第四章传热习题教学文案
第四章 传热化工原理课件(包含所有考点)
t1
热传导热阻
令 dQ 0 dr0
对流传热热阻
t 2 tf
dQ 当r0 时， 0 dr0 故 Q 有极大值 dQ 当r0 时， 0 dr0 只有 r 时 ，增加保温层的厚度 0
才能使热损失减少
则 r0 ------临界半径 rc
15
4.2 热传导
假设：层与层之间接触良好，两个接触表面具有相 同的温度。
特点：通过每一层的 常数或q 常数 Q 推动力 热阻 三层平壁的热传导速率 方程式： Q qS t 2 t3 t3 t 4 t1 t 2 Q b1 λ1S b2 λ2 S b3 λ3 S t1 t 4
空气自 然对流 5~25 气体强 制对流 20~100 水自然 对流 20~1000 水强制对流 水蒸汽冷凝 有机蒸汽 冷凝 1000~15000 5000~15000 500~2000 水沸腾
2500~25000
24
4.3 对流传热概述
5、保温层的临界厚度
t1 t f 总推动力 Q ln r0 r1 1 总热阻 2L 2Lr0
Q
rc
r0
25
4.3 对流传热概述
6、对流传热机理
对流传热的温度分布情况图
26
4.3 对流传热概述
（一） 对流传热分析 1) 对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的， 它和流体的流动状况密切相关。
2) 流体层流内层中的传热：流体流动过程中，由于 有层流内层的存在，在层流内层中流体是分层流动 的，相邻层间没有流体的宏观流动，因此在垂直于 流体流动方向上不存在热对流，该方向上的传热仅 为热传导，由于流体的导热系数较低，故该层的热 阻较大，即温度梯度较大。
化工原理-第四章-传热
d12
d1
4 d2 d1
入口效应修正 在管进口段，流动尚未充分发展，传热边界层较
薄，给热系数较大，对于l d1 60 的换热管，应考虑进口段对给 热系数的增加效应。故将所得α乘以修正系数：
l
1 d l
0.7
弯管修正 流体流过弯曲管道或螺旋管时，会引起二次环流而强
化传热，给热系数应乘以一个大于1的修正系数：
水和甘油：T ↗ ↗ 一般液体： T ↗ ↘ 纯液体＞溶液
气体的导热系数：
T ↗ ↗ P ↗ 变化小 极高P ↗ ↗
气体导热系数小，保温材料之所以保温一般是材料中空 隙充有气体。
18
三、平壁的稳态热传导
1.单层平壁的热传导
t1 t2
b
t Q t1
t2
0 bx
b：平均壁厚，m； t：温度差，oC；
4
❖ 一、传热过程的应用
物料的加热与冷却 热量与冷量的回收利用 设备与管路的保温
❖ 二、热传递的三种基本方式
热传导 热对流 热辐射
5
1. 热传导（又称导热）
热量从高温物体传向低温物体或从物体内部高温部 分向低温部分传递。
特点：物体各部分不发生相对位移，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。
8
3. 热辐射
因热的原因而产生的电磁波在空间的传递， 称为热辐射。
热辐射的特点：
①不需要任何介质，可以在真空中传播；
②不仅有能量的传递，而且还有能量形式 的转移；
③任何物体只要在热力学温度零度以上， 都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高时， 热辐射才能成为主要的传热方式。
9
二、间壁传热与速率方程
41
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：
传热学第4章热传导问题的数值解法重点习题
t1 t5 y t9 t5 x t 6 t5 1 y xy yh t5 t f 0 y 2 x 2 节点 5： y 2 ； t 2 t6 t7 t6 t10 t5 t5 t 6 x y x y xy 0 y x y x 节点、一等截面直肋，高 H,厚 ，肋根温度为 t 0 ，流体温度为 t f ，表 面传热系数为 h,肋片导热系数为 。将它均分成 4 个节点（见附图） ， 并对肋端为绝热及为对流边界条件（h 同侧面）的两种情况列出节点 2 ， 3 ， 4 的 离 散 方 程 式 。 设
节点 2： 节点 3：
t3 t 2
x
2hx t2 t f 0 2hx t3 t f 0
t 2 t3
x
t 4 t3
x x
； ；
t3 t 4
节点 4：肋端绝热 肋端对流
0 0 0 由此解得：肋端绝热 t2 92.2 C ， t3 87.7 C ， t4 86.2 C ；
肋端对流 t2 91.5 C ， t3 86.2 C ， t4 83.8 C 。 肋端对流换热的条件使肋端温度更接近于流体温度。
0 0 0
传热学第4章热传导问题的数值解法重点习题数值传热学传热学课后习题答案数值传热学答案数值传热学第二版答案数值传热学陶文铨数值传热学第二版pdf传热学习题解答数值传热学pdf传热学课后习题
第 4 章热传导问题的数值解法
一般性数值计算
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
2 H=45cm, 10mm, h 50W /(m .K ) , =50W/(m.K), t 0 100 ℃， t f 20 ℃， 计算节点 2，3，4 的温度（对于肋端的两种边界条件） 。
化工原理第四章--传热
2021/6/7
5
三、两流体通过间壁换热
1、间壁式换热器
2、两流体通过间壁的传热过程
（1）热流体以对流方式将热量传递到间壁的一侧壁面
（2）热量从间壁的一侧壁面以导热方式传递到另一侧 壁面 （3）最后以对流方式将热量从壁面传给冷流体
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6
四、传热过程
（一）传热速率 可用两种方式表示：
（1）热流量Q：
圆管：d
非圆管：de 垂直管或板：L
（4）流体类型和相变情况
液体，气体，水蒸气； 牛顿型流体，非牛顿型流体；
有无相变化
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三、对流传热的特征数关系式
目的： 将影响α的众多因素组合为若干个无因次数群，
再用实验数据确定他们之间的关系，得到不同条件 下计算α的经验关联式。
f (u, l, , , , c p , gt )
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（2）流体的（物理）性质
对α影响较大的有： ρ、μ、cp、λ 、β。
确定这些物性的温度称作定性温度。
一般用流体主体的平均温度作为定性温度：
t t1 t2 2
t1——流体进口温度 t2——流体出口温度
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（3）传热表面的几何因素
传热表面的形状，排列，放置方式，管径，管长， 板高等。其中对传热影响最大的因素称作特征尺寸，
du du
dy
dr
（此处的类似是指非同类过程之间的相似性）
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二、热导率
物质的物理性质之一
表征物质的导热能力， λ越大，导热性能越好。 影响因素： 物质种类、环境温度等
（1） 固体导热系数 λ的数量级（W/m·℃）：金属：10~102
师范类《化工基础》PPT课件 第四章传热过程习题解答
1 1 0 . 0 1 2 5 1 l n 2 0 0 00 . 0 1 15 0 0 . 0 1 1 1 5 0 0 00 . 0 1 2 5 1 1 0 . 0 1 1 1 0 . 0 1 2 5 1 l n l n 2 0 0 00 . 0 1 01 0 . 0 1 05 0 0 . 0 1 1 1 5 0 0 00 . 0 1 2 5
10121416182125化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题10wm1015wm109wm109150607001500240150208绝热砖的厚度要大于0208m化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题45wm1015wm1005wm1314120300128lnlnln450042015004800500884900048120ln31445004212000211998化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题490008811998ln3140150048119983153884538650048ln120ln12000211998314450042314120303865lnlnlnln4500420050048015008838650088ln11998ln11998746145373140050048314120300128ln0150048化工基础化工基础collegematerialscollegematerials2011410第四章习题0180mt15020130忽略蒸汽一侧和管壁的热阻就只考虑石棉层和空气一侧的热阻
℃
既热流体的出口温度为64.4 ℃.
化工原理课程课件PPT之第四章传热
t1 tn1
n
Ri
i 1
t1 tn1 n bi
i1 i S
各层的温 差分布？
多层平壁导热是一种串联的导热过程，串联导热过程
的推动力为各分过程温度差之和，即总温度差，总热阻为
各分过程热阻之和，也就是串联热阻叠加原则。
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本科生课程 化工原理
第四章 传热
16
3、接触热阻
若以R0′表示单位传热面的接触热阻，
通过两层平壁的热通量变为 ：
q t1 t3
b1
1
R0'
b2
2
影响因素：
接触材料的种类及硬度，
接触面的粗糙程度，
接触面的压紧力，
空隙内的流体性质。
接触热阻一般通过实验测定或凭经验估计
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本科生课程 化工原理
第四章 传热
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§4.2.4 圆筒壁的稳定热传导
1、单层圆筒壁的热传导
仿照平壁热传导公
2
三、传热速率与热通量
传热速率（热流量 ）Q 单位时间内通过传热面的热量，单位为W。
热通量（又称为热流密度或传热速度）q 单位传热面积的传热速率，单位为W/m2 。
传热速率与热通量的关系为 q dQ dS
传热温差以△t 表示（℃），热阻以R或R′表示 （℃/W）或 （m2·℃/W）
天津商业大学
t2 b2
t2 R2
2S
3S
t3
t4 b3
t3 b3
t3 R3
3S
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第四章 传热
假定条件
15
t1 QR1 , t2 QR2, t3 QR3
Q t1 t2 t3 R1 R2 R3
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·℃) 。
传热学课件第四章 导热问题数值解法基础
i , j
t x
t i 1 , j t i , j x
0 x
2.一阶导级的向后差分表达式：舍去<2>式△x2后各项，则有：
i , j
t x
t i , j t i 1 , j x
0 x
第一节 建立离散方程的方法
二、泰勒级数展开法（有限差分法）
k 2 k 1
对 流 h t f t1 A
k k
显式
△x
C.内能增量△u：
u c
x 2
A t1
k
k 1
t1 /
k
△x/2
k hx
据热平衡A+B=C并整理得：
k f
t 2 t1
k
t
t1
k
1 2
c
x
2
t1
k 1
LP
△y
t i 1 , j t i , j x
t i , j 1 t i , j y
y 2
x 2
1
BP
1
x 2
y 2
EP h t f t i , j
△x
1
FP h t f t i , j
t x
t
2
2
x i , j 2!
2
t x
3
x i , j 3!
3
3.一阶导级的中心差分表达式：<1>-<2>式且忽略后项，则有：
i , j
t x
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。
电子教案与课件：化工原理上册 第四章-传热(第五次课)-new
当冷、热流体均为单纯相变，则整个换热过程热流体的 温度保持为T，冷流体的温度保持为t，积分式可写为：
dQ K(T t) dA
积分得 Q K(T t)A
（2）变温传热（逆流、并流、错流、折流）
2
1
1
2
2
并流
逆流
错流
图 换热器中流体流向示意图
T1
t2
T1
T2
t1
t
1
图 两侧流体变温时的温度变化
在换热器的传热量Q及总传热系数K值相同的条件下，采用 逆流操作，可以节省传热面积，而且可以节省加热介质或冷却 介质的用量。在生产中的换热器多采用逆流操作。
（2）错流、折流传热的平均传热温差
先按逆流算，然后乘以校正系数
tm t tm
t f (P, R)
P t2 t1 T1 t1
R T2 T1 t2 t1
1 1 di bdi
Ki hi hodo dm
Km
dm
1 b
dm
hidi hodo
2.3 污垢热阻
在计算总传热系数K时，污垢热阻一般不能忽视，若管壁内、 外侧表面上的热阻分别为Rsi及Rso时，则有
1 Ko
do hi d i
Rsi
do di
bdo
dm
Rso
1
ho
当传热面为平壁或薄管壁时，di、do、dm近似相等，则有
二、传热速率基本方程
2.1 总传热速率微分方程 2.2 总传热系数K
1、K的计算式 2、污垢热阻 3、总热阻计算式的简化 4、控制热阻的概念 5、一些总传热系数的数值范围 2.3 总传热速率方程与平均传热温差
2.1 总传热速率微分方程
化工原理答案传热定稿版
化工原理答案传热HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】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0.16W/(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=0.043 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=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℃。
第四章-传热(第六次课)-new
先按逆流算，然后乘以校正系数
tm t tm
t f (P, R)
P t2 t1 T1 t1
R T2 T1 t2 t1
2 壁温的计算
对稳定传热过程
Q h1 A1(T Tw ) b Am (Tw tw ) h2 A2 (tw t) KAtm
(NTU )c
t2 dt t1 T t
A KdA 0 qm,ccp,c
（传热单元数）
t2 dt KA Kndl
t1 T t qm,cc p,c qm,cc p,c
可得
A qm,ccp,c t2 dt
K t1 T t
l qm,ccp,c
Knd
t2 t1
dt T t
Байду номын сангаас
Hc (NTU
T ' 155 .4C 2
t' 49.6C m
三、 传热计算中的传热效率法
传热效率法又称传热单元法。
3.1 传热效率的定义
实际的传热量 Q 最大限度的传热量 Qmax
Q qm,hc p,h (T1 T2 ) qm,cc p,c (t2 t1 )
Qmax (qmc p )min (T1 t1 )
t1)
将
tm
Q KA
代入上式整理得：
T2 t2 T1 t1
exp
KA( T1
T2 Q
t2
Q
t1
)
T2 t2 T1 t1
exp
KA(
T1
T2 Q
t2 Q
t1
)
Q qm,hcp,h (T1 T2)
Q qm,ccp,c (t2 t1)
推出
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第四章填空题:1、传热的基本方式有 、 和 三种。
2、导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。
3、各种物体的导热系数大小顺序为 。
4、在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。
5、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有 、 、 和 四种。
6、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe 0.8Pr n公式中，n 是为校正 的影响。
当流体被加热时，n 取 ，被冷却时n 取 。
7、某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是 。
8、当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为：10111αα+=K 此时若10αα<<，则有 。
9、努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。
10、蒸汽冷凝有 和 两种方式。
11、总传热系数的倒数K1代表 ，提高K 值的关键是 。
12、在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走 程，而总传热系数K 接近于 的对流传热系数13、在管壳式换热器中，当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。
其基本形式有 、 和 。
14、写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。
选择题：1、两流体可作严格逆流的换热器是( )A 板翅式换热器B U 型管式列管换热器C 浮头式列管换热器D 套管式换热器2、管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如0αα>>i ),为有效提高K 值，关键在于（ ） A 提高i α B 提高0αC 减小垢层热阻D 提高管内流体流量3、双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温度差为1t ∆和2t ∆，若1t ∆>2t ∆，则1λ和2λ的关系为（ ） A 1λ<2λ B 1λ>2λ C 1λ=2λ D 无法确定4、空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ15、对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（）A 两流体的温度差B 流体与壁面（或反之）间的温度差C 同一流体的温度差D 流体的速度差6、计算液体无相变时在圆直管内对流传热系数，若可采用公式nr p Nu 8.0Re 023.0=,式中指数n 为（ ）A 0.4B 0.3C 被加热时为0.4，被冷却时为0.3D 被加热时为0.3，被冷却时0.4 7、水在无相变时在原直管中强制湍流，对流传热系数i α为1000W/（m 2.℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则i α为（ ） A 2000 B 1741 C 不变 D 5008、对间壁两侧流体一侧恒温,另一侧变温的传热过程,逆流和并流时m t ∆大小为( )A 逆m t ∆>并m t ∆B 逆m t ∆<并m t ∆C 逆m t ∆=并m t ∆D 无法确定判断题：1、保温材料应采用导热系数小的材料制作( )2、管壳式换热器的传热面积既是管子截面积,可按照24i d n S π=来计算( )3、在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（ ）4、导热系数λ，对流传热系数α及总传热系数K 都是表征物质性能的参数（）5、对于符合121)11(-+≈ααK 情况来说,若21αα<<时,要提高K 值时则主要用提高1α的值（ ）6、换热器应采用导热系数大的材料来制造（ ）7、管壳式换热器设计时，腐蚀性的流体宜走管程（ ），而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程（ ）计算题：1、某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，()℃./4.11m W =λ，mm b 2301=；中间是保温砖，()℃./15.02m W =λ，mm b 1152=；最外层是建筑砖，()℃./8.03m W =λ，mm b 2303=。
今测得其内壁温度℃9001=t ，外壁温度℃804=t 。
求（1）通过炉墙单位面积的热损失2/m W 。
（2）各层的温差。
（3）各层接触面的温度。
（假设各层接触良好）2、在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。
热水流量为2000h Kg /，进口温度为80℃，冷水流量为3000h Kg /,进口温度为10℃，热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为4.187()℃//Kg KJ 。
求（1）若要求将冷水加热到30℃，此时并流和逆流的平均温度差m t ∆。
（2）若要将冷水加入到40℃，采用并流能否完成任务？（计算后说明）3、有一列管换热器由Φ25×2.5mm ，长为3m 的60根钢管组成。
热水走管内，其进、出口温度分别为70℃和30℃；冷水走管间，其进、出口温度分别为20℃和40℃，冷水流量为1.2 Kg/s 。
两流体作逆流流动，假设热水和冷水的平均比热容均为4.2 KJ/（Kg·℃），换热器的热损失可略。
求：总传热系数K 0。
4、某列管换热器由Φ25×2.5mm 的钢管组成。
热空气流经管程，冷却水在管外与空气逆流流动。
已知管内空气一侧的αi 为50 W/（m 2·℃），污垢热阻R si 为0.5×10-3（m 2·℃）/ W ；水侧的α0为1000 W/（m 2·℃），污垢热阻R so 为0.2×10-3（m 2·℃）/ W 。
⑴求基于管外表面积的总传热系数K 0⑵若管壁和污垢热阻可略①将αi 提高一倍②将α0提高一倍，分别计算K 0值。
5、某列管式冷凝器的列管直径为Φ25×2.5mm 。
管内通冷却水，流量为2.5Kg/s 。
在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20℃和30℃。
使用一段时间后，由于生成垢层，在冷却水进口温度和流量不变得情况下，冷水出口温度降为26℃。
已知换热器的传热面积S 0为16.5m 2，有机蒸汽的冷凝温度为80℃（有机蒸汽在管外冷凝），求水垢层的热阻。
6、某列管式换热器由多根Φ25×2.5mm 的钢管所组成。
某液体走管内，由20℃加热到55℃，其流量为15吨/时，流速为0.5m/s ，比热容为1.76KJ/（Kg·℃），密度为858 Kg/m 3。
加热剂为130℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。
已知基于外表面积的总传热系数K 0为774K/（m 2·℃）。
求⑴此换热器所需管数n 。
⑵单管长度L 。
答案：1、热传导 热对流 热辐射 2、单位温度梯度下的热传导通量，W/(m ﹒℃) 3、金属λ﹥非金属固体λ﹥液体λ﹥气体λ。
4、滞流内层 对流传热5、并流 逆流 错流 折流6、热流方向、0.4 、0.37、传热壁面上形成污垢、产生附加热阻、使K 值下降。
8、0α≈K （1分）9、对流传热系数 、λαl Nu =、物性影响、 λμP C =Pr10、膜状冷凝，滴状冷凝11、间壁两侧流体间传热的总热阻、设法减小起决定作用的分热阻 12、管 ， 原油13、50℃ 、带补偿圈的固定管极式 、U 型管式 、浮头式 14、套管式、管壳式、平板式、翅片管式 选择题：1、D2、B3、A4、B5、B6、C7、B8、C 判断题： 1、√ 2、× 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、√ 8、√9、√、√ 计算题：1、解：设2t 为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。
3t 为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。
（1） 由多层平壁定态热传导公式可以导出q ：233221141673288.0767.0164.08208.023.015.0115.04.123.080900mW b b b t t S Q q =++=++-=++-==λλλ（3分）（2）1t ∆、2t ∆、3t ∆分别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。
因是多层平壁的定态热传导，故q q q q ===321（1分）由111λb t q ∆=可得，℃6.1104.123.0673111=⨯==∆λb qt （1分）℃0.51615.0115.0673.222=⨯==∆λb q t （1分） ℃5.1938.023.0673.333=⨯==∆λb q t （1分） （3）℃4.7896.110900112=-=∆-=t t t （1分）℃4.2730.5164.789223=-=∆-=t t t （1分）2、解（1）求并流和逆流时的m t ∆① 先求都已知℃，此时1122,,,,30,t T W W c c t T c h pc ph == ()()，把已知量代入：1221Q t t c W T T C W pc c ph h -=-=()()分）℃（，可解出350103036003000803600200022=-⨯=-⨯T c T c pc ph ② 求m t ∆并流：207030105080＝，＝小大t t ∆∆→→ ℃－＝－小大小大9.392070ln 2070ln=∆∆∆∆=∆t t t t t m （2分）逆流：)(2 45240502225.14050405010305080分℃故，，因，小大小大小大=+=∆+∆=∆<==∆∆=∆=∆←→t t t t t t t m （2）采用并流冷却水可能达到的最高温度受到限制，在极限情况下，2max 2T t =（1分）由热量衡算式可得：()()pc ph pc c ph h c c t t c W t T c W =-=-，但1max 2max 21，即有：℃3836003000360020003600300010360020008011max 2=+⨯+⨯=++=ch c h W W W t W T t （3分） 说明：要将冷水加热到38℃以上，采用并流是无法完成的。
（要加热到40℃，根本无法完成）（1分）3、解:由总传热速率方程可知: 0K =mt S Q∆0⑴求Q,当Q 损=0时，()()()分21001.12040102.42.15312wt t C W Q PC C ⨯=-⨯⨯⨯=-= ⑵求S 0。
()分213.143025.014.360200m L d n S =⨯⨯⨯==π⑶求逆m t ∆。
20403070←→10,30=∆=∆⇒小大t t2.1810301030=-=∆∆∆-∆=∆n nm t t t t t λλ小大小大逆℃⑷3932.1813.141001.1500=⨯⨯=∆=m t S Q K w/(m 2•℃)4、解：⑴求K 0.())5(/2.370269.0110001102.00225.0025.0450025.002.0025.0105.002.050025.011123300000分℃⋅==+⨯+⨯+⨯⨯+⨯=++⋅++=--m W R d d b d d R d d K SO m i si i i αλα ⑵当管壁和污垢热阻可略，① 且()℃⋅=⨯==2'/1005022m W i i αα则()℃⋅==+⨯=+=2'00/740135.011000102.0100025.01110m W d d K i i αα（2分）②将0α提高一倍，即()℃⋅=⨯==20'/2000100022m W αα 此时()℃⋅==+⨯=+=2'00/390255.012000102.050025.0111m W d d K i i αα5、解：（1）换热器新使用时：①w t t c w Q pc e 3312107.104)2030(10187.45.2)(⨯=-⨯⨯⨯=-⋅= （2分）②8.5430802080ln ln=--=∆∆=∆小大小大t t t m ℃ （2分） ③)/(1168.545.16107.1042300℃⋅=⨯⨯=∆=m w t S Q K m （2分）④总热阻为w /m 1062.81161K 1R 230℃）（＝＝＝⋅⨯- （1分） （2）换热器使用一段时间后：①w t t c w Q pc e 3312108.62)2026(10187.45.2)(⨯=-⨯⨯⨯=-'⋅=' （1分） ②9.5626802080ln )2680()2080(ln=-----='∆∆'∆-∆='∆小大小大t t t t t m ℃ （1分）③)/(9.669.565.16108.622300℃⋅=⨯⨯='∆'='m w t S Q K m （1分）④此时总热阻为w /m 1049.19.661K 1R 22℃）（＝＝＝⋅⨯''- （1分） （3）水垢层热阻si R ：33201028.61062.81049.1---⨯=⨯-⨯=-'=⨯R R d d R isi w /m 2℃）（⋅ （1分） 故00502.0025.002.01028.63=⨯⨯=-si R w /m 2℃）（⋅ （1分） 6、解：（1）由流量方程式求所需管数n 。