7传热习题课
传热操作习题课件
❖ C、温度变化物体的焓值一定改变；
❖ D、物体的焓值改变，其温度一定发生了变化
❖ 11. 下列关于温度梯度的论断中的错误是（ D ）。
❖ A、温度梯度取决于温度场中的温度分布；
❖ B、温度场中存在温度梯度就一定存在热量的传递；
❖ C、热量传递会引起温度梯度的变化；
❖ D、热量是沿温度梯度的方向传递的
在管外装设折流挡板。（ ×） ❖ 10. 蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种。（√ ）
判断题
❖ 11. 列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α。（ √） ❖ 12. 为了提高间壁式换热器的传热系数K值，必须设法提高α值大的那一侧
流体的对流传热系数。（ ×） ❖ 13. 强化传热的途径主要是增大传热面积。（ ×） ❖ 14. 傅立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（ ×） ❖ 15. 在恒温传热中，两流体在间壁每一处的温度相等。（ √ ） ❖ 16. 在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。（ ×） ❖ 17. 在稳态传热过程中，时间变化，传热速率不变，系统中各点的温度不变。
壳程。（√ ） ❖ 6. 在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较
小。（×） ❖ 7. 在对流传热中，传热管壁的温度接近α值小的哪一侧流体的温度。（ ×） ❖ 8. 对于间壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时
的用量。（× ） ❖ 9. 列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K值，
虑的。 ❖ A、核状沸腾及膜状冷凝； B、膜状沸腾及膜状冷凝； ❖ C、核状沸腾及滴状冷凝； D、膜状沸腾及滴状冷凝 ❖ 26. 在通常操作条件下的同类换热器中，设空气的对流传热系数为α1，水的
传热计算习题附详细答案
传热计算题1.在一内径为0.25cm的管轴心位置上，穿一直径为 0.005cm的细导线，用以测定气体的导热系数。
当导线以0.5A 的电流时，产生的电压降为0.12V/cm，测得导线温度为167℃，空心管内壁温度为150℃。
试求充入管内的气体的导热系数试分析仪器精度以外造成结果误差的客观原因。
2．有两个铜质薄球壳，内球壳外径为0。
015m，外球壳内径为 0.1m，两球壳间装入一种其导热系数待测的粉粒料。
内球用电加热，输入功率为 50w，热量稳定地传向外球，然后散发到周围大气中。
两球壁上都装有热电偶，侧得内球壳的平均温度为120℃，外求壳的平均温度为50℃，周围大气环境温度为20℃；设粉粒料与球壁贴合，试求：（1）待测材料的导热系数（2）外球壁对周围大气的传热系数3．有一面积为10cm2带有保护套的热电偶插入一输送空气的长管内，用来测量空气的温度。
已知热电偶的温度读数为300℃，输气管的壁温为 200℃，空气对保护套的对流传热系数为60w/m2.k，该保护套的黑度为 0.8，试估算由于辐射造成的气体温度测量误差。
并叙述减小测量误差的途径。
已知 Stefan-Bohzman常数σ=5.67×10-9w/m2k 。
4．用两个结构尺寸相同的列管换热器按并联方式加热某中料液。
换热器的管束由32根长 3m 的Ф25×3mm 的钢管组成。
壳程为120℃的饱和蒸汽。
料液总流量为20m3/h，按相等流量分配到两个换热器中作湍流流动，由 25℃加热到 80℃。
蒸汽冷凝对流传热系数为8Kw/m2.℃，管壁及污垢热阻可不记，热损失为零，料液比热为 4.1KJ/kg.℃，密度为 1000kg/m3。
试求：（1）管壁对料液的对流传热系数（2）料液总流量不变，将两个换热器串联，料液加热程度有何变化？（3）此时蒸汽用量有无变化？若有变化为原来的多少倍？（两者情况下蒸汽侧对流传热系数和料液物性不变）5．某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2（管外面积），均由128根Ф25×2.5mm的钢管组成。
五年级科学下册第四单元热第7课时做个保温杯习题教科版
序号
杯子状况
开始温度
1
无盖的杯子
60℃
2
加盖的杯子
60℃
3 杯子外包毛巾、无盖 60℃
4 杯子外包毛巾、加盖 60℃
杯子嵌入泡沫塑料 5
中、加盖
60℃
10分钟后的温度 48℃ 53℃ 51℃ 56℃
58℃
降温幅度 12℃ 7℃ 9℃ 4℃
2℃
1.保温效果最好的是 5 号，保温效果最差的是 1 号。
二、填空题
1.热的良导体吸热 快 ，散热也 快 ；热的不良导体吸热 慢 ，
散热也 慢 。(均填“快”或“慢”)
ห้องสมุดไป่ตู้2.家里的热水瓶通常是用软木塞来做盖子的，这主要是因为软木塞
是热的 不良
却得慢一些。
导体，可以
减慢
热量的传递速度，使热水冷
三、探究不同杯子的保温效果，回答下列问题。 实验材料：不锈钢杯、配套的杯盖、泡沫塑料、毛巾、一些包裹 杯子的材料等。 实验步骤：a.小组合作，同时向5个不锈钢杯中加入200毫升同样 温度的热水。 b.用温度计同时测量杯子里的水温，及时记录。 c.对杯子进行不同的处理，然后静置10分钟，再次同时测量杯子 里的水温，及时记录。
塑料 都可以让热水凉得更慢。
4.热量从杯子内壁传到杯子外壁的现象称为( A )。
A.热传导
B.热对流
C.热辐射
四、材料阅读题 航天飞船的“防热衣”
航天飞船返回舱返回地球大气层时的速度是极快的，它与大气层剧 烈摩擦产生的温度高达3000℃。为了抵御高温，科学家给它穿上了一件 由陶瓷制作的“防热衣”。当然这不是我们生活中常用的陶瓷，这种陶 瓷是古老的技术和现代技术相结合的产物，它是一种新型复合陶瓷，主 要由两层组成，外层是高辐射陶瓷材料，内层是导热性能非常差的耐高 温陶瓷材料。
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。
传热习题课1课件
2 用133℃ 的饱和水蒸汽将20℃的液体在管壳式换热器内 预热至80℃，液体走管程，流速为0.4m/s，管尺寸 φ25×2.5，换热管根数为100根。设水蒸汽冷凝的对流 给热系数为104 W/(m2•℃)，液体侧污垢热阻为8×10-4 m2•℃/W，蒸汽侧的污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。 已知液体的密度、比热容、粘度、导热系数分别为800 kg/ m3、2.25 kJ/（kg•℃）、0.30 mPa•s、0.40 W/(m•℃)。计算： ⑴ 液体侧的对流给热系数； ⑵ 基于传热管外表面的传热系数； ⑶ 换热管的长度； ⑷ 设操作1年后，由于水垢积累，换热能力降低，出 口水温只能升至70℃，求此时基于传热管外表面的传 热系数。
计算依据： 1）热衡算方程及总传热方程； 2）K值关系式； 3）α的关联式。
填空与单项选择 1、由A、B两层材料组成的圆筒壁热传导问题，材料A 的导热系数为材料B的10倍，两层厚度相同。为使保温 效果好， B 放在内层， B 中的温度差大，通过A的热流 量 = 通过B的热流量，通过A的热流密度 ＜ 通过B的 热流密度。 2、在蒸汽—空气间壁换热过程中，下列方案中的哪一 种对强化传热无效： B 。 A 增加空气流速 B 增加蒸汽流速 C 增加蒸汽压力 D 在空气一侧管壁上加装翅片。 3、饱和蒸汽的冷凝按照冷凝液的存在方式分为 和核状、膜状 两种，对流给热效果好的是 核状 方式。 4、管壳式换热器中，壳程加装折流挡板的作用是 。 5、板式换热器的优点体现在 ，缺点为 。
6、为了减少室外设备的热损失，保温层外包的一层金 属皮应该 B A. 表面光滑，色泽较深 B. 表面光滑，色泽较浅 C. 表面粗糙，色泽较深 D. 表面粗糙，色泽较浅 7、用饱和水蒸气在套管式换热器中加热冷空气，增加 冷空气的流量，冷空气出口温度 C 。 A.上升 B. 不变 C. 下降 D. 不确定 8、在一列管式换热器中用水冷却某有机溶液。、进口温度 不变），采取的措施有 增加冷却水量、降 低 冷却水进 口温度 。 9、套管式换热器中，用管间饱和蒸汽加热管内空气， 则套管换热器内壁温度 B 。 A 接近空气主体温度 B 接近饱和蒸汽温度 C 接 近空气与饱和蒸汽的对数平均温度。
《传热学》课后习题答案-第一章
传热学习题集第一章思考题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：，其中，－热流密度；－导热系数；－沿x方向的温度变化率，“－”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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
《传热学》习题课(导热部分)
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 10. 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常 物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝 热，其余三个边均与温度为tf的流体发生对流换热。 你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：为以tf均匀分布的温度场。因一边绝热无热流 传递，其它三个边外的温度相同，无内热源，常物 性、稳态。如果不是以tf大小的均匀分布温度场， 就存在温差和外部有热流量交换，因无内热源，板 内无热量保持供给或吸收，就不能维持这个温差， 温差如有变化不符合稳态条件，只能是以tf大小均 匀分布的温度场。
第一章 绪论——习题
• 1-3 一宇宙飞船的外形示于附图中，其中外遮 光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口， 其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感 器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表 面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与 遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换 热的方式是什么？
飞船船体
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 9. 在式（2-49）所给出的分析解中， 不出现导热物体的导热系数，请你提供 理论依据。 答：因稳态、无内热源、导热系数为常 数的二维导热问题的控制方程（2-46a） 与导热系数无关；四个边界条件是温度 边界条件，不包含导热系数（2-46b）。 （2-49）式是上述定解问题的解，自然 不出现导热物体的导热系数。
q
A
T T
4 1
4 2
第一章 绪论——习题
• 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热 系数h1=95W/(㎡· K)，壁面厚δ=2.5㎜， λ=46.5W/(m·K)，水侧表面传热系数 h2=5800W/(㎡· K)。设传热壁可以看作平 壁，试计算各个环节单位面积的热阻及 从气到水的总传热系数。你能否指出， 为了强化这一传热过程，应首先从哪一 环节着手？
传热学课后答案(完整版)
绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．t R R A λλ=⇒ 1t R R A λλ==2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.24.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
《传热学》课后习题答案-第一章
传热学习题集第一章思考题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：，其中，－热流密度；－导热系数；－沿x方向的温度变化率，“－”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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
《传热学》习题课(对流换热部分) PPT
第五章 对流换热—复习题
1. 试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在对流换热情况下，在固体附近存在一 薄流体层，在该层中流体温度沿垂直壁面方 向从壁面处的温度等于壁温，急剧变化到流 体主流温度，而在流体主流区的温度变化率 可视为零。
第五章 对流换热—复习题
x
y
c p y
程的重要特点是：没有项
2t x 2
。
第五章 对流换热—复习题
3. 式（5-4）与导热问题和第三类边界条件式 （2-17）有什么区别？ 答：式（5-4） 为： t
y w
h
t
t y
y 0
ht w t f
，式（2-17） 。两者的区别是：两式中的导热
查附录8和10，25℃时：
15.06 16 空气： 15.53106 m 2 / s 2 1.006 0.805 水： 0.9055106 m 2 / s 2 410.9 216.5 14号润滑油： 313.7 106 m 2 / s 2 Re c 500000 lc 500000 u 1 空气时： lc 500000 15.53106 7.765m; 水时： lc 500000 0.9055106 0.4775m 14号润滑油时： lc 500000 313.7 106 156.85m
第五章 对流换热—习题
5-23．对置于气流中的一块很粗糙的表面进
行传热试验，测得如下的局部换热特征性的 1 0.9 结果： Nu x 0.04 Re x Pr 3 其中特征长度x为计算点离开平板前缘的距离。 试计算当气流温度t∞=27℃、流速u∞=50m/s 时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温 度tw=73℃。 解：由比拟理论，湍流时：
传热学课后习题答案
传热学课后习题答案绪论•传热有哪几种基本形式，其每种基本形式的特点是什么？•试用传热理论来分析热水瓶中的传热过程及其基本形式？•试分析航空发动机五大部件中的传热问题？（五大部件为进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。
）•目前预测世界环境温度在不断升高，这种气象变化与传热学有什么关系？•试分析家用电器中的传热现象（如冰箱、空调、烘箱等）？如何节省能源，提高效率？第一章•何谓导热系数？影响因素是什么？•试比较有内热源和无内热源时平壁导热的温度分布规律 ( 设= 常数；)•管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若，试问如何布置合理？•等截面伸展体稳态导热时，肋端边界条件的影响为何？•=C 时，在平壁、圆筒壁和球壁中温度分布是何规律？•何谓热阻？平壁、圆筒壁和球壁的热阻如何表达？对流热阻如何表示？•谓接触热阻？影响因素是什么？•已知导热系数为 2.0W/(mK) 的平壁内温度分布为 T(x)=100+150x ，试求单位面积的导热热流量？9* 、由 A 、 B 、 C 、 D 四种材料构成复合平壁（图 1-30 ）λ A =75W/(m.K), δ A =20cm;λ B =60W/(m.K), δ B =25cm;λ C =58W/(m.K), δ C =25cm;λ D =20W/(m.K), δ B =40cm;A A =A D =2m 2 ,AB =A C试求： 1) 各项导热热阻及热流图； 2) 通过复合壁的热流量； 3 ) 材料 D 左面的温度。
10* 、试考虑如图 1—31 所示图形中的一维稳定热传导。
假定无内热生成，试推导出导热系数的表达公式。
已知，， A 、 T 、 x 的单位分别为K 和 m 。
11 、一则著名绝热材料制造厂所作的电视广告声称，对绝热材料来说，重要的不是材料的厚度，而是热阻 R 。
欲使 R 值等于 19 ，需 4Ocm 的岩石， 38cm 的木头或 15cm 的玻璃纤维。
习题课 - 传热
290.0 103 68.0m 2 739.6 5.77
tm，逆
t1 t2 t t 1 2 5.77C T t2 t1 ln ln T t1 t2
2
d内
Re 2
0.8
0.4
A实 85.4m 2
A需 A实
换热面积够用
24
22
习题课--------操作型分析
950 Q m1 r 1099 290.0kW 3600
u2
ms 2 17.37 0.818m / s 1 2 N 1 272 994 0.022 2 d内 4 4 4 m
994 0.818 0.02 21916.2 104 74.2 105
──黑度 A──黑体面积 C0──黑体辐射系数
四、间壁两侧流体的热交换
1、总传热速率方程式
3、总传热系数K
4、热量衡算式
Q KAt m
2、平均温度差 对于逆流和并流：
t m 1 KA
以外表面为基准时：
d 1 1 1 d1 b d1 R1 R2 1 K1 1 d2 2 d2 dm
16
28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃, 冷流体温度由20℃升至50℃。若逆流操作,tm＝ D 。 A 70℃ B 30℃ C 10℃ D 40℃ 46、有一套管换热器，环隙中有119.6℃的蒸气冷凝，管内的空 气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近（ D ）。 A 20℃； B 50℃； C 77.3℃； D 119.6℃。 50、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说 法哪一个是错误的（ B ）。 A 逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的Δtm；B 采用逆 流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量； C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数 φΔ t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
(2021年整理)传热学课后习题
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第一章1—3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器.船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。
试分析,飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热遮光罩与宇宙空间的辐射换热1—4 热电偶常用来测量气流温度。
用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。
解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热1—6 一砖墙表面积为12m 2,厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/（m ·K).设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃,确定此砖墙向外散失的热量.1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据:管壁平均温度69℃,空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。
如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/（m 2·K ），壁面厚2。
5mm,导热系数46。
5 W/（m ·K ）,水侧表面传热系数5800 W/（m 2·K).设传热壁可看作平壁,计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数.为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。
传热习题课计算题
1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。
已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。
（取水的比热c p=4.18×103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q ＝q m c p (T 2－T 1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△t m ：热流体 80 → 50冷流体 30 ← 15△t 1=50， △t 2=352355021<=∆∆t t 传热温度差△t m 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃ ⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm 的126根不锈钢管组成。
平均比热为4187J/kg·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。
已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m 2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m 2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。
试求：管程为单程时的列管长度（有效长度） （总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K m i mi ⋅++⋅=αλα）解：传热量：Q ＝q m c p (t 2－t 1)＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W总传热系数：（以管平均面积为基准） 1111152023210002171116102325004K d d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα .. 解得： K ＝434.19W/m 2·℃ 对数平均温差： 110110 2080△t 1=90 △t 2=30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=1212903090305461ln ln .℃ 传热面积： Q KA t m m =∆ A QK t m m m ==⨯⨯=∆10510434195461442862.... A n d L m m =π； 列管长度：L A n d m m m ==⨯⨯≈π44281263140023487....3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。
传热习题ppt课件
2、水银、水、软木的导热系数分别是λ1、λ2、λ3，其大 小顺序为
①λ1＞λ2＞λ3；
②λ1＜λ2＜λ3；
③λ1＞λ3＞λ2；
④λ3＞λ1＞λ2
17
3、多层平壁稳定热传导，各层的温度降与各相应层的热阻 ①成正比；②成反比；③没关系；④不确定
t1 t3
t1 t3
/
t1 t3
q
b1
1
b2 2
b1
1
b2
2
b1
1
b2 2
所以
q q t3 t34 0 5 1 1 30 .4 2 5 q t1 t3 8 0 0 1 1 3
14
2、耐火材料和建筑材料的导热系数。
q 3 (t3 t4 ) 0 .2 (4 0 5 7 7 ) 1 3 1 2 W /m 2
L110 r
177
Q
L
lnr
310
110
20.52t
9104 2
177
t2 40
Q 531.7
L
ln
r 310 1传热
1、关于传热与温度的讨论中正确的是 ①绝热物系温度不发生变化； ②恒温物体与外界（环境）无热能交换； ③温度变化物体的焓值一定改变； ④物体的焓值改变，其温度一定发生了变化。
原来两种材料的导热系数各为多少？
12
解：设t1为炉内壁温，t3为原炉外壁温， t´3为包石棉后炉外 壁温，λ1、 λ2分别为耐火材料和建筑材料的导热系数。
1、热损失减少的百分数 包石棉前的热损失
q t1 t3 b1 b2 1 2
包石棉后的热损失
q t1 t 3 b1 b2
1 2
13
因此
b 3
《传热学》课后习题答案-第三章
第三章思考题1. 试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。
而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。
2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性?答：要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数,形状上要降低体面比，要选择热容小的材料，要强化热电偶表面的对流换热。
3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略 不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面方向流动。
如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
4. 什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都有些什么特点?答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置()和边界条件(Bi 数) 的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。
这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。
5. 有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时,采用图3-7记算所得的结果是错误的.理由是： 这个图表明,物体中各点的过余温度的比值与几何位置及Bi 有关,而与时间无关.但当时间趋于无限大时,物体中各点的温度应趋近流体温度,所以两者是有矛盾的。
你是否同意这种看法,说明你的理由。
答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变 但各点温度的绝对值在无限接近。
这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
6. 试说明Bi 数的物理意义。
传热习题课
传热习题课一、化工原理学习指导p105 3-31在外径为120mm 的蒸汽管道外面包两层不同材料的保温层。
包在里面的保温层厚度为60mm ,两层保温材料的体积相等。
已知管内蒸汽温度为160℃，对流传热系数为10000W/m 2⋅K ；保温层外大气温度为28℃，保温层外表面与大气的自然对流传热系数为16 W/m 2⋅K 。
两种保温材料的导热系数分别为0.06 W/m ⋅K 和0.25W/m ⋅K 。
钢管管壁热阻忽略不计。
求（1）导热系数较小的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面处的温度各是多少？（2）导热系数较大的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面的温度各是多少？ 解：r 1=60mm ，r 2=120mm 。
因两层保温材料体积相等，7.15860120222221223=-⨯=-=r r r mm （1）导热系数小的材料放在里层：W/m45.631587.01611207.158ln 25.0160120ln 06.0106.0100001)28160(14.321ln 1ln 11)(23o 2321211i 01=⨯+++⨯-⨯⨯=+++-=r r r r r r t t lQαλλαπ由W/m 45.63/1)(21i 21=-=r t t l Q απ可得管壁温度： 98.15906.01000014.3245.631602/1i 12=⨯⨯⨯-=-=r l Q t t πα℃ 由1211i 31ln 11)(2r r r t t lQλαπ+-=可得内保温层外壁温度： 3.4360120ln 06.0106.010000114.3245.63160ln 1121211i 13=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=r r r l Q t t λαπ℃ 由2321211i 41ln 1ln 11)(2r r r r r t t lQ λλαπ++-= 可得外保温层外壁温度： 0.321207.158ln 25.0160120ln 06.0106.010114.3245.63160ln 1ln 11242321211i 14=⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=r r r r r l Q t t λλαπ（2）在以上计算中，将λ1和λ2位置互换，可得导热系数较大材料放在里层的计算结果： Q ’/l =105.9W/m ；t 2=159.98℃，t 3=113.21℃；t 4=34.7℃二、化工原理学习指导p105 3-39116℃的饱和水蒸汽在一单管程列管式换热器的壳程冷凝，一定流量的空气在管程湍流流动，其温度由20℃升至80℃。
传热习题
Re 2
4m s 2 u2 d 2 4 2000 3600 1.229 104 104 2 N2 d 2 180 2 10 5 0.016
结论：在相同条件下，
t m ,逆 t m ,并
A逆 A并
T1
并流
T2 t2 t1
t2 t1
逆流
0
A
【解法二】 ： -NTU法
水 t2
逆流时：
2=3.5kW/m2K cp2=4.187 kJ/kgK 216kg/h T2=80℃ t1=20℃
按冷、热流体当中的任 一计算均可。以下以热流密 度最小的热流体为基准计算。
Q KAt m Q m s1c p1 T1 T2
150 53.4 ln 80 20
Q m s 2 c p 2 t 2 t1
Q K 2 tm 逆d外 L逆
L逆
1 A A b A A A Rs 1 Rs 2 K 1 A1 A1 Am A2 2 A2 t t 1 t m 2 1.56m t ln 2 t 1
K 0.894kW m 2 K
(以外表面为基准) ----参见解法一
0.910 216 2.0 L逆 1.56m 0.894 0.025 3600
并流时：
C R1
m s 1 c p1 m s 2c p2
c p1 c p2
2.0 0.478 4.187
并流时：
Q、t2、K与逆流时相同
水 t1=20℃ 2=3.5kW/m2K cp2=4.187 kJ/kgK 216kg/h 油 216kg/h T1=150℃ cp1=2.0 kJ/kgK，252.5mm 1=1.5 kW/m2K (以外表面为基准) T2=80℃ t2
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α1；若流量不变而管径 α 1。
1
减小为d/2 减小为d/2，给热系数为α3，则α3 = d/
传 热 习 题
单壳程无相变换热器，管程（ 与壳程（ 3、单壳程无相变换热器，管程（水）与壳程（油）的 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区） 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区）加热管 尺寸不变。 尺寸不变。若： 将总管数变为原来的3 （1）将总管数变为原来的3/4倍，则管程给热系数αi 为原来的 倍。
将单管程改为双管程，其余不变， （2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系 数αi为原来的 倍；管程阻力损失为原来的 倍。
2
传 热 习 题
一定， 4、换热器设计时，若qm1,T1,T2,t1一定，冷流体流量 换热器设计时， 选择大些， 选择大些，则Q________,K__________,t2_______, △tm________,A__________； 操作时， 不变，冷流体增大， 操作时，若qm1,T1,t1不变，冷流体增大，则
15
传 热 习 题
问： （1）换热器列管每根管 ） 长为多少米？ 长为多少米？ （2）由于此换热器损 ） 坏，重新设计了一台新换 热器， 热器，其列管尺寸改为 φ54×2mm，总管数减少 × ， 20%，但每根管长维持原 ， 值。用此新换热器加热上 述空气， 述空气，求空气的出口温 度。
16
传 热 习 题
例 5: 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg，冷凝温 ， 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽 度为110℃，冷凝潜热为 ℃ 冷凝潜热为363KJ/kg，冷凝传热膜系数 度为 ， α1=10000w/m2·℃。换热器的内管尺寸 换热器的内管尺寸φ57×3.5mm × 外管尺寸为φ89×3.5mm，有效长度为 ，冷却水 ，外管尺寸为 × ，有效长度为5m， 初温为16℃，以3000kg/h的流量进入管内，水的比热 初温为 ℃ 的流量进入管内， 的流量进入管内 为4.17KJ/Kg℃，粘度为 ℃ 粘度为0.8cP，密度为 ，密度为995kg/m3，忽 略壁阻、污垢热阻及热损失。 略壁阻、污垢热阻及热损失。
8
传 热 习 题
例1: 有一单管程列管式换热器,壳程为 ℃饱和 壳程为116℃ 有一单管程列管式换热器 壳程为 水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动， 水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动，流量 为qm2kg/h，由20℃加热到 ℃。 ， ℃加热到80℃ （1）若设计时将此换热器管程改为双管程，为完 ）若设计时将此换热器管程改为双管程， 成相同任务，换热器面积可减少多少？ 成相同任务，换热器面积可减少多少？ 管径及总管数均不变） （管径及总管数均不变）。
传 热 习 题
11、估计列管式换热器中金属管壁的温度 w，壳程 、估计列管式换热器中金属管壁的温度t 的饱和水蒸气冷凝。 为0.103MPa的饱和水蒸气冷凝。 的饱和水蒸气冷凝 （A）管程是平均温度为 ℃的空气，tw约为多少？ ）管程是平均温度为40℃的空气， 约为多少？ （B）管程是平均温度为 ℃的水，水的对流给热 ）管程是平均温度为40℃的水， 系数为2000W/（m2·℃），基于内面积的总传热系 系数为 （ ℃），基于内面积的总传热系 数K2=1600W/（m2 ·℃）， w约为多少？ （ ℃），t 约为多少？
Re
12
传 热 习 题
例3: 有一列管换热器， 有一列管换热器，列管规 格为φ25×2.5mm钢管。表 钢管。 格为 × 钢管 压为196kPa的饱和水蒸汽 压为 的饱和水蒸汽 在壳程冷凝加热管程内的冷 水。冷水进口温度为20℃、 冷水进口温度为 ℃ 出口温度为80℃ 出口温度为 ℃。水的流速 为0.6m/s，水侧垢阻为 ， 6×10-4m2·k/w。蒸汽冷凝传 × 。 热膜系数为10 热膜系数为 4w/m2·k。蒸 。 汽侧垢阻及壁阻可忽略。 汽侧垢阻及壁阻可忽略。
4
传 热 习 题
某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。 7、某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。热油进 口条件（ 不变， 口条件（T1，qm1）不变，而在夏季冷却水入口温度t1 升高， 不变， 升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用qm2 — —的方法，结果使K ——，Δtm ——，Q —— 的方法， 的方法 ， ， （增大、减小、不变）。 增大、减小、不变）。
11
传 热 习 题
（2）由上题计算出的生 ） 产能力之比G 产能力之比 1/G2，计算 两方案中由于流动阻力引 起的总压降比∆ ∆ 起的总压降比∆p1/∆p2为 多大， 不计进、 多大，（不计进、出口损 失及连接管线阻力引起的 压降） 压降） 上述两方案中， 注： a) 上述两方案中， 空气在管内均按湍流计； 空气在管内均按湍流计； b) 直管摩擦系数可 计算。 近似按 λ = 0.3164 计算。 0.25
10
传 热 习 题
例2： ： 有两台完全相同的单管 程列管式换热器， 程列管式换热器，壳程水 蒸气冷凝加热管程内的空 气。若加热蒸气压力不 空气进、 变，空气进、出口温度 t1、t2也维持不变，问： 也维持不变， （1） 将两台换热器串联 ） 操作及并联操作（ 操作及并联操作（见 图），问哪种方案生产能 力大？相差多少倍？ 力大？相差多少倍？
6
传 热 习 题
10、设计时， 确定， 10、设计时，qm1、qm2、T1、T2及t1、t2均确定，若将 单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程， 单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程，列管总根 数维持不变， 数维持不变，则K ——，△tm ——？ ， ？ （增大，减小，不变） 增大，减小，不变）
7
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传 热 习 题
求:（1）冷却水的出口温度； （ ）冷却水的出口温度； （2）管内水的对流传热系数 2； ）管内水的对流传热系数α 的钢管， （3）若将内管改为 ）若将内管改为φ47×3.5mm的钢管，长度 × 的钢管 不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝 不变，冷却水的流量及进口温度不变， 量变为原来的多少倍？ 量变为原来的多少倍？ （4）原工况下的壁温（Tw，tw）。 ）原工况下的壁温（
18
传 热 习 题
例6: 有一单管程的列管式换热器，其规格如下： 有一单管程的列管式换热器，其规格如下：管径 为φ25×2.5mm，管长 ，管数为 根。今拟采用 × ，管长3m，管数为37根 此换热器冷凝并冷却CS 饱和蒸汽，自饱和温度46℃ 此换热器冷凝并冷却 2饱和蒸汽，自饱和温度 ℃ 冷却到10℃ 在管外冷凝，其流量为300kg/h，冷 冷却到 ℃。CS2在管外冷凝，其流量为 ， 凝热为351.7kJ/kg。冷却水在管内，进口温度为 凝热为 。冷却水在管内， 5℃，出口温度为 ℃。逆流流动。已知 2的冷凝 ℃ 出口温度为32℃ 逆流流动。已知CS 和冷却的总传热系数分别为K 和冷却的总传热系数分别为 1=291w/m2·℃和 ℃ K2=174w/m2·℃。试问此换热器是否合用（传热面积 ℃ 试问此换热器是否合用（ A及总传热系数 1、K2均以外表面积计）？ 及总传热系数K 均以外表面积计） 及总传热系数
Q_________,K_________,t2__________,T2__________, △tm___________,A____________。
（变大，变小，不变，不确定）。 变大，变小，不变，的管隙通入压强一定的饱和蒸汽， 5、套管换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使 管内的空气由t1升温至t2，空气流量为qm2，今保持 蒸汽压强不变， 增大，其他条件不变， 蒸汽压强不变，而使qm2增大，其他条件不变，则 Q________，K_________，t2_______，△tm_________？ (变大，变小，不变，不确定) 变大，变小，不变，不确定) 当采用复杂流型时， 6、当采用复杂流型时，温差修正系数φ不应小于 0.8，其原因是（ 0.8，其原因是（1）—————————（2）—— （ ----------。 ----------。
传 热 习 题
1、为减少圆形管热损失，采用包覆三种保温材料a、 、为减少圆形管热损失，
b、c，若δa= δb= δc ，导热系数λa> λb> λc ，
则包覆的顺序从内到外依次为（ 则包覆的顺序从内到外依次为（ ）。
圆管内强制湍流， 管径为d 2、圆管内强制湍流，流量为 qV，管径为d时，给热系 若管径不变而流量减小为q 数为 α1 ； 若管径不变而流量减小为 qV/2 ， 此时给 热系数为α2，则α2 =
9
传 热 习 题
（2）若管程仍为单程，将空气流量增加至 ）若管程仍为单程，将空气流量增加至20%， ， 为保持空气出口温度不变， 为保持空气出口温度不变，问此时加热蒸气的温 度必须为多少度？ 度必须为多少度？ （3）如在设计时将单管程改为双管程，那么在操 ）如在设计时将单管程改为双管程， 作时其它条件不变， 作时其它条件不变，求空气的出口温度升高多少 度？
19
传 热 习 题
例7: : 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内， 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内，逆流 换热；工艺上要求将流量为810kg/h的此流体从 °C 的此流体从120° 换热；工艺上要求将流量为 的此流体从 冷却到70°C，其比热容c =3.36kJ/(kg·K)， 冷却到70°C，其比热容cp1=3.36kJ/(kg·K)，它对管壁 ° 的传热膜系数=2326W/(m2·K)，并可视为不变。已知 的传热膜系数 ，并可视为不变。 钢管， 内管为φ57×3.5mm钢管，水的初温 °C，此换热器刚 × 钢管 水的初温20° ， 投入使用时很清洁，当流体出口温度为70°C，测得水 投入使用时很清洁，当流体出口温度为 ° ， 出口温度为50° ，管壁对水的传热膜=873W/(m2·K)。 出口温度为 °C，管壁对水的传热膜 。
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传 热 习 题
试问： 试问： （1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用 ）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢， 一年后致使水的出口温度降为45° ， 一年后致使水的出口温度降为 °C，求内壁的污 垢系数。 垢系数。 管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计， （管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热 膜系数可视为不变） 膜系数可视为不变）