传热几传质学答案
热力学系统的传热传质与传质系数
热力学系统的传热传质与传质系数热力学系统是指由物质组成的系统，其内部存在着能量和物质的传递过程。
在这个系统中，传热和传质现象是非常重要的。
传热是指热量从高温区域传递到低温区域的过程，而传质则是指物质从浓度高的区域传递到浓度低的区域的过程。
在传热传质的过程中，我们会用到传质系数，它是描述物质在单位时间内从一处传递到另一处的能力。
一、传热1. 热传导：热传导是热量通过物体内部相互碰撞传递的过程。
热传导的速率与物体的导热性能有关，通常用热传导系数来表示。
热传导系数描述了单位横截面积上单位温度梯度的传热能力，记作λ。
例如，在均匀材料中，热传导系数的大小与材料的导热性能成正比。
2. 对流传热：对流传热是指热量通过流体内部的传递。
对流传热主要发生在流体内部，如气体或液体。
在对流传热中，除了传导的贡献外，流体的运动也会带走或带来热量。
对流传热的速率由传热系数h来表示，它与流体的性质、流动速度和流体与固体之间的接触面积相关。
3. 辐射传热：辐射传热是指热量通过电磁波的辐射传递。
辐射传热主要发生在高温物体或热辐射源的表面。
辐射传热的速率由斯特藩-玻尔兹曼定律描述，该定律表明热辐射通量与温度的四次方成正比。
二、传质1. 扩散传质：扩散传质是指物质由高浓度区域向低浓度区域的自发传递。
扩散传质过程中，物质的传递速率与物质的浓度梯度有关。
扩散系数D是描述单位横截面积上单位浓度梯度的传质能力，它与物质本身的性质以及传质过程中的温度和压强相关。
2. 对流传质：对流传质是指物质通过流体内部的传递。
与对流传热类似，对流传质也受到传质系数的影响。
传质系数描述了单位横截面积上单位浓度梯度的传质能力，它与流体的性质、流动速度和流体与固体之间的接触面积有关。
三、传质系数传质系数是描述物质传递能力的一个重要参数。
在传热过程中，传质系数常用于描述物质从一个位置传递到另一个位置的速率。
传质系数一般用K表示，它是一个复合参数，与物质自身性质、传质过程中的温度和压强等有关。
传热传质学第1章习题答案
1-15 The filament of a 150 W incandescent lamp is 5 cm long and has a diameter of 0.5 mm. The heat flux on the surface of the filament, the heat flux on the surface of the glass bulb, and the annual electricity cost of the bulb are to be determined.Assumptions: Heat transfer from the surface of the filament and the bulb of the lamp is uniform. Analysis:(a) The heat transfer surface area and the heat flux on the surface ofthe filament are26222/1091.1/191785.0150785.0)5)(05.0(m W cm W cmW A Q q cm cm cm DL A ×=======••ππ(b) The heat flux on the surface of glass bulb is222222/7500/75.01.2011501.201)8(m W cm W cmW A Q q cm cm D A =======••ππ(c) The amount and cost of electrical energy consumed during a one-year period is Electricity Consumption=yr kWh yr h kW t Q /438)/8365)(15.0(=×=Δ•Annual Cost=yr kWh yr kWh /04.35$)/08.0)($/438(=1-18 The inner and outer surface of a window glass are maintained at specified temperatures. The amount of heat transfer through the glass in 5 h is to be determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist since the surface temperature of the glass remain constant at the specified values. 2 Thermal properties of the glass are constant. Properties: The thermal conductivity of the glass is given to be../78.0C m W οκ=Analysis: Under steady conditions, the rate of heat transfer through the glass by conduction is W mC m C m W L T A Q cond4368005.0)310()22)(/78.0(2=−×⋅=Δ=•DDκThen the amount of heat transfer over a period of 5 h becomes(4.368/)(53600)78,624condQ Q T kJ s s kJ =Δ=×= If the thickness of the glass doubled to 1 cm, then the amount of heat transfer will go down by half to39,312 KJ.1-21 An electric resistance heating element is immersed in water initially at 20C D.The time it will take for this heater to raise the water temperature to 80C Das well as the convection heat transfer coefficients at the beginning and at the end of the heating process are to be determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist and thus the rate of heat loss from the wire equals the rate of heat generation in the wire as a result of resistance heating. 2 Thermal properties of water are constant . 3 Heat losses from the water in the tank are negligible.Properties: The specific heat of water at room temperature is )9(/180.4−−⋅=A Table C kg kJ C D. Analysis: When steady operating conditions are reached, we have W E Q generated 800==••.This is also equal to the rate of heat gain by water. Noting that this is the only mechanism of energy transfer, the time it takes to raise the water temperature from 20C Dto80C Dis determined to be hs sJ CC kg J kg Q T T mC t T T mC t Q T T mC Q inin in 225.5810,18/800)2080)(/4180)(60()()()(121212==−⋅=−=Δ−=Δ−=••D DThe surface area of the wire is200785.0)5.0)(005.0()(m m m L D A ===ππThe Newton’s law of cooling for convection heat transfer is expressed as )(∞•−=T T hA Q S . Disregarding any heat transfer by radiation and thus assuming all the heat loss from the wire to occur by convection, the convection heat transfer coefficients at the beginning and at the end of the process are determined to beC m W Cm W T T A Q h C m W Cm W T T A Q h s s DDDD⋅=−=−=⋅=−=−=∞•∞•22222211/2550)80120)(00785.0(800)(/1020)20120)(00785.0(800)(Discussion: Note that a larger heat transfer coefficient is needed to dissipate heat through a smaller temperature difference for a specified heat transfer rate.1-25 A spacecraft in space absorbs solar radiation while losing heat to deep space by thermal radiation.The surface temperature of the spacecraft is to be determined when steady conditions are reached.Assumption : 1 Steady operating conditions exist since the surface temperature of the wall remain constant at the specified values. 2 Thermal properties of the wall are constant.Properties : The outer surface of a spacecraft has an emissivity of 0.8 and an absorptivity of 0.3.Analysis : When the heat loss from the outer surface of the spacecraft by radiation equals the solar radiation absorbed, the surface temperature can be determined from[]44428244)0()/1067.5(8.0)/950(3.0)(K T K m W A m W A T T A Q Q Q s space S solar radabsorbed solar −⋅×××=××−==−••−•εσαCanceling the surface area A and solving for S T gives K T s 54.281=1-26 The roof of a house with a gas furnace consists of a 15-cm thick concrete that is losing heat to the outdoors by radiation and convection .The rate of heat transfer through the roof is to determined.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist. 2 The emissivity and thermal conductivity of the roof are constant.Properties: The thermal conductivity of the concrete is given to be 2/k W m C =⋅D. The emissivity of the outer surface of the roof is given to be 0.9.Analysis: In steady operation, heat transfer from the outer surface of the roof to the surroundings by convection and radiation must be equal to the heat transfer through the roof by conduction. That is,rad conv gs surroundin to roof cond roof Q Q Q +−−•••==,,The inner surface temperature of the roof is given to be C T in s D15,=.Letting out s T , denote the outer surface temperature of the roof, the energy balance above can be expressed as()()()()()()()(),,44,,,222,442824,()()15(2/)(300)0.1515/300100.9300 5.6710/273255s in s outs out surr s out surr s outs out s out T T Q kAh A T T A T T LC T Q W m C m mW m C m T Cm W m K T K K εσ••−−==−+−−=⋅=⋅−⎡⎤+×⋅+−⎣⎦D D DD DSolving the equation above using an equation solver (or by trial and error) givesW Q 450,25=•and C T out s D 64.8,=1-27 The backside of a thin metal plate is insulated, and the front side is exposed to solar radiation. The surface temperature of the plate is to be determined when steady operation is established.Assumptions: 1 Steady operating conditions exist. 2 Heat transfer through the insulated side of the plate is negligible. 3 The heat transfer coefficient is constant and uniform over the plate. 4 Radiation heat transfer is negligible.Properties: The solar absorptivity of the plate is given to be 6.0=α.Analysis: When the heat loss from the plate by convection equals the solar radiation absorbed, the surface temperature of the plate can be determined from()()()10/30/8007.022−⋅=××−==••−•s s solar convabsorbed solar T A C m W m W A T T hA Q Q Q D D αCanceling the surface area A and solving for s T gives C T s D7.28= be slightly above the interface temperature.。
【最新整理】传热与传质学-第三章-稳态热传导-new
（2）试用N表示通过复合平壁的热流密度和导热速率。
（3）N=10时，计算第5、6层平壁交界面处的温度。
分析：
tf1
➢ 按题意，一维、稳态h1 、平壁导热问题，第三类边界条件； t2
➢ 已知平壁相关尺寸、热导率；流体温度及对流换热系数；
t3
h2
dT dr
c1
T c1 ln r c2
T1 c1 ln r1 c 2 ; T 2 c1 ln r2 c 2
应用边界条件 获得两个系数
c1
T2 ln ( r2
T1 r1 )
;
c2Biblioteka T1(T2T1 )
ln r1 ln(r2 r1 )
T
T1
T2 ln(r2
T1 r1 )
ln(r
r1 )
将系数带入第二次积分结果
tf2
（1）当N=3时，请画出等效热网络图，并标明各部分热阻。
q
Tf 1 tf1
t1
t2
t3
t2
tf2 Tf 2
Rconv,1 三 Rc层 ond平,1 壁Rc的on稳 d ,2态R导con热d ,3 Rconv,2
各热阻：
Rconv,1
1 h1 A
Rconv,2
1 h2 A
L
Rcond ,1 k 1 A
RN 5,total
L
k 1
A
2
1 251
1 h1 A
0.5469K
/W
由于第5、6层平壁交界面处的温度可以表示为：
q Tf 1 T5,6 RN 5,total
因此，第5、6层平壁交界面处的温度为：
传热与传质传动试题二答案
传热与传质传动试题二答案1. 简答题：（1）导热系数是指物质在单位时间内传热的能力，单位是W/(m·K)。
（2）对流传热是指通过流体介质进行热量传递的过程，导热和对流传热相比，对流传热通常更快、更强。
（3）热辐射是指物体发出的热能以电磁波的形式传播。
（4）传质传动是指物质在不同相或不同物体之间进行质量传递的过程。
（5）浓度梯度是指单位体积内的物质质量的变化与位置变化之间的比值。
（6）扩散是指物质在浓度梯度的驱动下由高浓度区向低浓度区传递的过程。
2. 计算题：温度传导的热流量计算公式为：$\dot{Q} = \frac{{kA \Delta T}}{{L}}$其中，$\dot{Q}$表示热流量，$k$表示导热系数，$A$表示传热面积，$\Delta T$表示温度差，$L$表示传热距离。
给定条件：$k = 2 W/(m \cdot K)$，$A = 0.5 m^2$，$\Delta T = 100 K$，$L = 0.1 m$代入公式得：$\dot{Q} = \frac{{2 \cdot 0.5 \cdot 100}}{{0.1}} = 1000 W$因此，热流量为1000W。
3. 分析题：在对流传热过程中，流体动力学性质对传热的影响是显著的。
流体的流速、流态和流道形状等因素都会影响传热效果。
例如，在自然对流传热中，流速较慢，因此传热效果相对较差；而在强制对流中，流速很大，传热效果会更好。
此外，流体的传热性质也会影响传热效果。
不同流体的导热系数不同，因此在相同温度差下，不同流体的传热能力也不同。
总之，流体动力学性质和传热性质是影响对流传热的重要因素，需要在传热过程中进行综合考虑。
4. 应用题：根据浓度梯度的扩散速率公式：$J = -D \frac{{dC}}{{dx}}$其中，$J$表示扩散速率，$D$表示扩散系数，$C$表示浓度，$x$表示位置。
给定条件：$D = 0.1 m^2/s$，$C = 2 mol/m^3$，$x = 0.5 m$，$\frac{{dC}}{{dx}} = -5 mol/(m^4)$代入公式得：$J = -0.1 \cdot (-5) = 0.5 mol/(m^2 \cdot s)$因此，扩散速率为0.5 mol/(m^2 · s)。
流体的传热和传质
流体的传热和传质流体的传热和传质是热力学和传质学领域中的重要理论和实践问题。
在许多工程和自然现象中，流体的传热和传质过程起着关键作用，如热力设备的设计、化工反应过程的控制以及环境保护等。
本文将从理论和实践两个方面，对流体传热和传质进行探讨。
一、流体的传热流体的传热是指热量在流体中的传递过程。
这种传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是指热量在固体或液体中的传递过程，其传递方式与物质的微观结构有关。
对流是指传热介质的流动对传热过程的影响，其传递方式与流体的性质和流动条件有关。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，不需要传热介质参与。
在工程实践中，为了提高流体的传热效率，常采用换热器。
换热器是一种通过流体的换热面进行热量传递的设备，根据换热的方式和流体的性质可以分为不同类型，如壳管式换热器、板式换热器等。
不同的换热器在不同的工况下有着各自的优势和适用性。
二、流体的传质流体的传质是指在流体中不同组分之间物质的传递过程。
传质过程可以通过扩散、对流和反应等方式进行。
扩散是指溶质在流体中由浓度高的区域向浓度低的区域传递，其速度与浓度梯度成正比。
对流是指流体的流动对传质过程的影响，常用于提高传质效率。
反应是指溶质通过化学反应或生物反应等方式在流体中传递。
在化工工艺中，流体的传质过程对反应速度和产品质量有着重要影响。
为了实现高效传质，需要控制传质介质的流动条件和溶质的浓度梯度，同时合理选择传质设备和工艺参数。
三、流体传热和传质实践案例流体的传热和传质在许多工程和自然过程中发挥着重要作用。
以下是一些实践案例：1. 化工反应过程中的传热和传质：在化学反应中，传热和传质过程对反应速度和产物分布有着直接影响。
通过合理设计反应器和传热设备，可以提高反应的效率和选择性。
2. 多相流传热和传质：在多相流动中，不同相之间的传热和传质过程对相变、反应和质量传递起着重要作用。
例如，在锅炉中的蒸汽生成和汽车发动机中的冷却系统，多相流传热和传质是需要考虑的重要问题。
化工基础知识点(带答案)
化学工程基础—李德华编著（第三版）知识点汇总第一章 化学工业与化学工程掌握：1. 化工基础的主要研究内容是（三传一反）。
可以为一个空或四个空。
2. 化工生产过程可认为是由（化学反应过程）和（单元操作）所组成。
第7页。
3. 化工数据：我国法定计量单位是以（国际单位制）为基础的。
所有物理量都可以由（7）个基本单位导出。
会简单的换算。
了解：1. 化学与化工的区别和联系； 联系：化工以化学学科研究的成果为基础，化学通过化工来实现其研究价值。
区别：规模：“三传”（传动、传热、传质）对反应的影响；实现原料预处理和产物的后处理涉及了“单元操作”；经济性；安全性；环保；等等工程问题。
2. 化工过程开发的主要研究方法有哪些？ 逐级经验放大法；数学模型放大法第二章 流体流动过程第一节 概述 知识点： 1. 流体是什么？流体是气体与液体的总称。
2. 流体具有哪些性质？ 具有压缩性；无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动第二节 流体静力学基本方程式 知识点： 1. 概念：密度，比体积，重点是压力垂直作用在单位面积上的力称为压强，习惯上称之为压力，用符号p 表示。
2. 压力中需掌握单位换算，以及绝对压力、真空度、表压、当地大气压之间的关系。
atm 1（标准大气压）O mH mmHg Pa 2533.1076010013.1==⨯=3.流体静力学方程式及适用条件，19页2-9。
（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；4.静力学方程在U形管上的压力测量。
重点是会选取等压面，等压面选取的条件是（静止的，连通的，同一种流体的同一水平面）。
第三节流体流动的基本方程式1.体积流量，质量流量，体积平均流速及它们之前的关系，并会简单的单位换算。
掌握公式22页的2-15,2-16。
2.定态流动时的连续性方程，即为质量流量为常数。
23页的2-20。
3.背过实际流体的伯努利方程，并理解每一项的物理意义。
食品工程原理答案
现
有
教
材 选用 需求出设备的热 运 用 规 律： 热 量通 量 写成：热量通 选 择 四 （1）从傅立叶导热定律推
编 热量 量 通 量 ( 指 单 位 绝 对 值 等于 温 度梯 度 量等于温度差 方 法 之 （2）因次分析规划试验测
写 型 面积单位时间的 乘 比 例 系数 导 热系 数 除以热量传递 一 求 传 （3）数学模型辅助实验测
物理加工当然进展的是物理操作，如粉碎、过滤、 蒸发、加热、冷却、枯燥等。
对涉及生物、化学加工的食品加工过程而言，过 程的核心应当是生物化学或化学反响过程和设备 〔反响器〕。
为了过程得以经济有效地进展，反响器中应保持 某些优惠条件，如适宜的压强、温度、浓度、界 面积。
原料必须经过一系列的预处理，以除去杂质， 到达必要的纯度、温度、压强、接触面积等， 这些过程称为前处理。
新 或 量 通 量 ( 物 理 量 量 绝 对 值等 于 物理 量 于物理量浓度 方 法 之 （2）因次分析规划试验测
的 设 计 指动量、热量、 浓 度 （ 指单 位 体积 物 差除以传递阻 一 求 传 （3）数学模型辅助实验测
主 设备 物质量)
理量）梯度乘系数
力
递阻力 （4）实验测掩盖求通量
线
完成 选用 设计 计算
食品工业中的物理过程或物理操作步骤，对食品 工程师、科研人员及管理人员而言，非常重要。
食品工业过程的这种特点同样出现在化学工业、 制药工业等生产过程中，说明这一些类型的生产 过程的处理原那么可以是相似的。
生产过程的大局部操作是物理操作步骤。 研究这类物理操作的原理，就成为几个专业领域
共同面临的问题，需要有一门学科来系统讨论出 现的各种物理操作，以统一和简化相关工业过程 的描述。 这门学科就是“单元操作〞学
传热与传质学第十一章分子扩散
在简单立方晶格内，自扩散系数可用下式表示:
DAA=a2ν /6
(11-13)
式中 Ｄ AA——自扩散系数，所谓自扩散是指 纯金属中，原子曲曲折折地通过晶体移动； a——原子间距； ν ——跳跃频率。 某些金属中的互扩散系数示于图 (11-4) 、 (11-5)、(11-6)中。
24
• 谢尔比(Sherby)和西姆纳德(Simnad)提出 了一个用来估算纯金属中自扩散系数的关 系式 T M D D exp ( k V ) AA 0 0 T 式中 V——金属的正常原子价； TＭ——绝对熔点； k0——仅与晶体结构有关的系数。
AB
ε 和σ 值也可以按下面的方法近似计算：
1 3 1 .18 V b
1 3 0 .841 V c
2 .44 p c
1 3 T c
A
k
0 .77 T c
A
k
1 .15 T b
Vb——扩散质 ( 溶质) 的摩尔体积，摩尔体积指常压 下沸点时每克摩尔液态物质所占的体积 cm3/mol。简单分子的摩尔体积示于表11-4中； Tb——常压下沸点温度； Vc——临界摩尔体积； Tc——临界温度； pc ——临界压力。
VA=2×(14.8)+4×(3.7)+12+7.4=63.8 水的 Φ B ＝ 2.6 ， MB ＝ 18.02 ， Tk ＝ 283K ； 298K。
20
1 2 ( M ) 8 B B T D 7 . 4 10 AB 0 . 6 V Bb
( 11 11 )
21
3.固相扩散系数
17
空穴理论
液体结构的最古老的理论乃是空穴理 论。这个理论假定整个液体内存在许多杂 乱分布的空穴和空位，这些空穴或空位为 原子或离子的扩散提供了扩散的途径。由 于物质熔化后体积增大，空穴浓度骤增， 导致液体内的扩散速率远高于恰处在熔点 的固体内的扩散速率。
传热与传质学-第三章-稳态热传导-new
T T 1 dT 1 2 ; dr ln(r2 r1 ) r
T1 T2 1 d 2T dr 2 ln(r2 r1 ) r 2
若 T1 T2 :
若 T1 T2 :
d 2T 0 2 dr
d 2T 0 2 dr
向下凹
向上凸
单层圆筒壁，第三类边界条件，稳态导热
T
h1
Tf 1
T1 T2
第二层：q
第 i 层：q
Aki l (Ti Ti 1 ) Ti 1 Ti q '' i li ki
多层、第三类边条
T
Tf1 T1 h1
Tf 1 Tf 2 q n li 1 1 h1 A i 1 ki A h2 A
对流热阻
T2
T3
k1 L1 k2 k3 L 2 L3 T4 Tf2 h2 q
W W m
T1 T2 k1 T3 k2 T4 k3
T1 Tn 1 q' n ri 1 1 ln ri i 1 2 ki
T1
通过单位长度圆筒壁的热流量
Rt1
T2
Rt2 q
T3
Rt3
T4
多层圆筒壁
Tf 1 Tf 2 q' n ri 1 1 1 1 ln 2 h1 r1 i 1 2 k i ri 2 h2 rn 1
一维、稳态、无内热源、常物性：
d dT (r )0 dr dr
(a)
第一类边界条件：
r r1时 T T1 r r2时 T T2
对上述方程(a)积分两次:
第一次积分 第二次积分
dT r c1 dr
T c1 ln r c2
传热传质基本原理答案
传热传质基本原理答案
传热传质是指物质中热量和物质的传递过程。
它是由于不同温度或浓度的物质之间存在的热量和物质的梯度而发生的。
传热传质的基本原理包括三种传递方式：传导、对流和辐射。
传导是指热量或物质通过物体内部分子之间的碰撞传递。
当两个接触的物体温度不同时，高温物体的分子会传递热量到低温物体的分子，直到两个物体温度达到平衡。
传导的速率与物体的导热性质有关，导热性能越好，传导速率越快。
对流是指热量或物质通过流体运动传递。
当流体受到外界热源或冷源的加热或冷却时，流体会发生热胀冷缩，形成对流流动。
这种流动可分为自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是由密度差引起的，强制对流是通过外界力推动的。
辐射是指热量通过电磁波辐射传递。
所有物体都会以一定的方式发射热辐射，辐射的强度与物体的温度有关。
较高温度的物体会有较高的辐射能力，而辐射能量在空间中以光线的形式传播，可以通过真空传递。
传热传质的基本原理可以应用于各种工程领域，如热传导导热器、对流传热换热器和辐射加热设备等。
掌握这些基本原理，可以帮助人们更好地理解和设计传热传质系统，提高能量利用效率。
传热几传质学答案
第八章 热量传递的基本概念2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。
注：无对流换热3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。
答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例，大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。
4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。
解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为t xT A t dx dT AQ ∆∆-=-=λλ 873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(nt z y x q T=∂∂λ固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知C q T 032.127110342400=⨯⨯==∆-λδ=∆T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
（完整版）反应工程总复习题（答案）
（完整版）反应⼯程总复习题（答案）化学反应⼯程试题答案⼀、单选题：（共60⼩题，每题0.5分）1、化学反应⼯程是研究如下问题的学科：（A）A、化学反应器⼯程问题B、化⼯单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应⼯程研究的对象是：（A）A、化学反应器B、单元操作C、化⼯流程D、化学⼯艺3、连续操作的反应器的独⽴变量为（C）A、浓度B、反应时间C、反应器体积⼤⼩4、理想混合的间歇反应器的独⽴变量为（B）A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独⽴变量是：（C）A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A）A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（D）A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（D）A、流⼊量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A）A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某⼀操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C）A、移热速率⼤于放热速率B、移热速率⼩于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进⾏⼀级不可逆反应，最多可以有⼏个定常态操作点？（D）A、0B、1C、2D、3E、412、对于反应级数⼤于零的反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（C）A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于⾃催化反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成⽴的：（B ）A 、移热速率等于放热速率B 、移热速率⼤于放热速率C 、移热速率⼩于放热速率15、对于级数⼤于零的⾃催化反应，其动⼒学线（()A A x ~r 1-）⼀般存在⼀个极值，下述情况哪种容积效果最⾼？（D ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRD 、CSTR 串联PFR16、对于反应级数⼩于零的反应，下述情况哪种容积效果最⾼？（A ）A 、单釜CSTRB 、多釜CSTRC 、PFR17、对于绝热的放热反应，下述哪种操作⽅式的容积效果最⾼？（A ）A 、CSTR 串联PFRB 、最优循环⽐下操作的PFRC 、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（C ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定20、平推流反应器中进⾏恒温、恒压等分⼦⽓相反应时，空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？（A ）A 、总是相等B 、总是不相等C 、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器⼤⼩之间下述说法哪些正确？（B ）A 、与反应器⼤⼩有关B 、与反应器⼤⼩⽆关C 、不确定22、在对间歇反应器进⾏设计时，反应器体积⼤⼩与下述哪个因素有关？（B ）A 、反应时间B 、单位时间处理量C 、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差98.02=θσ，则反应器可近视为：（B ）A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得⽆因次⽅差02.02=θσ，则该反应器可近视为：A 、理想的平推流反应器B 、理想的全混流反应器C 、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当Bε过⼤时，会导致流体如下现象产⽣：（B）A、床层压降变⼤B、沟流现象C、床层热点26、采⽤平推流和全混流反应器进⾏任意级数的反应，若反应空时相等，则平推流反应器出⼝转化率与全混流反应器的出⼝转化率之间的⼤⼩关系：（C）A、总是⼤于B、总是⼩于C、不能确定27、若脉冲法测得⼀反应器存在流体质点停留时间分布，则：（C）A、⼀定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、若⽓固多相催化反应为内扩散过程所控制，可以通过下述哪种⽅法措施减⼩内扩散对反应速度的影响：（B）A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径29、若⽓固多相催化反应为外扩散过程所控制，可以通过下述哪种⽅法措施减⼩外扩散对反应速度的影响：（C）A、提⾼流体线速度B、减⼩催化剂的粒径C、增⼤线速度、D增⼤催化剂粒径30、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、提⾼流体线速度B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径31、若⽓固多相催化反应器内存在壁效应现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（C）A、增⼤催化剂粒径B、减⼩反应器直径C、增⼤反应器直径32、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（B）A、增⼤催化床层直径B、改善床层空隙率均⼀C、增⼤催化剂粒径33、当分⼦扩散的平均⾃由程⼤于催化剂微孔直径时，分⼦在微孔中的扩散为：（A）A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散34、当分⼦扩散的平均⾃由程⼩于催化剂微孔直径时，分⼦在微孔中的扩散为：（B）A、努森扩散B、分⼦扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与催化剂的颗粒直径有关，当颗粒直径增⼤时，内表⾯利⽤率：（B）A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利⽤系数η与反应温度有关，反应温度提⾼，内表⾯利⽤率：（A）A、增⼤B、减⼩C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，⾼温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，中温区交点具有如下特征：（B）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线⼀般有3个交点，低温区交点具有如下特征：（A）A、稳定的定常态B、⾮稳定的定常态C、不能确定是否稳定σ 0，则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲⽰踪法测得的实验数据计算得⽅差2θ为：（A）A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流；a、b、c、d代表四个操作点；L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线，则曲线L1代表的含义为：（B）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线42、如上图，曲线L2代表的含义为：（A）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线43、如上图，曲线L3代表的含义为：（C）A、平衡温度线B、最优温度线C、动⼒学曲线44、如上图，a点的转化率与d点的转化率之间的关系为：（B）A、x a>x dB、x aC、x a=x d45、如上图，b点与c点之间存在如下关系：（C）A 、x b >x cB 、x bC 、x b =x c46、理想平推流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度：（C ）A 、越⼤B 、越⼩D 、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多，则流体质点经过反应器后的离散程度：（B ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变D 、不确定48、移热速率⼤于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的：（B ）A 、充分条件B 、必要条件C 、充分必要条件49、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?：（B ）A 、提⾼线速度B 、提⾼床层空隙率C 、提⾼催化剂的⽐表⾯积50、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越⼤，则梯尔模型值越⼤，内扩散影响程度越则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变51、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若球形催化剂颗粒半径越⼤，催化剂颗粒的有效系数则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变52、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若反应物在粒内有效扩散系数越⼤，催化剂颗粒的有效系数则：（A ）A 、越⼤B 、越⼩C 、不变53、球形催化剂进⾏⼀级不可逆反应，可以⽤梯尔模数值（ev s D k R =φ）的⼤⼩来判断内扩散的影响程度，若所进⾏的化学反应速率越快，催化剂颗粒的有效利⽤系数则：（B ）A 、越⼤B 、越⼩54、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种说法是合理的：（B ）A 、返混程度⼤的优于返混程度⼩的B 、返混程度⼤的劣于返混程度⼩的C 、相同55、在⼀定温度下达到定常态的⽓固多相催化反应，粒外扩散速率总是粒内化学反应速率：（C）A、⼤于B、⼩于C、等于56、对于多段绝热固定床反应器，采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了（A）A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、若⽓固多相催化反应速率被内扩散所控制，则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为：（C）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS58、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制，则反应物⽓相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表⾯浓度C AS之间的关系为：（A）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AG等于C AS59、可逆放热反应的x-T曲线如图所⽰，在图中A-H各点中：反应速率为零的点为：（A）（A）A和B和C （B）D和E和F （C）G和H60、如上图，在D、E、F三点中，反应速率由⼤到⼩的顺序为：（A）（A）D>E>F （B）D⼆、多选题（共20⼩题，每题1分）1、⼀个反应器的特性⼀般从如下哪⼏个⽅⾯进⾏描述？（BCE）A、体积⼤⼩B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括：（BC ）A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时，下列哪些说法是正确的：（BC ）A 、参数随时间变化B 、参数随空间变化C 、累积量为零D 、累积量不为零4、在对间歇反应器进⾏物料衡算时，下⾯哪些量为零：（AB ）A 、流⼊量B 、流出量C 、反应量D 、累积量5、全混流反应器CSTR 的特点包括：（AC ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度最⼩C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为时间6、平推流PFR 反应器的特点包括：（BD ）A 、瞬间理想混合B 、返混程度为零C 、出⼝物料参数与器内相同D 、独⽴变量为空间7、其⼀级不可逆反应在CSTR 中进⾏时可能有1⾄3个定常态操作点，则稳定的操作点可能有⼏个？（ABC ）A 、没有B 、1个C 、2个D 、3个8、可以通过下述何种⽅式来有效消除固定床反应器的壁效应现象：（BC ）A 、增⼤催化剂颗粒粒径B 、减少催化剂颗粒粒径C 、增⼤反应器直径D 、提⾼反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当B ε过⼤或床层填充不匀时，会导致流体产⽣：（ABC ）A 、沟流现象B 、短路流C 、壁效应D 、床层热点10、若⽓固多相催化反应器内存在沟流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（AB ）A 、减⼩催化剂粒径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤反应器直径11、若⽓固多相催化反应器内存在短路流现象，可以通过下述哪种措施加以改良：（AB ）A 、增⼤催化床层直径B 、改善床层空隙率均⼀C 、增⼤催化剂粒径12、⽓固多相催化反应本征动⼒学的推导⼀般涉及到下列哪些项？（ACD ）A 、表⾯吸附B 、内扩散C 、表⾯反应D 、表⾯脱附E 、外扩散13、可以通过下述的哪种⽅法减⼩固定催化床反应器床层阻⼒降P ?：（BC ）A、提⾼流体线速度B、减少流体线速率C、提⾼床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出⼝转化率时可采⽤NANNkx+-=τ111公式进⾏计算，该公式必须满⾜三个条件，它们是：（ABD）A、各釜温度⼀致B、各釜体积相同C、⼀级可逆反应D、⼀级不可逆反应15、如图所⽰ABC为某可逆放热⽓-固相催化反应的平衡曲线，DEF为最佳温度曲线，则反应速度为零的点包括：（be）a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反应器，采⽤段间换热装置的⽬的主要是为了：（AB）A、消除轴向温度梯度B、提⾼反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提⾼级数相对较⾼的主反应的选择性，在反应器选型时，下列哪种做法是合理的：（BC）A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提⾼⽓固多相催化反应催化剂的有效利⽤系数的⽅法包括如下哪⼏项？（ACD）A、提⾼反应温度B、增⼤催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若⽓固多相催化反应速率被外扩散所控制，且所进⾏的催化反应为快反应，C AG代表主体浓度，C AS代表催化剂颗粒外表⾯浓度，下⾯的哪⼏项是合理存在的？（AC）A、C AG⼤于C ASB、C AG⼩于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选⽤的反应器包括：（ABD）A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题（共20⼩题，每题0.5分）1、装置结构、尺⼨、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从⽽改变反应的动⼒学特性。
传热和传质基本原理习题详解
传热和传质基本原理习题详解传热和传质是热力学的重要内容，其中传热是指热量的传递，而传质是指物质的传递。
在具体应用中，这两个过程经常同时发生。
下面是一些关于传热和传质基本原理的习题及其详解：传热习题：1. 一个铁锅的底部在火上加热，温度逐渐升高。
画出热量从火源传递到铁锅中的示意图，并简要解释热量传递的方式。
解答：示意图应该包括火源、热量传递的路径以及铁锅。
热量传递的方式主要有三种：传导、对流和辐射。
- 传导：铁锅底部与火源直接接触，热量通过铁的传导逐渐向上传递。
- 对流：热的气体或液体从火源周围层流动到铁锅，将热量传递到锅中其他部分。
- 辐射：火源释放出的热辐射能够直接穿过空气传递到锅底。
2. 太阳能作为一种可再生能源，是地球上最重要的能量来源之一。
简要解释太阳光的热量是如何通过辐射传递到地球上的。
解答：太阳光通过辐射传递热量到地球上。
太阳发出的光包含多种频率的电磁波，其中包括可见光和红外线。
云层、大气和地表会吸收部分太阳光，然后释放出热辐射。
这些热辐射会向地球表面传递，使地表温度升高。
传质习题：1. 在冬天，房间里的空气冷而干燥，而在夏天，室外空气炎热多湿。
解释冬夏两季空气湿度变化的原因。
解答：冬季室内空气的湿度相对较低是因为冷空气无法含有大量水汽，且室内加热会降低空气的相对湿度。
而夏季室外空气湿度较高是因为高温使空气可以吸收更多的水汽。
2. 在植物叶片的气孔上，液态水可以通过蒸腾作用转化为气态水蒸气，并释放到大气中。
简要解释为什么液态水可以“跳过”气态而直接转化为气体。
解答：液态水直接转化为气体并释放到大气中是因为在植物叶片的气孔内部，存在着气相和液相之间的蒸汽压差。
当液态水的蒸汽压超过空气中的水蒸气压时，液态水会蒸发成气态水蒸气。
这种蒸发过程称为蒸腾作用。
传热与传质学第十四章 对流传质
(三)卡门类比
卡门假定紊流流动是由层流底层、过 渡层和紊流核心组成的，从而导得质量传 递的卡门类比为： j Re Sc M Sh ( 14 15 ) 1 5 Sc 1 5j Sc 1 ln M 6 当Sc=1时，变为雷诺类比式（14-13）。
cf:边界层动量传递的摩擦阻力系数。
St= α/（ρu∞cp)= cf/2=jM
(14-12)
St= α/（ρu∞cp)= cf/2=jM (14-12) jM称为动量传递的j因子 jM = cf/2 jH称为热量传递的j因子 jH = St= α/（ρu∞cp) 同理，在Sc=1时用质量传递和动量传递进行 类比可以得到： jD StD=kc/ u∞ = cf/2=jM (14-13) jD称为质量传递的j因子 jD = StD=kc/ u∞ 在Pr=1和Sc=1的情况下有： St=StD =jM = cf/2
传质膜系数kc
• 传质膜系数kc是这两种作用的综合指标。 • 影响对流传质的因素 ( 类似前面的对流换热）：
如流动原因、流动状态、流体物性、壁面几 何参数等都会影响对流传质过程，由此可见它 是一个比较复杂的物理现象。
对流传质研究方法
• 三传（动量、热量、质量）类比法 • 目的：cf α和 kc的关系
在紊流中总切应力可表示成： τ＝τl－τt （14-7） 式中τl——层流切应力，即μdu/dy； τt ——紊流切应力。
引入普朗特混合长度假说可以证明：
t
' ' uyux
du l dy EM dy 紊流动量扩散系数
2 du
2
du EM l dy
NH
O 2
机械工程中的传热学和传质学
机械工程中的传热学和传质学机械工程是一门涉及多个学科的工程学科，其中传热学和传质学是非常重要的部分。
传热学和传质学是研究热量、质量在流体中传递的学科，它们本质上都是关于流动的问题。
在机械工程中，掌握传热学和传质学的基本理论和实际应用，可以帮助我们进行系统的流体优化设计，提高机械系统的效率。
一、传热学传热学研究的是热量在流体中的传递现象，常见的传热方式有导热、对流热传和辐射传热。
在机械工程中，传热学的应用涉及许多领域，如汽车发动机中的散热问题、空调系统中的制冷问题、核反应堆中的冷却问题等。
1. 导热导热是指热量在固体内部的传递。
固体内部分子的热运动会把热量传导到邻近分子中，从而使固体内部热量传递。
在机械工程中，导热的应用范围广泛，例如发动机缸体和头部冷却塞、汽车排气管材料的选择、材料密度与切削温度的关系等。
2. 对流热传对流热传是指热量通过流体运动传递。
在机械工程中的常见应用有热管、冷却塞、洛伦兹力、湍流热传等。
例如，汽车散热系統中的水泵就是带动循环流体，并将热量传递到散热器中的常见方法。
3. 辐射传热辐射传热是指热量通过热辐射传递——产生热辐射的物体向周围传递能量。
在辐射传热中，其传热速度不受介质粒子的运动情况影响，因此它通常被用于真空中的传热——例如对于被广泛应用于热控制的卫星，便需要考虑机身与其环境的热交换问题的辐射传热。
二、传质学传质学研究的是物质在流体中的传递现象，主要是指质量传递在流体中迁移、分布、扩散等过程。
在机械工程中的传质学应用范围也非常广泛，例如化学反应过程中的催化剂的传质问题和过滤器中的物质传递问题等。
1. 扩散扩散是指物质由浓度高的地方向浓度低的地方自发移动的过程，扩散是由分子的热运动所引起的。
在机械工程中，扩散的应用包括油、气体和其他化学物质在管道中的运输，以及应用于涂料和塑料製造中。
2. 对流传质对流传质是指物质在流体中通过流体运动而被迫传输的现象。
在机械工程中，对流传质十分常见，例如通过向液体中注入小颗粒，均能够实现分布均匀的对流混合。
传热几传质学答案
第八章 热量传递的基本概念2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。
注：无对流换热3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。
答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例，大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。
4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。
解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为t xT A t dx dT AQ ∆∆-=-=λλ 873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(nt z y x q T=∂∂λ固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知C q T 032.127110342400=⨯⨯==∆-λδ=∆T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
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第八章 热量传递的基本概念2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。
注：无对流换热3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。
答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例，大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。
4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。
解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为t xT A t dx dT AQ ∆∆-=-=λλ 873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(nt z y x q T=∂∂λ固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知C q T 032.127110342400=⨯⨯==∆-λδ=∆T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
为使墙的每平方米热损失不超过1500W ，在外侧表面覆盖了一层λ为0.1 W/(m·℃)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温 度分布750 ℃和55 ℃，试确定隔热层的厚度。
解：由多层壁平板导热热流密度计算公式（9-14）知每平方米墙的热损失为1500221121≤--λλT T15001.03.102.0557502≤+-δ得mm 8.442≥δ6. 冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm 和170mm ，管外覆盖厚度为80mm 的石棉隔热层，管壁和石棉的热导率分别为λ1=58.2W/(m ℃)，λ2=0.116W/(m ℃)。
已知管道内表面温度为240 ℃ ，石棉层表面温度为40 ℃ ，求每米长管道的热损失。
解：由多层壁圆管道导热热流量公式（9-22）知C T o2401=,2.58,33.0,17.0,16.0,40132103=====λm d m d m d C T 116.02=λ所以每米长管道的热损失为m w l l d d l d d l T T ln n nn /6.219718.5001.020014.32116.017.033.02.5816.017.0)40240(14.32)(222311231=+⨯⨯=+-⨯⨯=+-=λλπφ7．解：查表,00019.01.2-+=t λ已知C C C t m mm 000975)3001650(21,37.0370=+===-δ 2/07.833837.028525.2)3001650(,285525.297500019.01.2m w T q =⨯-=∆==⨯+=δλλ8. 外径为100mm 的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为20Kg/m 3的超细玻璃棉毡，已知蒸汽管外壁温度为400℃，要求隔热层外壁温度不超过50℃，而每米长管道散热量小于163W ，试确定隔热层的厚度。
解：已知.163,50,1.0,400211w LC t m d C t oo <≤==θ查附录C 知超细玻璃棉毡热导率C t t o 225250400,08475.000023.0033.0=+==+=λ 由圆筒壁热流量计算公式（9-20）知：163)1.0()50400(08475.014.32)(2212<-⨯⨯⨯=∆=d l d d l T lQ n n πλ得 314.02=d而=2d δ21+d 得出 m d d 107.0)1.0314.0(21)(2112=-=-=δ 9.解：UI m mm w 0375.05.37275150,845.1123.015==-==⨯==δφ 356.0)3.478.52(15.0075.014.30375.0845.121=-⨯⨯⨯⨯=∆=Td d πφδλ10. 在如图9-5所示的三层平壁的稳态导热中，已测的t 1,t 2,t 3及t 4分别为600℃，500℃，200℃及100℃，试求各层热阻的比例 解：根据热阻定义可知,qT R t ∆==λδ而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为 ∴ )(:)(:)(::433221321t t t t t t R R R t t t ---==100：300：100 =1：3：111．题略解：（参考例9-6）4579.03600*120*10*69.025.026≈==-atx N查表46622.0)(=N erf ，代入式得)()(0N erf T T T T w w -+=[]46622.0*)1037293(1037-+=k 3.709≈k 12．液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660℃，铜1083℃）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。
试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题为讨论题，砂型的蓄热系数反映的是材料的蓄热能力，综合反映材料蓄热和导热能力的物理量，取决于材料的热物性ρλc b =。
ρλc b =两个砂型材料相同，它们的热导率λ和比热容c 及紧实度都相同，故两个砂型的蓄热系数一样大。
注：铸型的蓄热系数与所选造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度及冷铁等因素有关！考虑温度影响时，浇注纯铜时由于温度较纯铝的高，砂型的热导率会增大，比热和密度基本不变，从而使得砂型蓄热系数会有所增大13．试求高0.3m ，宽0.6m 且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。
已知：铜柱体的初始温度为20℃，炉温1020℃，表面传热系数a=232.6W/（m 2·℃），λ=34.9W/（m·℃）,c=0.198KJ/（Kg·℃），ρ=780Kg/m 3。
解：此题为二维非稳态导热问题，参考例9.8 ，可看成两块无限大平板导热求解，铜柱中心温度最低，以其为原点，以两块平板法线方向为坐标轴，分别为x ，y 轴。
则有： 热扩散率5310*26.27800*10*198.09.34-≈==ρλc a ㎡/s999.19.343.0*6.232)(1≈==λαδx Bi 904.0)3.0(3600*10*26.2)(24210≈==-δatF x9997.09.3415.0*6.232)(2≈==λαδy Bi 62.3)15.0(3600*10*26.2)(25220≈==-δatF y 查9-14得，45.0)(0=x m θθ，08.0)(0=y m θθ钢镜中心的过余温度准则为036.008.0*45.0)()()(00===y m x m m θθθθθθ 中心温度为f m T T +=0036.0θ=0.036*（293-1293）+1293=1257k=984℃15．一含碳量W c ≈0.5%的曲轴，加热到600℃后置于20℃的空气中回火。
曲轴的质量为7.84Kg ，表面积为870cm 2，比热容为418.7J/(Kg·℃),密度为7840Kg/m 3，热导率为42W/(m·℃)，冷却过程的平均表面传热系数取为29.1W/(m 2·℃)，问曲轴中心冷却到30℃所经历的时间。
（原题有误）解：当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，近似认为固体内部的温度t 仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。
通常，当毕奥数Bi<0.1M 时，采用集总参数法求解温度响应误差不大。
对于无限大平板M=1，无限长圆柱M=1/2，球体M=1/3。
特性尺度为δ=V/F 。
05.021*1.01.0007.010*870*0.42784084.7*1.29)(4==<≈==-M F V Bi v λα经上述验算本题可以采用此方法计算温度随时间的依变关系。
参阅杨世铭编《传热学》第二版，P105-106,公式（3-29）τραθθcVFff e t t t t -=--=00 其中F 为表面积， α为传热系数， τ 为时间，t f 为流体温度， V 为体积。
代入数据得：τ7.418*84.710*870*1.294206002030--=--e⇒τ410*712.7581--=e ⇒τ410*712.7581ln --=⇒5265=τs第十章 对流换热1. 某窖炉侧墙高3m ，总长12m ，炉墙外壁温t w =170℃。
已知周围空气温度t f =30℃，试求此侧墙的自然对流散热量（热流量）（注：原答案计算结果有误，已改正。
） 解：定性温度1002301702t t t f w =+=+=）（）（℃ 定性温度下空气的物理参数：.w.m 1021.3-12-⨯=λ℃1- ，1261013.23--⨯=s m v ，688.0=r P特征尺寸为墙高 h=3m .则：91126323101028.1688.0)1013.23()100273(3)30170(81.9g r r 〉⨯=⨯⨯⨯+⨯-⨯=∇=-TvTlP G故 为 湍 流。
查表10-2，得 10.0c = ， 31n =Cm w39.531021.3504H u 5041028.11.0c u 223111nr r ︒-=⨯⨯===⨯⨯==∴λαN P G N ）（）（w 10*72.23017012339.5t t 4f w =-⨯⨯⨯=-=）（）（A αφ2. 一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却。
试问：从加速冷却的目的出发，柱体应水平还是竖直放置（辐射散热相同）？试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比（均为层流）解：在开始冷却的瞬间，可以设初始温度为壁温，因而两种情形下壁面温度相同。