传热复习题附答案

传热复习题

1、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差__最小__。

2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动，其对流传热系数

αi=1000W/(m2·℃)，如果流量和物性不变，改在Ф19mm×2mm的直管内流动，其αi=__1678__W/(m2·℃)

3、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最有效的是__A__。

A.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流速

D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液

4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则

（1）传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度

（2）换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数

5、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是____A____

A. 不凝气体的存在会使α大大降低

B. 不凝气体的存在会使α升高

C. 不凝气体的存在对α无影响

6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____

阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。

7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是

4

0100⎪⎭

⎫

⎝

⎛

=

T

C

E

b

，该式表明__黑体的辐射能力与

热力学温度的四次方成正比___

8、物体黑度是指在___相同__温度下，灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比，在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。

计算题

9、质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ/(kg·℃)，导热系数为2.85×10-2W/(m·℃)，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。

现有一单程列管式换热器，装有Ф25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？

计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻，不计热损失

解：空气需要吸收的热量是已知的，蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得，就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用，就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较，最直接的方法就是比较两者的Q或S0

（1）核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率，即Q需要＜Q换热器

（2）核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积，即S0需要＜S0换热器

解题时，首先应确定列管换热器中流体的流径，因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水，故蒸汽走

壳程，空气走管程。

空气热负荷为

()()3522217200108020 1.2103600

m p Q q c t t W =-=⨯-=⨯需要 换热器的传热速率 00m Q K A t =∆换热器

管内空气的对流传热系数计算：

()10002.02,

7.0Pr 1010217.31098.120002.0785.03600720002.0Re 4452===⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==

=

-i d L dG

du ＞μμρ 所以 ()()()20.80.40.80.4422.85100.023Re Pr 0.023 3.217100.7114.7/0.02

i i W m d λ

α-⨯==⨯⨯⨯=⋅℃因忽略壁阻及污垢两侧的热阻，则

()20400111250.0110/10114.720

i i d m W K d αα=+=+=⋅⨯℃ 所以总传热系数 ()

2090.9/K W m =⋅℃

平均温度差为 ()()()()℃4.5280

10820108ln 8010820108ln 21

21=-----=-----=∆t T t T t T t T t m

换热器传热面积为 200200 3.140.025231.4A n d L m π==⨯⨯⨯=

换热器的传热速率为5

0090.931.452.4 1.49610m Q K A t W =∆=⨯⨯=⨯换热器

则Q 换热器＞Q 需要，说明该换热器能完成上述传热任务。

10、在一列管式换热器中，管内的氢氧化钠溶液与管外的冷却水进行逆流传热。氢氧化钠溶液的流量为1.2kg/s ，比热容为3770 kJ/(kg·℃)，从70℃冷却到35℃，对流传热系数为900 W/(m 2·℃)。冷却水的流量为1.8 kg/s ，比热容为4180 kJ/(kg·℃)，入口温度为15℃，对流传热系数为1000 W/(m 2·℃)。按平壁处理，管壁热阻、污垢热阻及换热器热损失均忽略。试求：换热器的传热面积。（假设两流体均为湍流，物性不变，传热温度差可用算数平均值计算。）

解：换热器的传热面积

先求冷流体出口温度

()()

()()1112222121.237707035 1.8418015158300m p m p q c T T q c t t t W -=-⨯⨯-=⨯⨯-=

解出 t 2=36℃

因 27.115

35367021＜=--=∆∆t t 所以平均温度差可以用算术平均值来计算

()()℃27215353670221=-+-=∆+∆=

∆t t t m 因按平壁处理

()

℃•=+=+=221/7.4731000190011111m W K αα 则 2158300012.4473.727

m Q A m K t ===∆⨯ 传热课堂练习及答案

一、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，也就是将边界层的热传导和

边界层外的流体主体的热对流合并考虑，并命名为给热。

2、 给热是以壁面温度和流体平均温度的差作为传热推动力来考虑问题的。

3、 对流传热的热阻主要集中在边界层或层流底层，因此，降低层流底层的厚度是强化对流

传热的重要途径。

4、 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的5.39倍。

5、 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，其他条件不变，则对流传

热速率增大1倍。

6、 由核状沸腾转变为膜状沸腾的温度差称为临界温度差。这时单位时间、单位面积所传递

的热量称为临界热流密度。

7、 用0.1MPa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则

管内壁温度约为100℃。

8、 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400kg/h 。

9、 苯在内径为20mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为12702

/()W m K ⋅。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6122/()W m K ⋅。

10、 换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于换热器内产生污垢

的缘故。

二、判断题

1、 液体在管内作强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的