化工原理传热计算题专题训练
化工原理--传热习题及答案
传热习题及答案一、选择题：1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）CA 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值；B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D 、要提高K 值，应从降低最大热阻着手；2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。
Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、ＦＡ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流体；Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流体；3、影响对流传热系数的因素有( )。
A 、B 、C 、D 、EA 、产生对流的原因；B 、流体的流动状况；C 、流体的物性；D 、流体有无相变；E 、壁面的几何因素；4、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：AA 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝=b. d 增大时，α增大，d α∝综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降根据()21p mc t t KA-=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈5、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。
化工原理培训传热练习
一、计算练习题1. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =×103J/（kg ·K ）。
热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =×10－3+×10－5+×10－3=×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。
并流操作80 50 2.341565ln 1565=-=并m t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作 8050 4023545=+=逆m t ∆℃传热面积 83.540133101.34=⨯⨯==逆逆m i i t K S ∆m 2因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。
化工原理传热练习题
化工原理传热练习题传热概念：1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K4、如何强化传热计算公式（1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。
（3）实验测K (例4－9)（4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10）二实验题（10）1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的和S？为什么？换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。
（1分）当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。
通常，换热器尽可能采用逆流操作。
（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。
（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。
（1分）2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。
（3分）一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。
（3分）5．灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪器名称。
并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。
？三计算题（60分）3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。
苯走管程，流量为1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。
传热练习试题2_化工原理
传热一、填空1、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放（），这是因为（）。
2、某物体（可近似为灰体），在20℃时，其黒度为ε=，则其辐射能力的大小为（），其吸收率为（）。
3、管内对流传热，流体内温度梯度最大是在（），原因是（）。
4、膜系数α越（），液体核状沸腾时，△t越大，α越（）。
5、在一列管换热器中用壳程的饱和蒸汽加热管程的液体（无相变），若饱和蒸汽侧的饱和蒸汽压力增大，而液体的流量和进口温度不变，则液体出口温度（），蒸汽侧的对流传热系数（）。
6、某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液，现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均无变化，请列举二个可以导致上述现象的原因：①（）②（）7、常见的列管换热器折流板型式有（），（）。
在列管式换热器的壳程中设置折流板的优点是（），缺点是（）。
8、随着温度的增加，空气的黏度（），空气的导热系数（）。
9、某一段流体流过一段直管后，在流入同一内径的弯管段，则弯管段的传热系数比直管段传热系数（），因为（）。
10、角系数取决于换热物体的（），（）和（），而与（）和（）无关。
11、基尔霍夫定律的表达式为（），该定律的前提假设条件是（）。
12、在空气—水换热的换热器中，为强化传热可能采取的措施有哪些（），传热壁面的温度接近于（）的温度。
13、列管换热器中，若冷热两种流体的温度差相差较大，则换热器在结构上常采用（）办法，常用的结构形式有（）。
14、化工生产中常以水蒸汽作为一种加热介质，其优点是（）。
水蒸汽冷凝时应及时排除不凝性气体，其原因是（）。
15、大容积中的饱和沸腾传热可分为（），（）和（），而在工业生产中常在（）阶段操作。
16、一回收烟道气热量的废热锅炉，在流程安排上，烟道气（入口温度为60℃）应走（），水（入口温度为90℃）应走（），主要是为避免（）。
17、三层圆筒壁热传导过程，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同，在其它条件不变时，若将第二层和第三层的材质互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。
化工原理传热习题
例1
在一管式换热器中，冷热流体逆流操作，热流体的进、 出口温度为138℃和93 ℃，冷流体进、出口温度为 25℃和 65 ℃。现另有一台完全相同的换热器，试计算两台换热器 按以下流程操作，冷热流体的出口温度各为多少（两流体 进口温度不变）？ 按如图所示流程操作，即串联组合，且每个换热器皆 为 逆流流动。 T2'
6-24 某列管换热器由多根Φ25mm╳2.5mm的钢管所 组成，将苯由20℃加热到55℃，苯在管中流动，其 流量为15t/h,流速为0.5m/s。加热剂为130℃的饱和蒸 汽，在管外冷凝。苯的比热容cP=1.76kJ/(kg∙ ℃)， 密度为858kg/m3。已知加热器的传热系数为 700W/(m2 ∙ ℃)，试求：
加热器所需的管数Байду номын сангаас及单位长度l
6－30题
某列管换热器用110℃饱和蒸汽加热甲苯，可使甲苯 由30 ℃ 加热至100℃。今甲苯流量增加50％，试求： （1）甲苯出口温度； （2）在不变动设备条件下，采取何种措施可使甲苯出口 温度仍维持100℃？作定量计算。
6－33题
由A、B两台换热器组成的 换 热系统中，冷与热流体的流向及 ta 流量等如图所示。已知：A、B t2 两台换热器的传热面积，传热系 数均相等。冷流体流量等量分 配。且T1=150℃ ,T2=40℃； tb t1＝30 ℃，t2＝90 ℃。 试求：温度T、ta、tb的值分 别为多少？
6-18 热气体在套管加热器内用冷水冷却，内管为 Φ25mm╳2.5mm钢管，热导率为45W/(m ∙K)。冷 水在管内湍流流动，给热系数α 1=2000W/(m2 ∙K)。 热气在环隙中湍流流动， α2=50W/(m2 ∙K)。不计 污垢热阻，试求： （1）管壁热阻占总热阻的百分数；
化工原理传热习题及答案
化工原理习题及答案第五章传热姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=,此时单位面积的热损失为_______。
(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1140w2.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=,此时单位面积的热损失为_______。
(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 1000w3.（6分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=,则其厚度不低于_______。
(注:大型容器可视为平壁)***答案*** 91mm4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为,此时传热系数α=_____________.***答案*** α=0.023(λ/d)Re Prα=3.81(kw.m.K)5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为,此时传热系数α=________________.***答案*** α=0.023(λ/d)Re Prα=5.26(kw.m.K)6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。
化工原理 培训传热练习
一、计算练习题1. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =1.86×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =4.178×103J/（kg ·K ）。
热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以内表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3=7.54×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。
并流操作80 50 2.3415651565=-=t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作80 50 4023545=+=逆m t ∆℃传热面积 83.540133=⨯==逆逆m i i t K S ∆m 2因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。
化工原理传热大题
23、在单程列管式换热器内，用130℃的饱和水蒸汽将某溶液由20℃加热到60℃，单管呈列管换热器由100根∅25mm×2.5mm，长为3m的钢管构成，溶液以每小时100m3的流量在管内流过，蒸汽在管外冷凝。
试求：（1）总传热系数K；（2）溶液对流给热系数α1和蒸汽冷凝对流给热系数α2；（3）若溶液的质量流量增加到m s2′，m s2′m s2=x⁄，1<x<2（m s2为溶液原来的质量流量）在其他条件不变的情况下，试通过推导说明次换热器能否满足要求（α2可视为不变）已知在操作条件下溶液的密度为1200kg/m3，黏度为0955mPa.S，比热容为3.3KJ/kg.℃，热导率为0.465 W/kg.℃，管壁热阻、污垢热阻和热损失忽略不计。
★★★★★【答案解析】解：（1）换热器的总传热量Q=m s2c p2(t2−t1)=(100×12003600⁄)×3300×(60−20)=4.4×106 W∆t m=t2−t1lnT S−t1T S−t2=60−20ln130−20130−60=88.5 ℃A=nπd2l=100×3.14×0.025×3=23.6 m2所以总传热系数KK=QA∆t m=4.4×10623.6×88.5=2107 W m2.℃⁄（2）由管内溶液可知，其流速u=V S20.785d12n0=1003600⁄0.785×0.022×100=0.885 m s⁄R e=d1uρμ=0.02×0.885×12000.955×10−3=2.224×104（>104，为湍流）P r=c pμλ=3.3×103×0.955×10−30.465=6.78所以管内溶液给热系数α1α1=0.023λd1Re0.8Pr0.4=0.023×0.4650.02×(2.224×104)0.8×6.780.4=3454 W m2.℃⁄以管外表面为基准面，所以1 K =1α1×d2d1+1α2代入数据得1 2107=13454×2520+1α2所以α2=8872 W m2.℃⁄（3）当流量增加时，则增加后该流体仍然为湍流所以由公式α1=0.023λd 1Re 0.8Pr 0.4=0.023λd 1(d 1uρμ)0.8(c p μλ)0.4即α1‘α1=(u ′u)0.8=(m s2′m s2)0.8=x 0.8 所以K ′=(1α1′×d 2d 1+1α2)−1=(13454x0.8×2520+18872)−1=8872x 08x 08+3.211原工况m s2c p2(t 2−t 1)=KA∆t m新工况：T S 、t 2、t 1不变，所以∆t m 不变m s2′c p2(t 2−t 1)=K ′A ′∆t m由上述两式得m s2′m s2=x =K ′A ′KA =8872x 082170(x 08+3.211)A ′A整理得A ′A =x +3.211x 0.24.211因为1<x <2，所以4.211<x +3.211x 0.2<1+3.211×20.2A ′A>1 此时所需的传热面积要大于原工况（设备的传热面积）的传热面积，所以次换热器不能满足要求24、某列管换热器有33根∅19×2mm 的管子，管长为3 m 。
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第四章《传热》练习题一、选择题1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（）A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异；C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；答案：C2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（）。
A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射定律；B、克希霍夫定律；D、普郎克定律；答案：B3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。
A、高压流体；B、蒸汽；C、易结垢的流体；D、腐蚀性流体；E、粘度大的流体；F、被冷却的流体；答案：A、C、D；B、E、F4、影响对流传热系数的因素有( )。
A、产生对流的原因；B、流体的流动状况；C、流体的物性；D、流体有无相变；E、壁面的几何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是( )。
A 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；答案：A解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u dd α∝= b. d 增大时，α增大，dα∝ 综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降根据()21p mc t t KA -=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln p mc AT t T t α=--∵A α↓ 则12lnT t T t -↓-∴2t ↓ ⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
化工原理传热计算题专题训练
化工原理传热计算题专题训练.(总56页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二部分 计算题示例与分析3-77 某流体通过内径为100mm 圆管时的流传热系数为120W/(C m 02⋅),流体流动的雷诺数5102.1Re ⨯=,此时的对流传热系数关联式为4.08.0Pr Re 023.0=Nu 。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化解：由对流传热系数α的计算公式： dλα023.0=（μμρd ）8.0Pr 4.0当物性不变时 2.08.0-∝d u α 不变u ， ∴α2.0-∝d 求扁管的当量直径d e ：设a 、b ，分别为矩形截面的宽与长由题意31=b a 2(a+b)=d π解之 a=8d π b=83dπ∴d e =16328382)(24=⋅⨯=+d d d b a ab πππd π =m 0295.005.014.3163=⨯⨯设αα'、分别为圆管与扁管的对流传热系数，则11.1)0295.005.0()(2.02.0'===e d d a a∴α'= α=⨯=111W/(⋅2m ℃)对流传热系数由原来的１００Ｗ／（⋅2m ℃）增至现在的１１１Ｗ／（m ⋅2℃） 分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。
因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。
３－８４ 某固体壁厚b=500mm,其导热系数⋅=m W /(0.1λ℃)。
已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C ,其对流传热系数a 1=50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数/(1002W =αm 2℃).若忽略污垢热阻，试求：（1） 热通量q; （2）距热壁面２５mm 处的壁温t x 。
解：方法一先求热通量，然后以（Ｔ－t x ）为传热推动力，（λba +11）为对应热阻，求出x t 。
化工原理《传热》习题及答案
化工原理《传热》习题及答案1、某加热器外面包了一层厚为300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m ⋅℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？ 解：22321121λλb t t b t t AQ -=-= C 3007516.025.016.005.03075o 21122321=+⨯-=+λ⨯λ-=∴t b b t t t 2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b 1=230mm ， λ1=1.05 W/(m·℃)绝热砖 b 2=230mm ， λ2=0.151W/(m·℃)建筑砖 b 3=240mm ， λ3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖；（2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m442.09.273151.013894005.123.094010002222321121=∴=-=-λ-=λ-=b b b t t b t t AQ 230mm<b 2=442mm<230×2mm则：绝热层需两块绝热砖。
校核t 2=?CC t t o o 1386.1059.273151.046.094022<=∴=- （2）t 4=?C9.3493.024.06.1059.273o 443343=∴-==λ-=t t b t t A Q 3、Φ50×5㎜的不锈钢管，导热系数λ1＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度为30mm 导热系数λ２＝0.2W/（ｍ·Ｋ）的石棉保温层。
若钢管的内表面温度为623Ｋ，保温层外表面温度为373Ｋ，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。
解：已知钢管的内半径mm 20252501=⨯-=r 钢管的外半径mm 252502==r 保温层的外半径mm 5530253=+=r根据式（3-12a ），每米管长的热损失W 39794.3014.015702555ln 2.012025ln 161)373623(12ln 1ln 1)(223212131=+=+-⨯⨯π=λ+λ-π=r r r r t t L Q由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度t 2。
化工原理 培训传热练习
一、计算练习题1. 有一碳钢制造的套管换热器，管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
解 ①苯的平均温度6525080=+=T ℃，比热容c ph =1.86×103J/（kg ·K ）苯的流量W h =2000kg/h ，水的平均温度2523515=+=t ℃，比热容c pc =4.178×103J/（kg ·K ）。
热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （忽略热损失）热负荷 43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W冷却水消耗量 1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h ②以表面积S i 为基准的总传热系数为K i ，碳钢的导热系数λ=45W/（m ·K ）089.0290082.00855.045082.00035.0230111⨯+⨯⨯+=++=o c i m i h i d d d bd K αλα =4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3=7.54×10－3m 2·K/WK i =133W/（m 2·K ），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。
并流操作80 50 2.341565ln 1565=-=并m t ∆℃传热面积 81.62.34133101.34=⨯⨯==并并m i i t K Q S ∆m 2逆流操作 8050 4023545=+=逆m t ∆℃传热面积 83.540133101.34=⨯⨯==逆逆m i i t K S ∆m 2因逆并逆并故i i m m S S t t >∆<∆,。
化工原理练习题-传热
垢的流体走管______，有腐蚀性流体走管______，粘度大或流量小的流体走管______。
答案：外内内内外
20.将列管换热器的管程设计成多程是为了________________________；在壳程设置折流挡板是为了______________________________________。
答案：蒸气空气
15.强化传热的方法之一是提高K值.要提高K值,则应改善对流给热系数______的一侧的传热条件（给热系数小的还是大的）
答案：提高给热系数较小一侧的给热系数。
16.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1<b2<b3;导热系数λ1>λ2>λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3;各层导热速率Q1___Q2___Q3
A.导热系数B.对流传热系数C.总传热系数
答案：C
18.对流传热过程仅发生在（）中。
A.固体B.静止的流体C.流动的流体
答案：CA
19.用两种不同的保温材料时，往往要把导热系数λ小的材料放在（）。
A.内层B.外层C.内或外层都行
答案：A
20.定态传热是指传热系统内各点的温度（）。
A.不仅随时间变，也随位置变B.只随位置变，但不随时间变
答案：物质种类和组成,物质的内部结构和物理状态、温度、湿度、压强等
8.牛顿冷却定律公式为________________,其符号各代表__________________、_________________和__________________。
答案：Q＝αA（T－tw）, Q表示传热速度、α表示传热系数、A表示对流传热面积、T表示热流体主体平均温度和tw表示为低温流体壁面温度。
化工原理：传热习题(含答案)
第四章 传热一、填空题：1、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将 材料包在内层，其原因是 ， 导热系数小的 减少热损失 降低壁面温度2、厚度不同的三种平壁，各层接触良好，已知321b b b >>；导热系数321λλλ<<。
在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 R 2 R 3 各层的导热速率Q 1 Q 2 Q 3 在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度降低而—————————— 。
解①R 1>R 2>R 3 ， Q 1=Q 2=Q 3 ②降低 3、①物体辐射能力的大小与 成正比，还与 成正比。
②流体沸腾根据温度差大小可分为 、 、 、三个阶段，操作应控制在 。
因为40100⎪⎭⎫⎝⎛==T c E E b εε ∴E ∝T 4 ，E ∝ε ②自然对流 泡状沸腾 膜状沸腾 泡状沸腾段 4、①列管式换热器的壳程内设置折流的作用在于 ，折流挡板的形状有 等。
②多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 ；若某层的平均导热面积最大，则通过该层的热流密度 。
解①提高壳程流体的流速，使壳程对流传热系数提高 ， 园缺形（弓形），园盘和环形②最大 ， 最小 5、①在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 ；易结垢的流体走管 ；高压流体走管 ；有腐蚀性液体走管 ；粘度大或流量小的流体走管 。
①外， 内 ，内 ， 内 ， 外 6、①在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 。
②列管换热器的管程设计成多程是为了 ；在壳程设置折流挡板是为了 ； 解 ①壳程 ， 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降 ②提高管程值 α ， 提高壳程值α 7、①间壁换热器管壁wt 接近α 侧的流体温度；总传热系数K 的数值接近 一侧的α值。
②对于间壁式换热器：mt KA t t Cp m T T Cp m ∆=-=-)()(122'2211'1等式成立的条件是 、 、 。
化工原理热传导练习题
化工原理热传导练习题化工原理热传导练习题热传导是化工原理中的一个重要概念，它涉及到物质内部热量的传递方式。
在实际工程中，我们经常需要计算和分析热传导的问题，因此掌握相关的练习题是非常重要的。
下面，我将为大家提供一些热传导的练习题，希望能够帮助大家更好地理解和应用这一知识。
练习题一：热传导计算问题：一块长为1m，宽为0.5m，厚度为0.1m的金属板，其热导率为50W/(m·K)。
板的左右两侧分别保持在100℃和20℃的温度下。
求金属板内部的温度分布情况。
解析：根据热传导的基本原理，我们可以利用热传导方程来求解这个问题。
热传导方程可以表示为：q = -kA(dT/dx)其中，q是单位时间内通过单位面积的热量传递，k是热导率，A是传热面积，dT/dx是温度梯度。
在本题中，由于板的宽度和厚度都是常数，所以传热面积A是一个常数。
我们可以将热传导方程简化为：q = -kA(dT/dx)由于问题中要求的是温度分布情况，所以我们需要求解dT/dx。
将上述方程进行积分，可以得到：q = -kA(T2 - T1) / L其中，T2和T1分别表示板的两侧温度，L表示板的长度。
将问题中的数据代入上述方程，可以得到：q = -50 × 0.5 × 0.1 (100 - 20) / 1 = -200 W由于热量是从高温区向低温区传递的，所以传热速率q为负值。
练习题二：热传导和材料选择问题：在一个化工装置中，需要将高温的液体通过一个金属管道传输到远处。
为了减少热损失，我们需要选择一个合适的材料作为管道的材质。
已知不同材料的热导率如下：金属A：100 W/(m·K)金属B：50 W/(m·K)金属C：10 W/(m·K)假设管道的长度为100m，管道外温度为20℃，内部温度为200℃。
请问应该选择哪种材料作为管道的材质？解析：根据热传导的基本原理，热损失与热导率成正比。
化工原理--传热习题及答案
传热习题及答案一、选择题：1、 关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）CA 、 传热过程中总传热系数 K 实际是个平均值；B 、 总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、 总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体 的物性无关；D 要提高K 值，应从降低最大热阻着手；2、 在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程 的有（）。
A 、C 、D;B 、E 、FA 、高压流体；B 、蒸汽；C 、易结垢的流体； D 、腐蚀性流体； E 、粘度大的流体；F 、被冷却的流 体；3、 影响对流传热系数的因素有（）。
A B 、C 、D EA 产生对流的原因；B 、流体的流动状况；C 流体的物性；D 流体有无相变；E 、壁面的几何因素；4、 某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热 至指定温度，若需进一步提高空气出口温度， 拟将加热管管径 增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变） ，你认为此措 施是：AA 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 视具 体情况而定；解：原因是：流量不变 d 2u 常数 当管径增大时，a. u l/d 2 , u 0-8/d 0'2 1/d 1'8综合以上结果， 根据m 5 t 2 tl KA t m 对于该系统KA_b L_A L T t 2mc p J t 2 ln — 则T t 2A-ln T• t 2b. d增大时，a增大，dA 1/d1'8，管径增加，A下降KA At m本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：N u O.O23Re0.8Pr n，即物性一定时，u^/d。
.2。
根据连续性方程，流量不变时，V匸"J常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K5、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。
化工原理：习题(传热)
求 : (1)K ?
(2)将单管程改为四管程, ms' 2 =
1 2 ms2
,Q '
是否 Q
解 : (1)
ms2Cp2 (t2
t1 )
KA
t2 t1 ln T t1
ms
2C
p2
ln
T T
t1 t2
K d1Ln
T t2
即: 34 996 4.17 103 ln 90 20 K 0.0251.3 60 K 2154W / m2C(以外表面计)
t1)
K
'A
t2' t1
ln
T T
t1 t2'
ms 2 2
Cp2
ln
T T
t1 t2'
K ' d1Ln
(34 996) 2 3600
4.17
103
ln
90 20 90 t2'
3750
0.025 1.3
60
t2' 68.3C
Q'
ms 2 2
C p2 (t2'
t1)
34 996 2 3600
K'A 3msC p
966 90 3600 31.26 105 4.2 103
0.197
T2'
86C
Q'
3msCp (T1
T2')
31.26 105 3600
4.2 103
(95
86)
3.97 106W
上升蒸汽量增大的百分率
Q' Q
Q
100%
3.97
106 2.94 2.94 106
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假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用aT=8+0.05tW来计算。其中tW表示壁温，℃；αT的单位为W/(m2·℃)。
解：（1）设油和空气的温度分别为t1、t2。
分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积 和冷却段所需面积 ，而 、 的求得又须以 、 为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t。
3-94 在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍
试估算Ｑ/∆tm将如何变化？
解：（1）蒸汽》空气K空气
由 Q =KAΔtm
得 Q/
Re=
由上可知，当压强加倍后，管空气的，u将有所改变，具体说增大 u减少，但质量流速G = u不变。即Re= 不变。
第二部分 计算题示例与分析
3-77某流体通过径为100mm圆管时的流传热系数为120W/( ),流体流动的雷诺数 ,此时的对流传热系数关联式为 。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？
解：由对流传热系数 的计算公式： （ ） Pr
当物性不变时 ，
本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。
3-97 有两条φ48mm×3mm的蒸汽管道，管饱和蒸汽的温度皆为120℃。不同的是管线甲外包有一层λ=0.75W/(m2·℃)、厚10mm的绝热层，而管线乙没有。设周围空气为20℃，空气的对流传热系数αa=10W/(m2·℃)。试比较哪一个管道的散热速率大。请说明原因。
3-93质量流率相同的两种液体通过某套换热器的管程并被加热，其对流传热系数都可以用下式表示：
若定性温度下两流体的物性 = 4.2 ，= 3.2为了简化计算，其它物性可认为相同，问二者的对流传热系数有多大差别？
解：由给热系数的计算公式知：
0.40.6
即二者的对流传热系数之比为3.57倍。
分析：在相同的质量流率下，由于两种液体的物性不同，其对流传热系数相差是很大的。换言之，流体的物性对对流传热系数的影响是甚大，这点我们应予以充分注意。至于气体与液体之间，这种区别就更大。例如定性温度为50c时，在相同的流动状态下，水和空气的对流传热系数相差700倍以上。因此在一般操作情况下，空气的流速往往比水的流速要大几倍甚至十几倍。
解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：
（3）求所需的传热面积
1冷凝段与冷却段的传热量
2
②两段的平均温差
总传热量：
冷却水用量
冷却水离开冷却段的温度
℃
冷凝段的平均温差
℃
℃ ℃
冷却段的平均温差
℃
℃
③所需传热面积
冷凝段
冷却段
A> ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。
3-86 将流量为2200kg/h的空气在蒸汽预热器从20 ℃加热到80℃。空气在管作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。
３－８４ 某固体壁厚b=500mm,其导热系数 ℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C ,其对流传热系数 a =50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数 m2℃).若忽略污垢热阻，试求：
（1）热通量q; （2）距热壁面２５mm处的壁温t 。
解：方法一
先求热通量，然后以（Ｔ－t ）为传热推动力，
（3）热通量
（4）管壁温度
1）先着眼于管的对流传热。
由牛顿冷却定律：
又
℃
②再眼于管外的对流传热
℃
方法
(1)先求传热过程的总热阻及分热阻（基于表面）
=0.00413( ℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故
已知：t = 2300c T = = 500℃
tw= T-
= ℃
tw= t +
重设tW=250℃
αT=0.05×250=20.5W/(m2·K)
QT=20.50×0.339(250-12)=1654W
校核壁温
=0.0517(m2·℃)/W
∴ K=19.3W/(m2·K)
Q≈19.3×0.339(250-12)=1688W
QT≈Q,说明所设壁温合理。
故每米钢管的损失约为 =1671W。
(2)设保温后外壁温度为50℃
αT=8+0.05×50=10.5W/(m2·℃)
此时每米管长的外表面积 AT=π(0.108+0.04)×1=0.465m2
散热量 QT=10.5×0.465(50-12)=186W
校核壁温
由于增加了保温层的热阻 ，总热阻
=0.543(m2·℃)/W
∴ K=1.84W/(m2·℃)
3-92某废热锅炉由 25mm 2。5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2。8Mp ，管走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧， ℃）水侧 ℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 及 。
解：方法一
（1） 先求总传热系数（以管子表面为基准）
（2）平均温度差
2.8Mp 下水的饱和温度为230℃。
每米钢管的外表面积
A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m2
散热量
QT=αTA(tW-t)
=21.3×0.339(265-12)=1827W
校核壁温
由 Q=KA(t1-t2)
其中:
=0.0499（m2℃）/W
∴ K=20W/(m2·℃)
又 Q=20×0.339(270-12)=1753W
稳定传热时，QT应等于Q；现QT>Q，说明假设的壁温偏高。
从热油和空气的传热来看
Q=KA(t1-t2)
欲求Q必先知K，而K又与αT有关。
由αT的计算式可以看出，求解tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程QT=αTA(tW-t)分析，要想求得tW又须知QT。如此应采取试差法求解。
设未保温时管外壁温度为265℃则
αT=8+0.05×265=21.3 W/(m2·℃)
由题意，n为常数
（a）式代入： （b）
（a）、（b）二式中 、 均为比例系数。
设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b）式：
已知： 1.2
(b)
比较（a）、（b）二式得
将已知数据代入
增加冷凝量为
即蒸气冷凝量增加了64％。 此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。
由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由 与 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管对流传热系数增大到原来的 倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。
求扁管的当量直径d ：
设a、b，分别为矩形截面的宽与长
由题意 2(a+b)=
解之a= b=
d =
=
设 分别为圆管与扁管的对流传热系数，则
∴ =1.11 =1.11 100=111W/( ℃)
对流传热系数由原来的１００Ｗ／（ ℃）增至现在的１１１Ｗ／（m ℃）
分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。
=8.17×1010
α'=
=5.39 W/(m·℃)
=5.39×3.14×0.131(60-20)=88.7W/m
即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m减至88.7W/m。
此题亦可采取简化的方法：如上求出α=6.84W/(m·℃)后，因为保温前后均属自然对流，假定物性不变，则保温前后对流系数的关系为
（ ）为对应热阻，求出 。即将热流体与壁
b
面对流传热与 厚壁面的导热综合考虑。
（1）热通量q 图3-3 3-84附图
= ℃)/W
q=
(2) 壁温 q=
=230-378( =213℃
方法二
用方法一求出热通量后，先由牛顿冷却定律求出热壁面的温度 ，然后再由傅立叶定律求出距热壁面 处的 ，即分步计算法。
（1）热通量
= ℃
两种解法结果相同
分析：由于管外水沸腾传热系数较大，管合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。
壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。
（2）若管外包一层40mm的保温层后,保温层外表面温度降至60℃,上述热损失减至多少?
解: (1)定性温度= ℃,在此温度下空气的物性为
℃） ℃
查表得：
=6。84W/（m2℃）
（3）加保温后定性温度 ℃，在此温度下：
℃） ℃
Pr'=0.699
Gr'=
=1.17×1011