时的a ； 9、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（ ）。
BA 、管避热阻；B 、污垢热阻；C 、管内对流传热热阻；D 、管外对流传热热阻；10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4102.1⨯=e R ,此时对流传热系数为α。
若将水的流量减半，其对流传热系数'α（ ）。
BA 、>(1/2)α8.0；B 、<(1/2)α8.0；C 、=(1/2)α8.0； D 、无法确认；分析：水的流量减半后，按流()104>e R 公式计算，αα8.0')2/1(=但本例中流型 已变成渡流)1053⨯=e R ，此时ααΦ='。
又50.86101R e⨯-＜1，∴()'12α＜ 11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。
A A 、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B 、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C 、热射线和可见光一样，都服从折射定律；D 、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； 12、关于下面两种说法的正确结论应是（ ）。
C1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关； 2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。
A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法不对；B 、 两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法不对；13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90︒C ，出口温度为50︒C ，冷水进口温度为15︒C ，出口温度为53︒C ，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（ ）。
A A 、5%； B 、6%； C 、7%； D 、8%； 解：由 ()21T T c W Qph h h-=，()21t t c W Qpc c c-=得 ()()()()05.0403840509015535090211221=-=----=----=-T T t t T T Q Q Q h ch14、某套管换热器由Ø108×4mm 和Ø55×2.5mm 钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（B ）mm 。
A 、53；B 、45；C 、50；D 、58；15、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。
在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ ）D A 、 气体走管外，气体并联逆流操作； B 、 气体走管内，气体并联逆流操作； C 、 气体走管内，串联逆流操作； D 、 气体走管外，串联逆流操作；16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（ ）在工程上是可行的：AA 、提高空气流速；B 、提高蒸汽流速；C 、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D 、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（ ）CA 、 通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；B 、 系统中任一点的温度维持恒定；C 、 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；D 、 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（ ）B A 、20℃； B 、100℃； C 、60℃； D 、49.7℃。
19、有一套管换热器，长10m ，管间用饱和水蒸气作加热剂。
一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。
现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（ ）CA 、2倍；B 、1.75倍；C 、1.15倍；D 、2.30倍；20、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（ ）A Ａ、表面光滑，颜色较浅；Ｂ、表面粗糙，颜色较深；Ｃ、表面粗糙，颜色较浅；Ｄ、表面光滑，颜色较深；（二） 填空题1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。
答案：热传导；对流传热2、给热是以 和 的差作为传热推动力来考虑问题的。
答案：流体的平均温度；壁面温度3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要 。
答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动的方向相反，引起湍动加剧。
4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而 ，随其温度的升高而 。
答案：增大；减小5、在工程计算中，对两侧温度分别为t 1,t 2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。
平均导热系数的两种表示方法是 或 。
答案；221λλλ+=-；221t t +=-λ6、对流传热的热阻主要集中在 ，因此， 是强化对流传热的重要途径。
答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度7、在λ、μ、 ρ、 pc 这4个物性参数中，若 值大，对流传热系数α就增大；若 值大，对流传热系数α就减小。
答案：ρ、pc 、λ；μ8、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比,而非摄氏温度,即4273300273600⎪⎭⎫ ⎝⎛++=5.39。
9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大 倍。
答案：110、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为 。
这时单位时间、单位面积所传递的热量称为 。
答案：临界温度差；临界热负荷11、处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。
运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。
若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为 。
答案：400kg/h分析：设Q=m t KA ∆ m t A K Q ∆=''∴==''K KQ Q K K11'=1.1故 Q '=1.14401.1=Q=400kg/h12、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/（2m ·℃）。
如果流量和物性不变，改用内径为30mm 的圆管，其对流传热系数将变为 Ｗ／（2m ·℃）。
答案：612分析： α=0.023nrP d8.0Reλ=0.023d λnSd W d Pr4/8.02⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡μρπρα∝8.0)21(1⨯-+-d=8.1-dαα'=8.12030-⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.482α'=0.482α=0.482⨯1270=612W/(2m ·℃)13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。
若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。
答案：104℃分析： ε=2020751--T =0.65 ∴1T =104℃14、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于 。
答案：4%15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于 的缘故。
答案：传热管表面有污垢积存16、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况下,14.03/155.0)(36.0WP R N reu μμ⋅⋅=。