习题4 传热
第四版《传热学》课后习题答案_杨世铭-陶文铨
2 1-2 理 发 吹 风 器 的 结 构 示 意 图 如 附 图 所 示 ， 风 道 的 流 通 面 积 A2 60cm ， 进 入 吹 风 器 的 空 气 压 力
p 100kPa ，温度 t1 25 ℃。要求吹风器出口的空气温度 t 2 47 ℃，试确定流过吹风器的空气的质量流
量以及吹风器出口的空气平均速度。电加热器的功率为 1500W。 解： 1-3 淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟1000cm 。冷水通过电热器从 15℃被加热到 43℃。试问 电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为 38℃）送入一个换热器去 加热进入淋浴器的冷水。如果该换热器能将冷水加热到 27℃，试计算采用余热回收换热器后洗澡 15min 可以 节省多少能源？ 解： 1-4 对于附图所示的两种水平夹层， 试分析冷、 热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹 层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？
15 10 3600＝540000J 全部被房间的空气吸收而升温，空气在 20℃时的比热为：1.005KJ/Kg.K,密ห้องสมุดไป่ตู้为
1.205Kg/m3,所以 当他回来时房间的温度近似为 32℃。
t
540000 10 3 11.89 5 3 2.5 1.205 1.005
第一章
思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流 则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴 生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射 换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写 出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： “－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式：
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。
传热学习题集
郑州大学传热学习题集苏小江2014/6/1内容：书中例题和课后习题绪论[例0-1] 某住宅砖墙壁厚为2401=δmm ，其导热系数为6.01=λW/(m 2·K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为：)/(5.721K m W h ⋅= ，)/(1022K m W h ⋅=，冬季内外两侧空气的温度分别为：C t f ο201=，C t f ο52-=，试计算墙壁的各项热阻，传热系数以及热流密度。
[例0-2] 一冷库外墙的内壁面温度为C t w ο12-=，库内冷冻物及空气温度均为C t f ο18-=。
已知壁的表面传热系数为)/(52K m W h ⋅=，壁与物体间的系统辐射系数)/(1.54221K m W C ⋅=、，试计算该壁表面每平方米的冷量损失？并对比对流换热与热辐射冷损失的大小？13、求房屋外墙的散热热流密度q 以及它的内外表面温度和。
已知：δ=360mm ，室外温度= -10℃，室内温度=18℃，墙的λ=0.61W/(m.K),内壁表面传热系数h1=87W/(m2.K)，外壁h2=124W/(m2.K)。
已知该墙高2.8m ，宽3m ，求它的散热量Φ？15、空气在一根内径50mm,长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为85℃，管壁对空气的h=73W/m.℃，热流通量q =5110W/2m 。
，试确定管壁温度及热流量。
16、已知两平行平壁，壁温分别为=50℃， =20℃，辐射系数 1.2C 3.96，求每平方米的辐射换热量W/2m 。
若增加到200℃，辐射换热量变化了多少?第一章 导热理论基础[例1-1]厚度为δ 的无限大平壁，λ为常数，平壁内具有均匀内热源(W/m3)，平壁x=0的一侧绝热， x=δ的一侧与温度为f t 的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h 是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。
[例1-2] 一半径为R 长度为l 的导线，其导热系数λ为常数。
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。
化工原理王志魁第五版习题解答：第四章 传热
第四章传热【热传导】【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 =⋅=⨯=()12AQ t t bλ=-.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==--()./218W m =⋅℃【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=1.05W/(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=0.151W/(m·℃)；普通砖层，热导率λ=0.93W/(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。
(2)若普通砖层厚度为240mm ，试计算普通砖层外表面温度。
解(1)确定绝热层的厚度2b 温度分布如习题4-4附图所示。
通过耐火砖层的热传导计算热流密度q 。
()1121q t t b λ=-.()/.W m =-=21051000940274 023绝热砖层厚度2b 的计算()2232q t t b λ=-.().b m =-=201519401300446 274每块绝热砖的厚度为023m ．，取两块绝热砖的厚度为.20232046b m =⨯=．。
(2)计算普通砖层的外侧壁温4t 先核算绝热砖层与普通砖层接触面处的温度3t (2)32227404694010530151qb t t λ⨯=-=-=℃习题4-3附图习题4-4附图3t 小于130℃，符合要求。
传热学习题——精选推荐
传热学习题传热学课习题第1章习题4. 面积为l m2、厚度为25mm的聚氨酯泡沫塑料平板，其两表面的温差为5℃，导热系数为0.032W/(m·K)，试计算单位时间通过该平板的热量。
8. 面积为3×4m2的一面墙壁，表面温度维持60℃，环境空气温度维持20℃，空气与壁面的对流换热系数为10W/(m2·K)，试计算这面墙壁的散热量。
9. 一块黑度为0.8的钢板，温度为27℃，试计算单位面积上每小时内钢板所发射的辐射能。
10. 冬季室内空气温度tf1=20℃，室外空气温温度tf2=-25℃。
室内、外空气对墙壁的对流换热系数分别为?1=10 W/(m2·K)和?2= 20 W/(m2·K)，墙壁厚度为?= 360mm，导热系数?=0.5W/(m·K)，其面积F=15m2。
试计算通过墙壁的热量损失。
第2章习题4. 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁内的温度分布。
5. 一铝板将热水和冷水隔开，铝板两侧面的温度分别维持90℃和70℃不变，板厚10mm，并可认为是无限大平壁。
0℃时铝板的导热系数λ=35.5 W/(m·K)，100℃时λ=34.3 W/(m·K)，并假定在此温度范围内导热系数是温度的线性函数。
试计算热流密度，板两侧的温度为50℃和30℃时，热流密度是否有变化？6. 厚度为20mm的平面墙的导热系数为1.3 W/(m·K)。
为使通过该墙的热流密度q不超过1830W/m2，在外侧敷一层导热系数为0.25 W/(m·K)的保温材料。
当复合壁的内、外壁温度分别为1300℃和50℃时，试确定保温层的厚度。
9. 某大平壁厚为25mm，面积为0.1m2，一侧面温度保持38℃，另一侧面保持94℃。
通过材料的热流量为1 kW时，材料中心面的温度为60℃。
试求出材料的导热系数随温度变化的线性函数关系式。
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·℃) 。
化工原理(管国锋主编_第三版)课后习题答案4_传热及换热器
第4章 传热及换热器1）用平板法测定材料的导热系数，其主要部件为被测材料构成的平板，其一侧用电热器加热，另一侧用冷水将热量移走，同时板的两侧用热电偶测量其表面温度。
设平板的导热面积为0.03m 2，厚度为0.01m 。
测量数据如下：电热器材料的表面温度 ℃ 安培数 A 伏特数 V 高温面 低温面 2.8 2.3140 115300 200100 50试求：①该材料的平均导热系数。
②如该材料导热系数与温度的关系为线性：，则λ0和a 值为多少？001825.0)/(4786.0]2/)50200(1[5878.0]2/)100300(1[6533.0)/(6206.02/)()/(5878.01153.201.0/03.0)50200()/(6533.01408.201.0/03.0)200300(/)(1][000002102201121=⋅=++=++=∴⋅=+=⋅=⨯=⨯-⋅=⨯=⨯-∴=-=a C m w a a C m w C m w C m w VIL S t t Q m λλλλλλλλλλλ得）解2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t 1、t 2、t 3和t 4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求合平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。
12112)100200()200400(21200400400500(/)(/)(/)(][3213221343232121：：：：：：：：））：（：解==--==--=-=-=-=R R R R R R R R T T R T T R T T Q3）某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m ·℃)，0.16 W/(m ·℃)和0。
92 W/(m ·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m ，普通砖厚度为0.25m 。
已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。
传热习题
解(a)总传热系数
以管子内表面积A1为基准
(b)平均温度差
在p=981 kN/m2，水的饱和温度为179℃
℃
(c)计算单位面积传热量
Q/A1=K1Δtm
=242*271=65580W/ m2
(d)管壁温度
T----热流体的平均温度，取进、出口温度的平均值
T=(500+400)/2=450℃
管内壁温度
算式
故可用式(4-21)计算a,本题中空气被加热,k=0.4代入
Nu=0.023Re0.8Pr0.4
=0.023×(22800)0.8×(0.68)0.4
=60.4例4-6一套管换热器，套管为φ89×3.5mm钢管，内管为φ25×2.5mm钢管。环隙中为p=100kPa的饱和水蒸气冷凝，冷却水在内管中渡过，进口温度为15℃，出口为85℃。冷却水流速为0.4m/s，试求管壁对水的对流传热系数。
式中R=(T1-T2)/(t2-t1) = 热流体的温降/冷流体的温升
P=(t2-t1)/ (T1- t1) =冷流体的温升/两流体的最初温差
根据冷、热流体进、出口的温度，依上式求出R和P值后，校正系数εΔt值可根据R和P两参数从相应的图中查得(参见附录)。
对于其它流向情况的换热器，其εΔt值详见有关化工手册或传热学等书籍。
例4-2现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热系数λ=0.6W/m·℃。
传热学课后习题答案(第四版)
第1章1-3 解：电热器的加热功率： kW W tcm QP 95.16.195060)1543(101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯=∆==-ττ15分钟可节省的能量：kJ J t cm Q 4.752752400)1527(15101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-1-33 解：W h h t t A w f 7.45601044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ如果取K m W h ./3022=，则W h h t t A w f 52.45301044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ即随室外风力减弱，散热量减小。
但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。
第2章2-4 解：按热平衡关系有：)(1222121f w BBA A w f t t h h t t -=++-λδλδ，得：)2550(5.906.01.0250150400-=++-B Bδδ，由此得：,0794.0,0397.0m m A B ==δδ 2-9 解：由0)(2121=+=w w m t t t ℃从附录5查得空气层的导热系数为K m W ⋅/0244.0空气λ 双层时：W t t A w w s 95.410244.0008.078.0006.02)]20(20[6.06.02)(21=+⨯--⨯⨯=+-=Φ空气空气玻璃玻璃λδλδ单层时：W t t A w w d 187278.0/006.0)]20(20[6.06.0/)(21=--⨯⨯=-=Φ玻璃玻璃λδ两种情况下的热损失之比：)(6.4495.411872倍==ΦΦs d题2-15解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。
由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度为300℃。
设矿渣棉与媒灰泡沫砖交界面处的温度为t w ，则有 23212121ln 21ln 21)(d d l d d l t t πλπλ+-=Φ （a ） 23221211ln )(2ln )(2d d t t l d d t t l w w -=-=Φπλπλ （b ） 65110ln )50(12.02565ln )400(11.0:-⨯=-⨯w w t t 即由此可解得：4.167=w t ℃＜300℃又由式（a ）可知，在其他条件均不变的情况下，增加煤灰泡沫砖的厚度δ2对将使3d 增大，从而损失将减小；又由式（b ）左边可知t w 将会升高。
化工原理传热答案
化工原理传热答案传热是化工过程中非常重要的一个环节，它直接影响着生产效率和产品质量。
在化工原理中，传热的基本方式有三种，传导、对流和辐射。
在实际生产中，我们需要根据不同的情况选择合适的传热方式来实现最佳的传热效果。
本文将针对化工原理传热答案进行详细介绍。
首先，我们来谈谈传热的基本方式——传导。
传导是指热量通过物质内部的传递，其传热速度取决于物质的导热系数和温度梯度。
在化工生产中，我们常常会用到传导传热，比如在加热反应釜时，通过加热外壁来传导热量到反应液中，从而提高反应速率。
其次，对流传热是指热量通过流体的对流传递。
对流传热的速度受到流体的流动速度、流体性质和传热面积的影响。
在化工生产中，我们经常会利用对流传热来实现快速的热量传递，比如在换热器中，通过流体的对流传热来实现冷热介质之间的热量交换。
最后，辐射传热是指热量通过辐射波的传递。
辐射传热的速度受到表面温度、表面发射率和传热面积的影响。
在化工生产中，我们通常会利用辐射传热来实现高温热源和被加热物体之间的热量传递，比如在炉膛中，通过燃烧产生的高温辐射来加热物料。
在实际生产中，我们需要根据具体的情况选择合适的传热方式。
比如在需要快速加热的情况下，我们可以选择对流传热；而在需要长时间稳定加热的情况下，我们可以选择传导传热。
当然，在一些特殊情况下，我们也可以结合多种传热方式来实现最佳的传热效果。
总的来说，化工原理传热答案涉及到传导、对流和辐射三种基本传热方式。
在实际生产中，我们需要根据具体情况选择合适的传热方式来实现最佳的传热效果。
通过对传热方式的深入了解和灵活运用，我们可以提高生产效率，降低能源消耗，从而实现经济效益和环保效益的双赢。
工程热力学与传热学练习题4
7.欲设计一热机，使之能从温度为 973K的高温热源吸 热2000KJ，并向温度为303K的冷源放热800KJ，求： (1)此循环能否进行? (2) 若把此热机当制冷机用，从冷源吸热 800KJ ，能否 向热源放热 2000KJ? 预使之从冷源吸热 800KJ ，至少需耗 多少功? 8. 已知 A 、 B 、 C3 个热源的温度分别为 500K 、 400K 和 300K，有可逆机在这 3个热源间工作，若可逆机从A热源 净吸入 3000KJ 热量，输出净功400KJ ，试求可逆机与B、 C两热源间的换热量，并指明方向。
1.热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变 为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有 什么不妥当? 2. 试证明热力学第二定律的各种说法的等效性：若 克劳修斯说法不成立，则开尔文说法也不成立。 3. 根据循环热效率的定义式 ηt=w0/q1 ，可否说： “ 循 环的单位质量净功w0越大，则循环的热效率ηt越高”?为 什么? 4.指出循环热效率公式ηt=1-Q2/Q1和ηt=1-T2/T1各自适 用的范围(T1和T2是指热源和冷源的温度)。
5.卡诺循环和卡诺定理对提高实际热机效率有何指导 意义?试结合内燃机来阐述这方面的指导意义。 6.以下说法有无错误或不完全的地方? (1)工质经过一个不可逆循环后，Δs工质>0。
(2)使系统熵增大的过程必为不可逆过程。
(3) 热力学第二定律可表述为： “ 功可全部变为热，但 热不可能完全变为功”。 (4)因为熵只增不减，所以熵减少的过程是无%，燃气温度为950℃， 周围环境温度为 25 ℃，这个发动机的工作有没有违背热 力学第二定律? 8.理想气体熵变化量的计算公式全是从可逆过程推出 的，为什么它们也适用与相同初、终态的不可逆过程?
化工原理第四章传热过程超详细讲解
② 冷热流体的出口温度互不受影响，冷流体出口温度t1可能 高于热流体出口温度T2，换热彻底。在Φ、K相同时，A逆<A
并。
2、并流的优点: ① t2<T2， 流体终点温度易控 制，对于易气化、分解、反应和 冷凝而必须控温的流体的换热较 适合。
②Δt1>Δt2，适用于某些连续 操作的管式反应器中进行的放 热反应的热量的移出。
对流给热模型的实质：把复杂的对流
给热过程视为通过滞流内层的热传导
过程。 对流给热模型将间壁传热分解为两个给热和一个导热过程:
T主体 → 过度、滞流层→ 内壁 →外壁 → 滞流、过度层 → t 主体
对流传热 对流传热
传导传热
传导传热
传导传热
Φ1
Φ2
Φ3
二、牛顿给热方程
既然将对流给热视为通过滞流内层的热传导，则对
即逆流传热，可使Φ↑ or A↓ or m↓ .
七、并流与逆流的比较
并流传热的温差Δt前大后小，逆流传热温差Δt始终较
大，故一般有Δtm逆>Δtm并。
1、逆流的优点： ∵Φ=KAΔtm
① 进出口温度相同时，Δtm逆>Δtm并，故在 A、K一定时:
Φ逆/Φ并 =Δtm逆 /Δtm并 ＞1
即： Φ逆 ＞Φ并
3、平均温差公式
以并流为例推导平均温差公式： ∵(T-t)与A有关，故须找平均温差(T-t)m =Δ t m, 则需找d(T-t) ～ dA关系,故取一微元面积dA, 在dA 内 视 ( T- t ) 为 常 数 , 在 d A 内 应 用 传 热 速 率 方 程 式 有 ：
对冷热流体进行热量衡算有： kg/s (qm)
(1)传热量 Q (2)传热速率Φ=Q/ τ —单位
传热学习题集
7-30整理传热学习题集苏小江2014/6/1内容：书中例题和课后习题绪论[例0-1] 某住宅砖墙壁厚为2401=δmm ，其导热系数为6.01=λW/(m 2·K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为：)/(5.721K m W h ⋅= ，)/(1022K m W h ⋅=，冬季内外两侧空气的温度分别为：C t f 201=，C t f 52-=，试计算墙壁的各项热阻，传热系数以及热流密度。
[例0-2] 一冷库外墙的内壁面温度为C t w 12-=，库内冷冻物及空气温度均为C t f 18-=。
已知壁的表面传热系数为)/(52K m W h ⋅=，壁与物体间的系统辐射系数)/(1.54221K m W C ⋅=、，试计算该壁表面每平方米的冷量损失并对比对流换热与热辐射冷损失的大小13、求房屋外墙的散热热流密度q 以及它的内外表面温度和。
已知：δ=360mm ，室外温度= -10℃，室内温度=18℃，墙的λ=,内壁表面传热系数h1=87W/(m².K)，外壁h2=124W/(m².K)。
已知该墙高，宽3m，求它的散热量Φ15、空气在一根内径50mm,长的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为85℃，管壁对空气的h=73W/m.℃，热流通量q=5110W/2m。
，试确定管壁温度及热流量。
C ，16、已知两平行平壁，壁温分别为=50℃， =20℃，辐射系数 1.2求每平方米的辐射换热量W/2m。
若增加到200℃，辐射换热量变化了多少第一章导热理论基础[例1-1]厚度为δ的无限大平壁，λ为常数，平壁内具有均匀内热源(W/m³)，平壁x=0的一侧绝热， x=δ的一侧与温度为f t的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。
[例1-2] 一半径为R长度为l的导线，其导热系数λ为常数。
导线的电阻率为ρ(Ω.m²/m)。
化工原理第四版习题答案
1-101-201-234-44-15第二章流体输送机械2-1 流体输送机械有何作用？答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。
2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。
由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。
此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。
虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）；启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。
泵入口处于一定的真空状态（或负压）2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？1、流量qv: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。
2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m3、功率与效率：轴功率P：泵轴所需的功率。
或电动机传给泵轴的功率。
有效功率Pe：效率：2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？答：1、离心泵的H、P、与qv 之间的关系曲线称为特性曲线。
共三条；2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。
与qv 先增大，后减小。
额定流量下泵的效率最高。
该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。
3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。
2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2 间列伯努利方程得：3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。
《传热学》课后习题答案-第四章
t 0 850 C, t f 250 C, h 30W /( m 2 .K )
2
.肋高 H=4cm,纵
剖面面积 AL 4cm , 导热系数 20W /( m.K ) 。 解：对于 2 点可以列出：
t t t1 t 2 3 4 2hx(t1 t 2 ) 0; x x 节点 2： t t x 2 3 h(t f t1 ) 2h (t f t 3 ) 0 x 2 2 节点 3： 。
4
22.28027129 22.28881782 22.290955445
15.20263565 15.20690891 15..20797723
其中第五次与第六次相对偏差已小于10 迭代终止。 4-4、 试对附图所示的等截面直肋的稳态导热问题用数值方 法 求 解 节 点 2 ， 3 的 温 度 。 图 中
，
2hxH 2 t 2 t1 t 3 t f hx 2 h t 3 t 2 t f 2 t f
2hxH 2 2
，
4.3636 ， 2.53 85 1.8336 25 215.05 45.84 t2 59.79 59.8 C 4.3636 4.3636 ， 59.8 1.53 25 t3 38.75 38.8 C 2.53 。
n ,i 8．有人对一阶导数 你能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 一般性数值计算 4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验 公式及用无穷级数 表示的分析 解，也常用计 算机 来获得数值结果。 试用数值方 法对
t x
i i i 3t n 5t n 1 t n 2 2x 2
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。
传热过程计算习题
(四) 壁温的计算
对稳态传热过程
T Tw Tw t w tw t Q KAt m 1 1 1 1 A1 2 A2 Am b
整理上式可得：
Q Tw T 1 A1
bQ Q t w Tw t Am 2 A2
(四) 壁温的计算
(c)计算单位面积传热量
Q/A1=K1Δtm =242×271=65580W/ m2
（3）K 随温度不呈线性变化时：
若K 随温度变化不大，可以采用分段计算法：
将换热器分段，每段的K视为常量，将各段
计算所得的换热面积相加和。
Qi K j S j t m j Q
Q j
j 1
n
S
K t
j 1 j m
n
Q j
j
（3）K 随温度不呈线性变化时：
t1
t2
K
1
1 空气 蒸气
1
空 气 蒸 气 《
5~25
6000~20000 30000~100000
W m
2
K 1
0 K 空气
1 u0.8 则 新流量下，强制湍流，管径不变，
u' 1.2u
' 空 气 1.2u 0.8 1.2 0.8 1.16 空 气 u 0.8
dt 同理，对热流体： S K t1 T t qm ,h c ph T2 dT L ndK T1 T t L H h NTU h
t2
20
qm ,c c pc
三、传热效率与传热单元数的关系 根据热量衡算和传热速率方程导出。 以单程并流换热器为例推导。
T2 t 2 T1 t1
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一、填空题1、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变化是依次降低，则三层材料的导热糸数的大小顺序 。
答：依次增加2、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：增大；减小3、（2分）在厚度一定的圆筒壁定态热传导过程中，由内向外通过各等温面的传热速率Q 将 ，由内向外通过各等温面的热通量q 将 。
（增大、减小、不变）答：不变 ，减小4、（4分）用10℃的冷水将热流体由90℃冷却至40℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案：方案I 是冷却水终温为30℃，方案II 是冷却水终温为35℃，则用水量W 1 W 2，所需传热面积A 1 A 2。
（等于，大于，小于，不确定）答：大于，小于。
5、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热阻力迅速加大，这可能是由于所引起的。
答：冷凝水未排出 或 不凝性气体未排6、（2分）列管式换热过程中，间壁两侧流体对流传系数21αα，值相关很大（021→αα），则总传热系数是接近 那一侧。
答：1α7、（2分）列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，则换热管管壁温度接近于的温度，总传热系数接近于 的对流传热系数。
答：蒸汽，空气8、（2分）对流传热中的努塞尔准数表达式 ，它反映了 。
答：λl αNu =，对流传热过程几何尺寸对α的影响。
9、（3分）下列各种情况下的对流传热系数：水的流速为1.2 m·s -1时的1α；水的流速为2.5 m·s -1时的2α；空气流速为6 m·s -1时的3α；空气流速为25 m·s -1时的4α；蒸汽膜状冷凝时的5α之间的数值按从大到小的排序为 。
答：34125>>>>ααααα10、对流传热系数的经验计算公式：()()n e R d Pr ..023.08.0内λα=式中两个准数的表达式为：Re = ，Pr= ，若流体被冷却时n= 。
答：μρdu =Re ，λμc p =Pr ，0.3 11、（2分）进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用 操作。
答：并流12、采用天然河水冷凝鞭低压水蒸气之汽，在设计该冷凝器时，河水应走固定板式列管换热器的 程，水蒸气应走 程。
答：管， 壳13、用套管换热器测定对流传热系数时，内管走空气，环隙走水蒸气，内管管壁温度应接近于 ，增大 的流量可有效提高总传热系数。
答：水蒸气温度， 空气14、在多层平壁稳态导热中，若某层的热阻最小，则该层的温差 。
答：最小15、用水在逆流操作的套管换热器中冷却某液体，要求热流体的进出口温度及流量不变，今因冷却水进口温度增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，则过程的总传热系数将 ，平均传热温度差将 。
答：增大， 减小16、在设计列管式换热器时，设置 ，以提高壳程的传热系数，设置 ，以提高管程的传热系数。
如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在 程流动。
答：折流挡板， 多管程， 壳程17、冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的总传热系数K ，平均温度差m t ∆ 。
答：减小，增大18、在沿圆筒壁的一维传热过程中，沿半径增大方向热流量Q，热流密度（热通量）q沿该方向。
答：不变，减小19、某两流体在套管换热器中逆流换热（无相变），今使热流体进口温度下降，而其他条件t 。
变，则热流体出口温度，平均推动力m答：下降，下降20、在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在流动，总传热系数接近的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于的温度。
答：管内，原油，水蒸气21、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：400kg/h22、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：104℃二、单选题1、在空气－蒸汽间壁换热过程中可采用（ D ）方法来提高传热速率。
A．提高蒸汽速度B．采用过热蒸汽C．降低空气流速D．提高空气流速2、对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（ A ）的准数。
A．物性影响B．流动状态C．对流传热D．自然对流影响3、关于传热糸数K下述说法中错误的是（ C ）。
A．传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值B．总传热糸数K随着所取的传热面不同而异C．总传热糸数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4、下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是（ A ）。
A ．设置折流挡板B ．增大板间距C ．增加管程数D ．增加管内流体的流速5、多层平壁定态热传导时，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D ．不确定6、冷热流体在某间壁换热器中传热，它们的进出口温度相同，则并流和逆流操作时，它们的对数平均温度差的大小关系为（ A ）。
A ．逆)(m t ∆＞并)(m t ∆B ．逆)(m t ∆＜并)(m t ∆C ．逆)(m t ∆＝并)(m t ∆D ．不确定7、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，应采取流程（ C ）。
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，气体串联逆流操作D ．气体走管外，气体串联逆流操作8、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 ）。
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9、下述各种情况下对流传热系数α由大到小的正确顺序应该是（ C ）。
A ．③>④>①>② C ．③>④>②>①B ．④>③>②>① D ．③>②>④>①① 空气流速为30m /s 时的α② 水的流速为1.5m /s 时的α③ 蒸汽滴状冷凝时的α④ 水沸腾时的α10、换热器中任一截面上的对流传热速率＝系数×推动力，其中推动力是指（ D ）。
A ．两流体温度差（T －t ）B ．冷流体出、进口温度差（t 2－t 1）C ．热流体进、出口温度差（T 1－T 2）D ．流体温度与管壁温度差（T －T w ）或（t w －t ）11、套管换热器的间隙中用120℃蒸汽冷凝给热，内管中空气由20℃上升是60℃，则管壁温度接近于（ D ）。
A ．20℃B ．40℃C ．60℃D ．120℃12、设水在一圆直管内呈湍流流动，在稳定段处，其对流传热系数为1α；若将水的质量流量加倍，而保持其他条件不变，此时的对流传热系数2α与1α的关系为（ C ）。
A ．2α＝1αB ．2α＝12αC ．2α＝18.02αD ．2α＝14.02α13、下列各类型换热器不属于间壁式换热器的是（ C ）。
A ．螺旋板式换热器B ．列管式换热器C ．蓄热式换热器D ．夹套式换热器14、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图2所示，试比较第一层的热阻R 1与第二、三层热阻R 2，R 3的关系为（ C ）。
A ．)+(>321R R RB ．)+(<321R R RC ．)+(=321R R RD ．无法比较图215、对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温差分别为1t ∆和2t ∆，若1t ∆> 2t ∆，则1λ和2λ的关系为（ A ）。
A ．1λ<2λB ．1λ=2λC ．1λ>2λD ．不确定16、冷热两流体的对流给热系数α相差较大时，提高总传热系数K 值的措施是（ A ）。
A ．提高小的α值B ．提高大的α值C ．两个都同等程度提高D ．提高大的α值，同时降低小的α值17、蒸汽冷凝时的热阻（ D ）。
t 1 R 2 R 3A．决定于汽膜厚度B．决定于液膜厚度C．决定于汽膜和液膜厚度D．主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响18、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用（ C ）方法来提高传热速率最合理。
A．提高蒸汽速度B．采用过热蒸汽以提高蒸汽温度C．提高空气流速D．将蒸汽流速和空气流速都提高19、用常压水蒸汽冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（ B ）。
A．20℃B．100℃C．60℃D．49.7℃20、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理（ 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传热系数A．甲乙均合理B．甲乙均无理C．甲合理，乙无理D．乙合理，甲无理21、为了减少室外设备的热损失，保温层外包的一层金属皮应采用（ A ）。
A．表面光滑，色泽较浅B．表面粗糙，色泽较深C．表面粗糙，色泽较浅D．表面光滑，色泽较深22、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，宜采取流程为（ A ）。
A．气体走管内，气体串联逆流操作B．气体走管内，气体并联逆流操作C．气体走管外，气体并联逆流操作D．气体走管外，气体串联逆流操作23、在列管式换热器的设计过程中，对于具有腐蚀性的物料、压力高的物料在选取流程时，通常情况下取（ A ）。
A．腐蚀性的物料走管程，压力高的物料也走管程B．腐蚀性的物料走管程，压力高的物料走壳程C．压力高的物料走管程，腐蚀性的物料走壳程D．腐蚀性的物料走壳程，压力高的物料也走壳程24、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25、螺纹管传热效率高的原因？（ D ）A．促使流体形成螺旋状流动，离心力增强传热效率B．凸凹起伏的螺纹管壁增强流体湍动性提高传热效率C．螺纹管的表面积更大些D．以上各项都是26、在设计固定管板式列管换热器时，危险性大（有毒、易燃易爆、强腐蚀性）的流本应走（ D ）。
A．壳程B．管程C．壳程和管程均可D．壳程和管程均不可27、克希霍夫定律说明：在一定温度下，物体的吸收率在数值上（ D ）物体的黑度。
A．大于B．等于C．小于D．不确定28、用两台相同的列管式换热器加热冷流体，加热剂为饱和水蒸气。
在蒸汽压力，液体流量及进口温度一定时，为使液体温度升高就采用的流程为（ C ）。