传热习题讨论课
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
传热比赛说课稿
传热比赛说课稿一、引言大家好，我是今天的传热比赛的讲解员。
此次比赛旨在让我们对传热原理有一个更深入的了解，并通过实际操作来验证传热实验结果的准确性。
接下来，我将向大家介绍本次比赛的目的、实验内容和步骤，以及相关物理知识。
二、目的本次传热比赛的主要目的是通过实验来探究物体的传热过程，并比较不同方式传热的效果。
通过亲身实践，我们可以更好地理解传热原理，并学会运用传热知识解决实际问题。
三、实验内容本次比赛我们将使用三种不同的方式进行传热实验，分别是传导、对流和辐射。
每组选手将分别进行这三种方式传热的实验，并记录下相应的实验数据。
1. 传导实验传导是指热量在物体内部通过分子间的碰撞传递的过程。
我们将使用热传导仪器，通过测量不同导体材料的导热性能来比较它们的传热效果。
在实验中，选手将根据指定的导体材料，测量传导板两端的温度差，并记录下时间和温度数据。
2. 对流实验对流是指热量通过流体的流动传递的过程。
我们将使用热对流仪器，通过测量不同流体介质在不同温度差下的对流传热效果。
在实验中，选手将调节热源和冷源的温度，同时测量流体的流速和温度差，记录下相应的数据。
3. 辐射实验辐射是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
我们将使用红外辐射仪器，通过测量不同表面材料在相同热源下的辐射传热效果。
在实验中，选手将调节热源的温度，测量表面材料的辐射功率和温度差，并记录相应的数据。
四、实验步骤1. 传导实验步骤：a. 准备导热性能相对明显不同的导体材料和导热仪器。
b. 将导体材料置于导热仪器中，接通电源，记录下导体两端的温度差和时间。
c. 重复实验若干次，取得准确的数据。
2. 对流实验步骤：a. 准备流体介质和热对流仪器。
b. 调节热源和冷源的温度，使其产生一定的温度差。
c. 测量流体的流速和温度差，记录下相应的数据。
3. 辐射实验步骤：a. 准备不同表面材料和红外辐射仪器。
b. 调节热源的温度，使其辐射功率相同。
c. 测量表面材料的辐射功率和温度差，记录下相应的数据。
传热实验报告思考题
传热实验报告思考题传热实验报告思考题传热实验是物理学中的一个重要实验，通过实验可以研究热量的传递规律和热量传递的机制。
在实验中，我们通常会使用热传导、热对流和热辐射等方式来传递热量。
本文将结合传热实验报告，对一些思考题进行探讨。
首先，我们来思考一个问题：在实验中，如何准确测量物体的温度变化？在传热实验中，准确测量物体的温度变化是非常重要的。
一种常用的方法是使用温度计来测量物体的温度。
常见的温度计有水银温度计和电子温度计。
水银温度计通过测量水银的膨胀量来确定温度，而电子温度计则通过测量物体的电阻、电压或电流等参数来确定温度。
在实验中，我们可以将温度计接触到物体表面，等待一段时间，使温度计与物体达到热平衡，然后读取温度计上的数值即可。
其次，我们来思考一个问题：在实验中，如何控制传热过程中的一些变量？在传热实验中，为了研究传热过程的规律，我们通常需要控制一些变量。
例如，我们可以控制传热介质的温度差，通过改变热源和冷源的温度来控制温度差。
我们还可以控制传热介质的性质，例如改变传热介质的热导率、热容量等参数。
此外，我们还可以控制传热介质的形状和大小，例如改变物体的体积、表面积等。
通过控制这些变量，我们可以研究不同条件下的传热规律，进而深入理解传热机制。
接下来，我们来思考一个问题：在实验中，如何评价传热效果的好坏？在传热实验中，评价传热效果的好坏是非常重要的。
一种常用的评价指标是传热速率，即单位时间内传递的热量。
传热速率越大，表示传热效果越好。
我们还可以使用传热系数来评价传热效果，传热系数是传热速率与温度差之比。
传热系数越大，表示传热效果越好。
此外，我们还可以使用温度变化率来评价传热效果，温度变化率越大，表示传热效果越好。
通过这些评价指标，我们可以对传热效果进行客观的评估，并进一步优化传热过程。
最后，我们来思考一个问题：传热实验对于我们的日常生活有什么意义？传热实验不仅在物理学中具有重要意义，对我们的日常生活也有很大帮助。
《化工热力学》热力学第二章讨论课
m0,u0,p0,T0 m,u’,p’,T’
mu ' m0u0 (m m0 )h
T’的表达式
mu ' m0u0 (m m0 )h
p 'V RT '
cvT
'
p0V RT0
cvT0
V R
( p' T'
p0 T0
)cpT
p
'
p0
(
p 'T0 T
p0T 'T0
进 － 出 ＝ 内能变化
进： (m m0 )h 出： 0
m0,u0
内能变化： mu ' m0u0
u ' h(m m0 ) m0u0 m
结果说明
1）取系统不同， 考虑的角度不同
开口系反映为质量携带焓 闭口系反映作功
2）若m0＝0， u ' h
h m0,u0
u ' h(m m0 ) m0u0 m
dEcv h min 0 dUcv h min
1)取储气罐为系统(开口系)
dUcv h min
h
经时间充气，积分概念
mu '
m
dU m0u0
cv
m0 h min
h是常数 mu ' m0u0 h(m m0 )
u ' h(m m0 ) m0u0 m
四种可取系统
1）取储气罐为系统
kp0
m0,u0,p0,T0 m,u’,p’,T’
T h T’
T’的表达式分析
T'
kTp 'T0
T0 p ' T0 p0 kTp0
水水传热实验仿真思考题
水水传热实验仿真思考题1. 引言传热是热力学中的重要概念，也是工程领域中常见的问题。
而水水传热实验仿真则是通过计算机模拟，对水水传热过程进行研究和分析。
本文将从实验仿真思考题的角度，对水水传热实验仿真进行探讨和讨论。
2. 实验背景水水传热实验仿真是一种通过计算机软件对水水传热过程进行模拟的方法。
传热过程是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在水水传热实验仿真中，我们可以通过调节模拟软件中的参数，如温度、流速等，来模拟不同条件下的传热过程，从而研究传热规律。
3. 实验目的水水传热实验仿真的目的是通过模拟软件对传热过程进行研究和分析，从而获得传热规律和相关参数。
具体目的包括：•研究不同条件下的传热过程，如温度差、流速等对传热效果的影响；•探究传热过程中的热阻、热流量等参数的变化规律；•分析传热过程中的热传导、对流传热、辐射传热等机制。
4. 实验方法水水传热实验仿真的方法主要包括以下几个步骤：4.1 确定仿真软件和模型选择合适的仿真软件和模型是水水传热实验仿真的第一步。
常用的仿真软件包括ANSYS、COMSOL等，可以根据实际需求选择合适的软件。
模型的选择要考虑实验目的和条件，如传热介质、流动方式等。
4.2 设置初始条件和边界条件在进行仿真之前，需要设置合适的初始条件和边界条件。
初始条件包括温度、流速等参数的初始值，边界条件包括流体的进出口条件、固体表面的热边界条件等。
4.3 进行仿真计算根据设置的初始条件和边界条件，进行仿真计算。
计算过程中，可以观察和记录传热过程中的温度分布、流速分布等参数的变化情况。
4.4 分析和讨论结果根据仿真计算的结果，进行分析和讨论。
可以比较不同条件下的传热效果，探讨传热规律和相关参数的变化规律。
5. 实验思考题在进行水水传热实验仿真时，我们可以思考以下几个问题：5.1 温度差对传热效果的影响在传热过程中，温度差是影响传热效果的重要因素之一。
我们可以通过调节仿真软件中的温度差参数，观察传热效果的变化情况。
计算传热学第8节-讨论课3显式格式稳定性
t1
Pa
P1
P2
P3
P4
P5
Pb
t0
Pa
P1
P2
P3
P4
P5
Pb
x
9
Sun Jining 2008 @ BUAA
2 一维导热
一维导热讨论问题
一维瞬态导热时间C-N格式
((ρ cT)Pt2-(ρ cT)Pt1)∆x∆y∆z=((λ (әT/әx))e-(λ (әT/әx))w)∆y∆z∆t+SP∆x∆y∆z∆t 非稳态项 扩散项 源项 （体平均量） （面时平均量） （体时平均量）
Sun Jining 2008 @ BUAA
aE=(λ e/δ xe)∆t aW=(λ w/δ xw)∆t aPt1=ρ PcP∆x-0.7aE -0.7aW aP= aPt1 + aE + aW b= 0.7SPt2∆x∆t+0.3SPt1∆x∆t aPTPt2= aE(0.7TEt2+0.3TEt1) + aW(0.7TWt2+0.3TWt2) + aPt1TPt1 + b
2020年传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
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作者：非成败作品编号：92032155GZ5702241547853215475102时间：2020.12.13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：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －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：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T－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。
传热学与导热学习题带答案
传热学与导热学习题带答案1、住新房和旧房感觉一样吗？答：因为水的导热系数远大于空气的导热系数，新房的墙壁含水比较多，所以新房比较冷。
2、哪些因素会影响导热系数呢？答：导热系数不仅与物质的种类有关，还与物质的物理结构和状态有关。
温度、多孔材料的含水率、疏松物质的折合密度等都影响材料的导热系数。
3、同样是-6℃的气温，在南京比在北京感觉冷一些？答：冬季南京的空气湿度比北京的大，湿空气由于含有水蒸气而比干空气的换热能力强；加之衣物也因吸收空气中的水分而使得保温效果下降。
4、经过白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来暖和，并且经过拍打后，效果更加明显，试着解释原因。
答：由于水的导热系数大，被晒过的棉被水分减少，所以比较暖和。
并且经过拍打后，有充足的空气进入，空气的导热系数小，所以经过拍打后的棉被更加暖和。
5、用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感觉到热，试分析其原因？答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为0，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热。
自然对流换热表面传热系数小。
当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。
6、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但是水壶仍然安然无样。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试着从传热学的观点分析这一现象？答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升的很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能被很快带走，故壶底升温很快，容易被烧坏。
7、一块厚度δ=50 mm 的平板，两侧表面分别维持在t w1=300℃，t w2=100℃。
试求下列条件下的热流密度。
材料为铜，k=375 w/(m·K);材料为钢，k=36.4 w/(m·K);材料为铬砖， k=2.32 w/(m·K)；材料为硅藻土砖， k=0.242 w/(m·K)解：参见右图及一维稳态导热公式有：铜：2621mW105.105.0100300375⨯=-⨯=-=δλwwttq钢：2521m W 1046.105.01003004.36⨯=-⨯=-=δλw w t t q 铬砖：2321m W 1028.905.010030032.2⨯=-⨯=-=δλw w t t q 硅藻土砖：2221m W 1068.905.010*******.0⨯=-⨯=-=δλw w t t q讨论：由计算可见， 由于铜与硅藻土砖导热系数的巨大差别，导致在相同的条件下通过铜板的导热量比通过硅藻土砖的导热量大三个数量级。
传热习题
⇒ hi = 315.9W /( m .K )
2
1 d0 d o bd 0 1 = + Rdi + + Rdo + K ′ hi d i d i λd m h0
1 25 0.001× 25 1 = + + K ′ 315.9 × 20 0.2 × 20 1.2 ×104
′ = 94W /(m 2 ⋅ K ) K
保温后：单位管长单位时间的热损失为
Φ P = [9.4 + 0.052(30 − 10)]× (0.416 + 2 × 0.0246) π(30 − 10)
= 305.15 J /( s.m)
Φe − Φ p r 2173 .6 − 305.15 = × 3600 × 24 × 30 3 2205 .2 × 10
2A 2×40 2 2 A= = = 46m > 40m 1.741 1.741
因此该换器不够用。
2．若不够用，可采取哪些措施？ ．若不够用，可采取哪些措施？
采取的措施可分为两方面： 操作条件 * 改变流量 (非工艺物流) * 改变物流的进口温度(非工艺物流) 如蒸汽压力、冷却水进口温度 * 减小污垢热阻 设备结构 * 改变管程数即流通截面积(工艺物流) * 串联换热器，补充所需传热面积 注意： 注意：会同时影响热量衡算和传热速率， 分析各参数变化。 有时单一措施不能完成任务，需多措施联用。
qmc c pc (t x − 40) = 94 A∆t m
'
2.5×104 × 2.1×103 × (tx − 40) (120− 40) − (120− tx ) = 94× 40× 80 3600 ln 120− tx
80 94 × 40 × 3600 ln = 120 − t x 2.5 × 10 4 × 2.1× 103
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。
一道传热例题的分析与讨论
试差求解式 （ ） 可得 出 口水 温 ｆ ４ ， ：４ ． ￣ ８ ４Ｃ。然后 由式 （ ） ３ 求得 ｑ ＝ ． １ｋ／ 。 ０ ２５ ｇ ｓ
例题 的求解思 路清晰 、 过程 简洁 ， 获得 了满足工艺 要求 的 并 解 。但 问题是 否就此结 束了呢？
本题 目是要完成 规定 的换 热任务 ， 冷却 水用 量 和出 口温 求 度。 由传热的常识可 以知道 ， 在一定 的换 热速率 下 ， 以通 过冷 可 却水小流量 、 高出 口温度或大流量 、 出口温度都可 能完成规定 低 的换热任务 ， 即实 际上可 能存 在两种 操作 情况 。以上 只是定 性 的分析 ， 具体 是否可 能存在 这种 多稳态 传热 还要通 过下 面 的数
１ 例题 及其求解
文献 例 ６—１ ４第二类命题 的操作型计算 ： 某气体冷却器 总传 热面 积为 ２ ｍ ， 以将 流 量 为 １４ ｇｓ ０ 。用 ． ｋ／ 的某种气体从 ５ ０℃冷却 到 ３ ￣ ５Ｃ。使用 的冷却水初温 为 ２ ￣ 与 ５Ｃ， 气体作逆流 流动 。换 热 器 的传 热 系数 约为 ２０ （ Ｉ ｏ ， ３ Ｗ／ Ｉ ・Ｃ） 气 Ｔ 体的平均 比热容为 １０ Ｊ （ ｇ・Ｃ） ．ｋ／ ｋ ｏ 。试求冷却水用 量及 出 口水
Ｌ Ｕ Ｄｅ—ｚ Ｉ ｈ
（ ｏ ｇｉｇＶ ｃｔ ｎ ｌ ｏ ｅｅ Ｓ ａ ｄ ｎ ｏ ｇｉｇ２ ７ ９ ， ｈｎ ） Ｄ ｎｙｎ ｏ ａ ｏａ Ｃ ｌ ｇ ， ｈ ｎ ｏ ｇＤ ｎｙｎ ５ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｌ １
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｙ ｅ Ｉ ｘ ｍｐ ｅ ｆｈ ａ ｒ ｎｓｅ ｐ ｒ ｔｏ ｓ ｏ ｒｎ ｉ ｌ ｓｏ ｅ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｎ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｅ ｔｐ Ｉｅ ａ ｌ ｓｏ ｅ ｔｔａ ｆ ｒｏ ｅ ａｉ ｎ ｆＰ ｃｐ ｅ ｆＣｈ ｍｉａ ｇｎｅ ｒ ｇ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｉ ｉ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅａ ｌ ｔ ａ ｙ—ｓａｅ ｏ ｒ ｔｏ ｖ ｒａ ｐ ｏ ｏ ｉｉｎ ｗａ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ，ａ ｒ ｍ ａ ｔｃ ｌｐ ｉ ｔｏ ｉｗ ｆｉ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ．Ｓ ｅ ｄ ｔｔ ｐｅ ａｉｎ ｏ ｅ ｒ ｐ ｓｔ ｓａ ｇ ｎ ｒ ｌｒ ｌ ｏ ｎｄ ｆｏ ａｐｒ ｃｉ ａ ｏ ｎ ｆｖ ｅ ｏ ｎ－ ｄ ｓｒａ ｃｉ ｎ ｏ ｅ ｈｅ ｉｓ ｅ ｏ ｔａ ｙ ｓａｅ，ｈｅ ｔｔａ ｓｅ ｓａ ａｙ ｅ ｏ ｄ ｔ ｒ ｎ ｈ ｔ ｂ ｌｔ ｎ ｔ ｅ ｉ ｕ ｔ ｔ ｐ ｒ ｔ ｕ ｔｉｌａ ｔｏ ｖ ｒｔ ｓ ｕ ｆｓｅ ｄ ｔｔ ａ ｒ ｎ ｆｒｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅｅ ｍｉ ｅ ｔ ｅ ｓａ ｉｉ ｉ ｈ ｎｄ ｓ￣ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｙ ｕ ｄ ｒｔ ｏ ｄ ｔｏ ｆｔ ｅ ｓ ｌ ｔｏ Ｔｈ ｏ ｇ ｎ ｌｓｓ ｏ ｈ ｘ ｍｐ ｅ，ｔ ｏ ｃ ｐ ｆｐ ｅｉ ｎ ｒ ｎｇｎ ｅ ｎｇ ｗａ ｒ ｉ ｅ ｎ ｅ ｈｅ ｃ ｎ ｉｉｎｓｏ ｈ ｏｕ ｉｎ． ｒ ｕ ｈ ａ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ ｅ ａ ｌ ｈｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｒ ｌｍｉ ａ ｙ ｅ ｉ ｅ ｒ ｓ ｔａ ｎ ｄ ｉ
《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。
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 oC 。
通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 oC 。
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 qTT 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 oC ，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 TT q -=-=∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 oC 3. 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。
现测得钢管外壁面温度为–110o C ，绝热层外表面温度10oC 。
《传热学》课后习题答案
第二章思考题1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。
答：傅立叶定律的一般形式为：，其中：为空间某点的温度梯度；是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；为该处的热流密度矢量。
2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为及，如何获得该点的热密度矢量？答：，其中分别为三个方向的单位矢量量。
3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。
答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。
4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。
答：① 第一类边界条件：② 第二类边界条件：③ 第三类边界条件：5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。
答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。
7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？ 答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。
6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？ 答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。
8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。
不同意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。
9 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。
因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。
试分析这一观点的正确性。
答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。
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-====⨯⨯⨯30.2 4.4441045t 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。
传热实验报告及思考题-化工实验
二、实验记录
1原始数据表
裸管
冷凝液量
热电偶读数／℃
时间/s
体积/mL
冷凝水流量mL/s
保温包蒸汽温度／
裸管壁面温度1
裸管壁面温度2
裸管壁面温度3
60
5.25
0.088
98.3
97.8
97.6
96.9
60
5
0.083
98.3
97.8
97.7
96.9
60
5.2
0.087
98.2
97.8
97.6
4实验步骤及注意事项
(1)熟悉设备流程，检查个阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水。
(2)打开锅炉紧随发，加水至液面计高度的2/3。
(3)将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220V，满功率加热，带有正气后，再
将加热功率调制适宜值。
(4)打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，注意该值应与加热
根据
=／（Δ）=2753.8W／（0.32×78.8℃）
可求得
=1165W/(m2∙℃)
（2）计算裸管的自然对流给热系数α(W /(m2⋅°C) )
Φ=16×1.5;管长L=0.67m。
与（1）中同理可求得放热量
Q=W汽r=∙∙r =998×0.086×10−6×2257.2×103W=193.7W
(1) 测定汽-水套管的传热系数K(W /(m2⋅°C)):
(2)测定裸管的自然对流给热系数α(W /(m2⋅°C) ):
(3)测定保温材料的导热系数λ(W/(m⋅°C)):
3流程装置
该装置主体设备为“三根管”:汽-水套管、裸管和保温管。这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统，见图1。
传热实验报告思考题
传热实验报告思考题1. 实验目的本实验旨在通过传热实验，探究传热的机制和规律，并通过思考题进一步加深对实验结果的理解。
2. 实验原理传热是物体之间热量传递的过程。
常见的传热方式有导热、对流和辐射。
在本实验中，我们将重点研究导热和对流传热。
导热是通过物质内部的分子碰撞传递热量的过程。
导热的强弱与物体的导热系数有关，导热系数越大，传热速率越快。
导热实验中，我们通常使用传热导率来描述物质导热的能力。
对流传热是通过流体的流动来传递热量的过程。
流体的流动可以加快传热过程。
对流传热与流体的流速、流体的性质以及传热表面的形状和温度差等因素有关。
3. 实验装置与步骤我们使用的传热实验装置如下图所示：（此处省略实验装置的描述）实验步骤如下： 1. 将实验装置安装好并接通电源。
2. 等待实验装置达到稳定状态，记录环境温度和实验开始时间。
3. 打开数据记录仪并开始记录实验数据。
4. 在传热表面附近测量温度，并记录在实验数据表中。
5. 持续记录实验数据，直到温度变化趋于平稳。
6. 关闭数据记录仪，并记录实验结束时间。
7. 拆卸实验装置，并整理实验数据。
4. 实验结果分析根据实验过程中记录的温度数据，我们可以得到实验结果，并进行分析。
首先，我们可以计算出传热表面的平均温度。
通过比较传热表面和环境的温度差，可以初步判断传热的强弱。
然后，我们可以通过计算传热速率来进一步分析传热效果。
传热速率可以通过测量时间内传热的热量以及传热表面的面积来计算。
接下来，我们可以绘制温度随时间变化的曲线图。
通过观察曲线的变化趋势，我们可以判断传热的方式和传热过程中的特点。
最后，我们可以根据实验结果，探究影响传热效果的因素。
例如，我们可以思考传热表面的材料、环境的温度和湿度、传热表面的形状等因素对传热速率的影响。
5. 思考题在对传热实验结果进行分析的基础上，我们可以思考以下问题：1.实验中使用的材料对传热效果有何影响？为什么？2.在实验中，我们将环境温度视为常数，但实际情况中环境温度可能会发生变化。
《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。
传热讨论题
传热讨论题1．污垢和流量对传热的影响有一套管换热器，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120︒C 冷却到70︒C ，其比热容为c p1=3.36kJ/(kg.K)，它对管壁的传热膜系数=2326W/(m 2.K)，并可视为不变。
已知内管为φ57×3.5mm 钢管，水的初温为20︒C ，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70︒C ，测得水出口温度为50︒C ，管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)。
试问：(1)由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45︒C ，求内壁的污垢系数。
(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)(2)经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几？(3)同问题2清垢后水的流量增加了73.2%，如采用原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化；如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？解：(1)解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，使热阻增大，总传热系数下降，单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从50︒C 下降到45︒C ；由于冷却水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式(在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等于热流体放出的热量)，所以热流体在流量不变的情况下，其出口温度上升。
原工况(结垢前)：)()(12222111t t c G T T c G Q p p -=-= 原工况热负荷：kW Q 8.37)70120(36.33600810=-⨯⨯=冷却水用量：s kg t t c Q G p /301.0)2050(187.48.37)(1212=-⨯=-=现工况(结垢后)：)'()'('12222111t t c G T T c G Q p p -=-= 现工况热负荷：kW Q 5.31)2045(187.4301.0'=-⨯⨯= 现工况热流体的出口温度：C c G Q T T p ︒=⨯-=-=33.783600/81036.35.31120''1112 原工况：120︒C →70︒C 现工况：120︒C →78.33︒C50︒C ←20︒C 45︒C ←20︒C70 50 75 58.33C t C t t t m m ︒=+=∆︒=+=∆<∆∆66.662/)32.5875(';602/)5070(,221由于d 2/d 1=57/50=1.14<2，可按平壁处理 原工况：21111αλα++=bK ；现工况：2121111'R R bK ++++=αλα壁阻和管外的垢阻可忽略，得： 原工况：)./(635232687323268731112212121K m W K =+⨯=+=+=αααααα 现工况：221111'R K ++=αα，要计算R 2，要先求出K’传热速率方程：原工况m t KA Q ∆=；现工况m t A K Q '''∆=两个方程式相比得K’)./(47666.66608.375.31635'''2K m W t t Q Q K K m m =⨯=∆∆= W K m K R /).(1026.5873123261467111'124212-⨯=--=--=αα (2)解题思路：此时仍认为管外的传热膜系数α1不变，管内由于水量增大，即流速u 增大，Re 增大，使管内的传热膜系数α2增大，从而使总传热系数K 增大。
传热讨论课
传热讨论题有一列管式换热器，面积为40m 2，列管为φ25mm ×2.5mm 的钢管。
用饱和水蒸气把处理量为2.5×104kg/h 的油从40℃加热到80℃。
油走管程，流动状态为高度湍流（Re>104）。
蒸气走壳程，蒸汽压力为0.2MPa （绝对压强），冷凝给热系数()K m W ⋅⨯=24/102.1α。
油的平均定压热容()K kg J c p ⋅⨯=/101.23。
问：（1） 当油的处理量增加1倍时，油的出口温度为多少？若要保持油的出口温度仍为80℃，换热器是否够用？（2） 若不够用，可采取哪些措施？（3） 并联或串连多大的换热器才够用？要考虑哪些问题？（4） 若处理量加大1倍，将加热蒸汽压力提高到0.3MPa ，能否保持油的出口温度？ （5） 油的处理量不变，如果油的粘度提高1倍，仍为湍流流动，其它物性不变，油的出口温度为多少？（6） 由于换热器运用时间较长，使得管壁结了一层油垢，其厚度为1mm ，热导率()C m W ︒⋅=/2.0λ，此时油的出口温度为多少？（7） 大气温度为10℃，管壁对空气的给热系数按()()()Cm W t t w T ︒⋅-+=2/052.04.9α计算，换热器的壳体外径为416mm ，壳壁厚8mm ，保温后，壁温为30℃，保温层热导率()C m W ︒⋅=/58.0λ，保温层厚度为多少？保温后，每米壳体每月可节约多少千克蒸汽？解：（1）查《化学工程基础》附录8可得0.2 Mpa 饱和水蒸汽的温度为120.2℃，所以，初始条件下：（各参数下标以1表示）油： 40℃ 80℃ 蒸汽： 120.2℃ 120.2℃ 80.2℃ 40.2℃C t m ︒=-=∆9.572.402.80ln2.402.801由热量衡算式（2－4）和传热速率方程式（2－54） ()12t t qC t KA p m -=∆=Φ可得：()()()()Km W h K m kJ t A t t C q K m p m ⋅=⋅⋅=⨯-⨯⨯⨯=∆-=2241121,1/9.251/74.9069.574040801.2105.2根据式（2－59a ）计算总传热系数ioi i o o d d d d K αλδα111++=所以()Km W d d K d d m o o i mi ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=2411/8.3265.2225450025.0102.119.2511202511λδαα 上式计算中取钢的热导率为45W/(m ·k)当油的处理量增加1倍时，（各参数下标以2表示）122u u =假定物性条件不变，则由4.08.0023.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=λμμρλαp i i C du d 得： 8.0u i ∝α所以 ()K m W uu i i ⋅=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=28.08.01212/56928.326αα()Km W d d d d K ioi i o o ⋅=⨯+⨯+⨯=++=2422/4275.2225450025.0102.11202556911111αλδα油： 40℃ t 2蒸汽： 120.2℃ 120.2℃ 80.2℃ (120.2-t 2) 所以 ()222222.1202.80ln 402.1202.80ln 2.1202.80t t t t t m --=---=∆ 由 ()4022,222-=∆=Φt C q t A K p m m 得：()40101.23600105.222.1202.80ln404042723422-⨯⨯⨯⨯⨯=--⨯⨯t t t解之得： C t ︒=5.752，此即油的出口温度。
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传热讨论题1、污垢和流量对传热的影响有一套管换热器，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120︒C 冷却到70︒C ，其比热容为C p 1=3.36kJ/(kg.K)，其对流传热系数=2326W/(m 2.K)，并可视为不变。
已知内管为φ57×3.5mm 钢管，水的初温为20︒C ，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70︒C ，测得水出口温度为50︒C ，管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)，水的比热为C p 1=4.187kJ/(kg.K)。
忽略热损失。
试问：（1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45︒C ，冷却水量保持不变，求内壁的污垢系数。
（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）（2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几？（3）同问题2清垢后水的流量增加了73.2%，如采用原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化；如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？（平均温差可用算术平均值计算）。
解：（1）解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，使热阻增大，总传热系数下降，单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从50︒C 下降到45︒C ；由于冷却水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式（在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等于热流体放出的热量），所以热流体在流量不变的情况下，其出口温度上升。
原工况（结垢前）：)()(12222111t t C m T T C m Q p p -=-= 原工况热负荷：kW .)(.Q 837701203633600810=-⨯⨯= 冷却水用量：s /kg ...t t C Q m p 3010)2050(1874837)(1222=-⨯=-=现工况（结垢后）：)()(12222111t 't C m 'T T C m 'Q p p -=-= 现工况热负荷：kW .)(..'Q 531204518743010=-⨯⨯= 现工况热流体的出口温度：C ./..C m 'Q T 'T p ︒=⨯-=-=337836008103635311201112原工况：120︒C →70︒C 现工况：120︒C →78.33︒C50︒C ←20︒C 45︒C ←20︒C70 50 75 58.33C t C t t t m m ︒=+=∆︒=+=∆<∆∆66.662/)32.5875(';602/)5070(,221由于d 2/d 1=57/50=1.14<2，可按平壁处理 原工况：21111αλα++=b K ；现工况：2121111'R R bK ++++=αλα壁阻和管外的垢阻可忽略，得： 原工况：)./(635232687323268731112212121K m W K =+⨯=+=+=αααααα 现工况：221111'R K ++=αα，要计算R 2，要先求出K’传热速率方程：原工况m t KA Q ∆=；现工况m t A K Q '''∆=两个方程式相比得K’)./(47666.66608.375.31635'''2K m W t t Q Q K K m m =⨯=∆∆= W K m K R /).(1026.5873123261467111'124212-⨯=--=--=αα （2）解题思路：此时仍认为管外的传热膜系数α1不变，管内由于水量增大，即流速u 增大，Re 增大，使管内的传热膜系数α2增大，从而使总传热系数K 增大。
由于生产任务一定，即热负荷Q=37.8kW 不变，此时水量增加，导致水出口温度下降(<50︒C)，这样传热推动离∆t m 也增大，此时完成指定生产任务的传热面积A 必然会减少，即套管换热器的长度缩短。
)160Pr 6.0(86.4Pr )./(6252.0,.1072.77),./(174.4,/994352/502050/10Re )./(8735342<<==⨯===︒=+=>>=-符合得：性：，查对应温度下水的物）（，设管内的流动从哪个公式计算出的，先验算定K m W s Pa K kg kJ c m kg C t d l K m W p λμρα的公式计算所以4080445023010100551107277050143301044.p .)c ()du (d ......d G du Re λμμρλαμπμρ=>⨯=⨯⨯⨯⨯===-)./(8561355232613552326''')./(856732.1873',732.1)'('',10Re Re','%2.732212128.028.08.0224K m W K K m W u u u u =+⨯=+==⨯===>>>αααααααα也可用上式计算时，当流量增大C ....t c 'G Q 't )t 't (c 'G Q s /kg ...G .'G p p ︒=+⨯⨯⨯=+=-==⨯==337201017445210108375210301073217321331222122222得由 %..'t 'K t K l 'l 't 'l 'K t Kl ,'t 'A 'K t KA Q .C./).('t .m m m m m m m 676703566856606355078235662507822033770120为原长度的套管换热器的有效长度增加冷却水量后，所需=⨯⨯=∆∆=∆=∆∆=∆=︒=+=∆←→（3）解题思路：此时仍认为管外的传热膜系数α1不变，管内由于水量增大，即流速u 增大，Re 增大，使管内的传热膜系数α2增大，从而使总传热系数K 增大。
如果此时换热器不变，传热面积A 不会变化，通过传热面的热流量增大，根据热量衡算式和传热速率方程，可知热流体的出口温度T’2将下降，同时水的出口温度t’2也将下降。
）（得：现工况：原工况：热量衡算式：a T t c G c G T T t t c G c G T T t t c G c G t t c G T T c G Q p p p p p p p p 3464.0'12020';3464.0732.16.0732.1;'''6.05030701202050)'(')'('222211211222112112221112222111=--==--===--=--=-=-=CT C t b a b t t T t t T m t K Q A K m W K t t t T t T A K t t AK t A K Q m m ︒=︒=-=-+-⨯⨯⨯=-+⨯=⨯⨯=∆==<∆∆-+-=∆+∆=∆=56'42')()()()20'(136.5)''(100)20'(10174.4301.0732.12)''(10099.085699.060635108.37)./(856')2(;2)'()'('2''''22222232223221122121；联解得：、式，其中传热速率方程：2、换热器的设计计算有一单壳程、双管程列管换热器。
壳程为120℃饱和水蒸汽冷凝，常压空气以12m/s 的流速在管程内流过。
列管为φ3825⨯.mm 钢管，总管数为200根。
已知空气进口温度为26℃，要求被加热到86℃。
又已知蒸汽侧传热膜系数为K)W/(m 1024⋅，壁阻及垢阻可忽略不计。
定性温度下空气的物性为：K)kJ/(kg 0051⋅=.c p ，K)W/(m 1086122⋅⨯=-.λ，3kg/m 0761.=ρ，s Pa 1098515⋅⨯=-.μ。
试求：(1) 换热器列管每根管长为多少米？(2) 由于此换热器损坏，重新设计了一台新换热器，其列管尺寸改为φ542⨯mm ，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，求空气的出口温度。
解：(1)解题思路：由热量衡算式和传热速率方程计算完成任务所需的传热面积，然后再计算出管长。
kg/s 10412200076112033078502785022i 2....n u d .V m =⨯⨯⨯⨯===ρρ()()kW 57662686005110411222...t t c G Q p =-⨯⨯=-= 44510101521098510761120330>⨯=⨯⨯⨯==-....du Re μρ(湍流)697002861010985110005153....c Pr p =⨯⨯⨯==-λμ()K)W/(m 46506970101520330028610023002302408044080i ⋅=⨯⋅==∴......Pr Re d.....λα解法1：033046500380101114i i o o o ...d d K ⨯+=+=αα 解得：K)W/(m 63432o ⋅=.K()℃5934943494m =-=∆lnt 23m o o m 8625596343105766...t K Q A =⨯⨯=∆=n l d A ⋅⋅⋅=o o πT =120℃t 286=℃t 126=℃空气u n ==⋅⨯=121038252004m /s W /(m K)mm o 2αφ.m 083120003801438625o o ....n d A l =⨯⨯=⋅⋅=∴π解法2：i o αα>> K)W/(m 46502i i ⋅=≈∴.K α23m i i m 3622594650105766...t K Q A =⨯⨯=∆=m 079120003301433622i i ....n d A l =⨯⨯=⋅⋅=∴π可见这种近似是允许的。
(2) 由于换热器内列管的规格及管数发生变化，传热面积和管内的对流传热系数随之变化，需要联解热量衡算式和传热速率方程计算空气的出口温度。
改为mm 254⨯φ列管，m 050i .d ='1602008080=⨯=='.n .nm 081.l ='令空气出口温度为't 2热量衡算：602626862622-'=--'='t t Q Q (a)速率方程：mm i i i i m mi i i i t t A A t t A A K K Q Q ∆'∆''≈∆'∆''='αα (b)式中 ℃59m =∆t22m1209460t lnt t '--'='∆ 21212000330160050i i ...n d n d n l d n l d A A i i i i =⨯⨯=⋅'⋅'=⋅⋅⋅'⋅⋅'⋅='ππ 5660801050033080818081i i 8061i i 80i i i i 802i i 80i i i i 8080i i i i 80i i i i ....n n d d n n d d d d d d n n d d d d d d u u d d d d Re e R d d ............=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'=⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛'⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛'⋅'=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡'⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛'⋅'=⎪⎭⎫⎝⎛'⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛'⋅'=⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅'='αα将以上各值代入(b)后再与(a)式联立94 34120120 26 't 2941202-'t()591209426212156606026222⋅'--'⨯⨯=-'t ln t ..t解得： ℃732='t3、换热器的串并联组合操作有两台完全相同的单管程列管式换热器，壳程水蒸气冷凝加热管程内的空气。