第二章传热习题
第二章传热答案
第二章传热答案【篇一：传热学第二章答案第四版-杨世铭-陶文铨】p> 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。
?t??q＝－?gradt???n?x，其中：gradt为空间某点的温答：傅立叶定律的一般形式为： ??qn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qx,qy及qz，如何获得该点的热密度矢量？???????q?q?i?q?j?q?kxyz答：，其中i,j,k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：??0时，tw?f1(?)②第二类边界条件：??0时??(??(?t)w?f2(?)?x③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。
第二章 传热习题答案
【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm 厚的混凝土所组成。
内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。
松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 W/(m ·K )，要求该冷藏室的热损失为15W/m 2。
求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。
解：三层平壁的导热。
1）所需软木的厚度2b由 ∑=-=3141i ii b T T q λ 得 151.0019.00433.0762.0051.08.174.29152+++=b 解得： m b 128.02=2）松木和软木接触面处的温度3T由 151.0019.08.17153+==T q 解得：9.153-=T ℃解题要点：多层平壁热传导的应用。
【2-2】为减少热损失，在外径为150 mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。
已知保温材料的热导率λ=0.103+0.000 198 T(式中T 为℃),蒸汽管外壁温度为180 ℃,要求保温层外壁温度不超过50 ℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4 kg/(m ·s)以下,问保温层厚度应为多少?(计算时可假定蒸汽在180 ℃下冷凝)。
解：保温层平均热导率为： )./(126.02501801098.1103.04K m W =+⨯⨯+=-λ 由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温度，故为一层导热。
由 )()(21221r r Ln T T L Q -=λπ 得： )()(21221r r Ln T T L Q -=πλ （1）式中：m W L Wr L Q /9.2011103.201910134=⨯⨯⨯==- 将其及其它已知数据代入式（1）得：)075.0()50180(126.029.2012r Ln -⨯⨯=π 解得：m r 125.02=mm m 5005.0075.0125.0==-=∴δ壁厚解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。
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
λ的影响因素：受温度的影响，在一定的温度范围内近 的影响因素：受温度的影响， 的影响因素 似于直线变化。 似于直线变化。
λ = λ (1+ bt )
o
计算： 二、 计算：
1、 平壁炉的炉壁由耐火砖、保温砖、红砖组成， 、 平壁炉的炉壁由耐火砖、保温砖、红砖组成， 各层单位面积的热阻依次为R ℃ ， 各层单位面积的热阻依次为 1＝0.2m2·℃/W，R2 ＝0.9m2／W、R＝0.4m2·℃/W，已测得耐火砖与 、 ＝ ℃ ， 保温砖接触面上的温度为860℃ 保温砖接触面上的： 面上温度为 ℃，试求： (1)通过各层的导热通量 通过各层的导热通量? 通过各层的导热通量 (2)炉壁总温差与各层温差？ 炉壁总温差与各层温差？ 炉壁总温差与各层温差
则垢层热8已知平壁两侧温度分别为500和450壁厚30mm若45wm则单位面积的导热速率kw9直径为355mm长06m的不锈钢管已知其内外表面温度分别为150及50管壁导热系数为17wm求通过内外圆筒壁的热通量10稳定热传导当平壁的厚度增加时平壁两侧的温差变温度分布曲线的形状当导热系数增加时两侧的温差变
7 蒸汽管道的外径为壁面 蒸汽管道的外径为壁面220 mm ,其上覆盖一层厚为 其上覆盖一层厚为200 mm 其上覆盖一层厚为 的保温层。蒸汽管外表面温度为177℃ ，保温层外表面温度为 的保温层。蒸汽管外表面温度为 ℃ 40 ℃，保温材料 λ = 0.52 + 9×10-4 t (w/m·℃) 。求 每米管长之 × 热损失。 热损失。 解： Q = − 2π rL λ dt
3、用平板法测定材料的导热系数。平板状材料的一侧用电热 、用平板法测定材料的导热系数。 器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。 器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。所加热量由 加至电热器的电压和电流算出， 加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电 偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为 偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为0.02m2，其厚度 ）。已知材料的导热面积为 为0.01m，测得的数据如下，试求： ，测得的数据如下，试求： （1）材料的平均导热系数 λ ； ） （2）设该材料的导热系数为 λ = λ0 (1− a' t) ，试求λ0 和a'。 ） 。 电热器 电压/V 电压 140 114 材料表面温度/℃ 材料表面温度 ℃ 高温侧 低温侧 300 200 100 50
传热学第2章稳态传导重点习题
代入数据得到
Z 168.25W
由附录知粉煤灰泡沫砖材料最高允许温度为 300℃ 由此设在 300℃时
2l t1 t 2 1 72.33W ln d1 d 2 / 1 2l t1 t 2 2 358.29W ln d 3 d 2 / 2
因为 1 2 z
所以不会超过允许温度。当增加煤灰泡沫砖的厚度会使热损失增加， 从而边界面处温度下降。
3 2-16 一根直径为 3mm 的铜导线，每米长的电阻为 2.22 10 。导线
外包有厚为 1mm 导热系数为 0.15 W /( m.K ) 的绝缘层。 限定绝缘层的最 高温度为 65℃，最低温度为 0℃。试确定在这种条件下导线中允许通 过的最大电流。
由附录 7 查得导热系数为 0.033 0.0023t 0.08475W /(m.K )
ln d 1 2 t1 t 2 d2 l
代入数据得到 d 2 ＝0.314mm 所以
d 2 d1 107mm 2
2-15 外径为 50mm 的蒸气管道外，包覆有厚为 40mm 平均导热系数 为 0.11 W /( m.K ) 的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为 50℃，试检查矿 棉渣与煤灰泡沫砖交界面处的温度是否超过允许值？又。 增加煤灰泡 沫砖的厚度对热损失及交界面处的温度有什么影响？蒸气管道的表 面温度取为 400℃。 解：由题意多层蒸气管总热流量
第 2 章稳态传导重点习题
平板
2-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度 依次为 0.794mm.,152mm 及 9.5mm ，导热系数分别为 45 W /( m.K ) ,0. 2 07 W /( m.K ) 及 0.1 W /( m.K ) 。冷藏室的有效换热面积为 37.2 m ，室内外 气温 分别为 -2 ℃及 30 ℃，室 内外壁面 的表面传 热系数可 分别按 1.5 W /(m .K ) 及 2.5 W /(m .K ) 计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷 藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解：由题意得
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 dα∝，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（ ）。
第2章 习题提示和答案
2−10 空 气 在 某 压 气 机 中 被 压 缩 ， 压 缩 前 空 气 的 参 数 是 ： p1 = 0.1MPa ，
v1 = 0.845 m3 kg 。压缩后的参数是 p2 = 0.1MPa ，v2 = 0175 m3 kg 。设在压缩过程中每 kg
空气的热力学能增加 146.5kJ 同时向外放出热量 50kJ。压气机每分钟产生压缩空气 10kg。求： （1）压缩过程中对每 kg 气体所作的体积变化功；（2）每生产 1kg 的压缩空气所需的功（技 术功）；（3）带动此压气机要用多大功率的电动机？
氨进入和离开锅炉时的焓分别为 h1 = h ' = −396.2kJ/kg、h2 =h" = −223.2kJ/kg ，氨离开过热 器时的焓为 h = −25.1kJ/kg 。
提示和答案：氨在锅炉和过热器中过程均近似为定压过程，换热量等于焓差。
Φ g
=
0.865kW
， Φs
=
0.991kW
。
2−15 向大厦供水的主管线在地下 5m进入时，管内压力 600kPa。经水泵加压，在距地 面 150m高处的大厦顶层水压仍有 200kPa，假定水温为 10℃，流量为 10kg/s，忽略水热力学 能差和动能差，假设水的比体积为 0.001m3/kg，求水泵消耗的功率。
8
第二章 热力学第一定律
进口处蒸汽为 70m/s，出口处速度为 140m/s 时对汽轮机的功率有多大的影响；（4）蒸汽进 出、口高度并差是 1.6m 时，对汽轮机的功率又有多大影响？
提示和答案：（1）
p 1
=
p e ,1
+
p b
=
9.1MPa
、
p2
=
传热学习题(含参考答案)
传热学习题（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）l、某厂巳用一换热器使得烟道气能加热水产生饱和蒸汽。
为强化传热过程，可采取的措施中（）是最有效，最实用的A、提高水的流速B、在水侧加翅片C、换一台传热面积更大的设备D、提高烟道气流速正确答案：D2、分子筛对不同分子的吸附能力，下列说法正确的是（）A、分子越大越容易吸附B、分子极性越弱越容易吸附C、分子越小越容易吸附D、分子不饱和度越高越容易吸附正确答案：D3、生物化工的优点有（）。
A、选择性强，三废少B、前三项都是C、能耗低，效率高D、反应条件温和正确答案：B4、有一种30°c流体需加热到80°C'下列三种热流体的热量都能满足要求，应选（）有利于节能A、150°C的热流体B、200°c的蒸汽C、300°C的蒸汽D、400°C的蒸汽正确答案：A5、下列物质不是三大合成材料的是（）。
A、塑料B、尼龙C、橡胶D、纤维正确答案：B6、若固体壁为金属材料，当壁厚很薄时，器壁两侧流体的对流传热膜系数相差悬殊，则要求提高传热系数以加快传热速率时，必须设法提高（）的膜系数才能见效A、无法判断B、两侧C、最大D、最小正确答案：D7、下列阀门中，（）不是自动作用阀。
A、闸阀B、止回阀C、疏水阀D、安全阀正确答案：A8、对于反应级数n大于零的反应，为了降低反应器体积，选用（）A、全混流反应器接平推流反应器B、全混流反应器C、循环操作的平推流反应器D、平推流反应器正确答案：D9、当提高反应温度时，聚合备压力会（）。
A、不变B、增加至10k g/cm2C、降低D、提高正确答案：D10、安全阀应铅直地安装在（）A、容器与管道之间B、气相界面位置上C、管道接头前D、容器的高压进口管道上正确答案：B11、环氧乙烧水合生产乙二醇常用下列哪种形式的反应器（）A、管式C、固定床D、鼓泡塔正确答案：A12、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）A、表面光滑，颜色较浅B、上述三种情况效果都一样C、表面粗糙，颜色较浅D、表面粗糙，颜色较深正确答案：A13、离心泵设置的进水阀应该是（）。
传热习题
解(a)总传热系数
以管子内表面积A1为基准
(b)平均温度差
在p=981 kN/m2，水的饱和温度为179℃
℃
(c)计算单位面积传热量
Q/A1=K1Δtm
=242*271=65580W/ m2
(d)管壁温度
T----热流体的平均温度，取进、出口温度的平均值
T=(500+400)/2=450℃
管内壁温度
算式
故可用式(4-21)计算a,本题中空气被加热,k=0.4代入
Nu=0.023Re0.8Pr0.4
=0.023×(22800)0.8×(0.68)0.4
=60.4例4-6一套管换热器，套管为φ89×3.5mm钢管，内管为φ25×2.5mm钢管。环隙中为p=100kPa的饱和水蒸气冷凝，冷却水在内管中渡过，进口温度为15℃，出口为85℃。冷却水流速为0.4m/s，试求管壁对水的对流传热系数。
式中R=(T1-T2)/(t2-t1) = 热流体的温降/冷流体的温升
P=(t2-t1)/ (T1- t1) =冷流体的温升/两流体的最初温差
根据冷、热流体进、出口的温度，依上式求出R和P值后，校正系数εΔt值可根据R和P两参数从相应的图中查得(参见附录)。
对于其它流向情况的换热器，其εΔt值详见有关化工手册或传热学等书籍。
例4-2现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热系数λ=0.6W/m·℃。
传热学-第2章稳态热传导-习题课
12. 图中所示为纯铝制作的圆锥形截面。其圆形截面
直径为D=ax1/2，其中a=0.5m1/2。小端位于
x1=25mm处，大端位于x2=125mm处，端部温度 分别为T1=600K和T2=400K，周侧面隔热良好。 （1）作一维假定，推导用符号形式
表示的温度分布T(x)的表示式，
画出温度分布的示意图。 （2）计算传热热流量Q。
习题课 一维稳态导热 — 肋片
14. 采用套管式热电偶温度计测量管道内的蒸汽温度，
套管长H=6cm，直径为1.5cm，壁厚为2mm，
导热系数为40W/(m.K)，温度计读数为240℃。
若套管根部温度为100℃，
V
蒸汽与套管壁的换热系数
为140W/(m2.K)。
如果仅考虑套管的导热，
t0
试求管道内蒸汽的真实温度。
习题课 一维稳态导热 — 圆筒壁
9. 蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包两层厚度都是 15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数 λa=0.04W/(m.K)，b种材料的导热系数 λb=0.1W/(m.K)。 若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案： （1）a在里层，b在外层； （2）b在里层，a在外层；哪一种好，为什么？
习题课傅立叶定律和导热微分方程应用如图所示的墙壁其导热系数为50wmk厚度为50mm在稳态情况下墙壁内一维温度分布为t2002000x1墙壁两侧表面的热流密度
传热学
第 2 章 稳态热传导 习题课
习题课 傅立叶定律和导热微分方程应用
1. 如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m.K)，
厚度为50mm，在稳态情况下墙壁内一维温度
习题课 变导热系数和变截面稳态导热
10. 某炉壁由厚度为250mm的耐火粘土制品层和 厚500mm的红砖层组成。内壁温度为1000℃， 外壁温度为50℃。耐火粘土的导热系数为
食品工程原理 第二章传热习题课资料
解：冷却水用量
Ｗh ＣP h (Ｔ1 -Ｔ2 )＝Ｗc ＣP c (ｔ2 -ｔ1 ) 3500×2.38×(100-60)＝Ｗc× 4.17×(50-40) Ｗc ＝7990Kg/h Δｔ逆＝(50-20)／ｌｎ(50/20)＝32.75℃ Δｔ并＝(60-10)／ｌｎ(60/10)＝27.93℃ Ｑ＝ＫＡΔｔm Ｑ＝7990×4.17×(5040)=3.332×１０5KJ/h ∴ Ａ逆＝3.332×１０5/[(2000/1000)×32.75×3600] ＝1.41 (m2) πｄ0 L＝1.41 3.14×0.18×L＝1.41 ∴ L逆＝2.5 (m ) Ａ并＝3.332×１０5/[(2000/1000)×27.93×3600]＝ 1.66 (m2) 3.14×0.18×L并＝1.66 ∴ L并＝2.93 (m )
2.流体在圆形直管内作强制滞流
Nu=1.86Re1/3Pr1/3（di/L）1/3（μ/μw）0.14
影响冷凝传热的因素：
流体物性及液膜两侧的温差
蒸汽流速和流向的影响 不凝性气体的影响 在蒸汽冷凝时不凝性气体在液
膜表面形成一层气膜，使传热阻力加大，冷凝对流传热系数
降低。
蒸汽过热的影响
冷凝传热过程的强化
对流过程是流体和壁面之间的传热过程，定性温度是指确定准数中各物性 参数的温度。
沸腾传热可分为三个区域，它们是自然对流区、核状沸腾区和膜状沸腾区， 生产中的沸腾传热过程应维持在核状沸腾区操作。
无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在传热边界层或滞流层内，减少 热阻的最有效的措施是提高流体湍动程度。
在两流体的间壁换热过程中，计算式Q=KSΔt，式中Δt表示为两流体温度 差的平均值；。
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。
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。
传热学第二章热传导习题
传热学第⼆章热传导习题传热学第⼆章热传导习题⼀、名词解释1．温度场：某⼀瞬间物体内各点温度分布的总称。
⼀般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。
2．等温⾯(线)：由物体内温度相同的点所连成的⾯（或线）。
3．温度梯度：在等温⾯法线⽅向上最⼤温度变化率。
4．热导率：物性参数，热流密度⽮量与温度降度的⽐值，数值上等于1 K／m的温度梯度作⽤下产⽣的热流密度。
热导率是材料固有的热物理性质，表⽰物质导热能⼒的⼤⼩。
5．导温系数：材料传播温度变化能⼒⼤⼩的指标。
6．稳态导热：物体中各点温度不随时间⽽改变的导热过程。
7．⾮稳态导热：物体中各点温度随时间⽽改变的导热过程。
8．傅⾥叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热⾯积的热流密度正⽐于该导热⾯法向温度变化率。
9．保温(隔热)材料：λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不⾼于350℃时)的材料。
10．肋效率：肋⽚实际散热量与肋⽚最⼤可能散热量之⽐。
11．接触热阻：材料表⾯由于存在⼀定的粗糙度使相接触的表⾯之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。
12．定解条件(单值性条件)：使微分⽅程获得适合某⼀特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。
⼆、填空题1．导热基本定律是_____定律，可表述为。
（傅⽴叶，）2．⾮稳态导热时，物体内的_____场和热流量随_____⽽变化。
（温度，时间）3．导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。
（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能⼒的指标）4．肋效率的定义为_______。
（肋⽚实际散热量与肋⽚最⼤可能散热量之⽐。
）5．按照导热机理，⽔的⽓、液、固三种状态中_______态下的导热系数最⼩。
（⽓）6．⼀般，材料的导热系数与_____和_____有关。
（种类，温度）7．保温材料是指_____的材料.（λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不⾼于350℃时)）8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。
第二章传热习题
第二章传热过程和传热设备一、选择题1．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，总传热系数应( )。
A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。
2．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，空气出口温度( )。
A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。
3．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。
要求热流体的进出口温度及流量不变。
今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使K( )。
A．增大；B．下降；C．不变；D．不确定。
4．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。
要求热流体的进出口温度及流量不变。
今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使Δt m( )。
A．增大；B．下降；C．不变；D．不确定。
5．传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是( )。
A．管壁热阻；B．污垢热阻；C．管内对流传热热阻；D．管外对流传热热阻。
6．在蒸汽冷凝传热中，不凝气的存在对α的影响是( )。
A．使α降低；B．使α升高；C．没有影响；D．无法确定。
7．下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是( )。
①空气流速为30 m·s-1时的α；②水的流速为1.5 m·s-1时的α；③蒸汽滴状冷凝时的α；④水沸腾时的α。
A．③>④>①>②；B．④>③>②>①；C．③>④>②>①；D．③>②>④>①。
8．某套管换热器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为( )mm。
A．53；B．45；C．50；D．58。
9．冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若αi远小于αo，则列管的壁温接近于( )的温度。
传热考试习题及答案
第四章一、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. 对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 。
6. 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。
7. 对流传热系数的主要影响因素有（1） （2） （3）（4） （5） 。
8. 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 。
9. 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。
10. 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 。
11. 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 。
12. 蒸汽冷凝有 和 两种方式。
13. 总传热系数的倒数K1代表 ，提高K 值的关键是 。
14. 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。
15. 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 。
16. 写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。
二、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 αB 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（ ）A1λ<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>λ3B λ1<λ2<λ3C λ2>λ3>λ1D λ2<λ3<λ 15. 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0.47. 水在无相变时在原址观众强制湍流，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 2000B 1741C 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 无法确定三、判断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 nS π=来计算( ) 3. 在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（ ）4. 努塞尔特准数的表达式为λαμ=Nu （ ）， 普兰特准数的表达式为 λμp r C P = （ ） 5. 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（）6. 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（ ）7. 换热器应采用导热系数大的材料来制造（ ）8. 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（ ）四、简答1. 何谓热对流？它又可分为哪两类？何谓对流传热？2. 管壳式换热器主要由那些部件所构成？它的传热面积如何计算？3. 何谓定态传热？有什么特点？4. 傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。
化工原理-传热-习题
一填空(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于____ 侧的对流传热系数，而壁温接近于侧流体的温度值。
(2)间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻（大、小）一侧的α值。
间壁换热器管壁温度t W接近于α值 _ （大、小）一侧的流体温度。
(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈，其两侧的温差愈。
(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在，减少热阻的最有效措施是。
(6) 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______，各层导热速率__________。
(7) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括、和________ 三个阶段。
实际操作应控制在。
(8) 传热的基本方式有、和 __ 三种。
热传导的基本定律是⎽⎽⎽⎽其表达式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
(9) 工业上冷热流体的传热方式有⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽。
（10）列管式换热器的管程设计成多程是为了⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽；在壳程设计折流挡板是为了_____.(11)对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。
(12)金属的导热系数大都随其纯度的增加而( ),随其温度升高而( ).13.壁厚为b的平壁,其导热量为Q,若导热系数λ越大,则与之相应的Δt越( ).二选择(1) 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿＿在工程上可行。
A 提高空气流速B在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热C采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D提高蒸汽流速(2) 从传热角度来看，工业锅炉与工业冷凝器的设计是依据_________现象来考虑的。
A核状沸腾及膜状冷凝B膜状沸腾和膜状冷凝C 核状沸腾和滴状冷凝D膜状沸腾及滴状冷凝(3) 换热器中冷热流体一般为逆流流动，主要是为________。
A提高传热系数B减少冷却剂用量C提高对数平均温差D减少流动阻力(4)稳态传热是指传热系统内各点的温度( ) A 即随时间而变,又随位置而变 B 只随位置而变,但不随时间而变 C 只随时间而变,但不随位置而变D 即不随时间而变,又不随位置而变5. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时,要提高K 值,关键在于提高对流传热系数( ).A 大者B 小者C 两者 三、计算1 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。
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传热计算习题课稳定传热计算总结利用公式 m Q K S t=⋅⋅∆ 1221W ()W ()h ph c pc Q c T T c t t =-=-221[()]()h ph s c pc Q W r C T T W C t t =+-=-应用条件：（a ）稳定传热；（b ）c p 、k 为常数；（c ）忽略热损失。
计算类型：设计型：已知生产任务，求S ，步骤：Q →Δt m →K →S应S 实>S 计算，考虑热损失.操作型：已知S ，W c ，W h ，T 进，t 进求T 出，t 出等。
1.某列管换热器列管为φ25×2.5mm 钢管组成，热空气走管内，冷却水走管间，水侧42s 210/o o R m C W -=⨯⋅，空气侧42s 510/o i R m C W -=⨯⋅，逆流操作，管内侧250/o i W m C α=⋅，管外侧水的C m W oo 2/1000=α，C m W o /45=钢λ。
求：①基于管外面积的总传热系数K ；②按平壁计算的总传热系数K ；③若忽略壁面及污垢热阻，总传热系数K 为多少，若将αi 提高一倍时的总传热系数K 为多少；④若忽略壁面及污垢热阻，求将αo 提高一倍时的总传热系数K 为多少。
解：①d i =20mm (内径） d o =25mm （外径） αo =1000W/m 2℃ αi =50W/m 2℃W C m R o o /10224s -⨯= W C m R o i /10524s -⨯= C m W o /45=钢λ0s s b 11o o i o i i i m od d d R R K d d d αλα=++++ 20251051022/)2520(45250025.05020251000144⨯⨯+⨯++⨯⨯+⨯+=-- W C m o /0269.02=则C m W K o 2/17.31= ②i o io R R K s s 1b 11++α+λ+α= =W C m o /0218.0105102501450025.010001244=⨯+⨯+++--C m W K o2/87.45= ③i i o d d K α+α=011 当αi =50 W/m 2·℃ αo =1000 W/m 2·℃ K=38.46W/m 2·℃当αi =100 W/m 2·℃211250.0135/100020100o m C W K =+=⋅⨯ K=74.04 W/m 2·℃④当αo =2000 W/m 2·℃211250.0255/20002050o m C W K =+=⋅⨯ 239.22/o K W m Cs =⋅以上计算说明：①当管径小时，若以S m =S o =S i 计算K ，误差较大;②若提高K ，提高较小的α有利.例2：在一列管换热器中，热流体由90℃冷却到70℃，冷流体由20℃被加热到60℃，求①Δt m 并、Δt m 逆及算术平均温差Δt ；②若折流、单壳程、双管程，Δt m 又为多少。
解；（1）并流90℃――――》70℃ 逆流90℃――――》70℃ 20℃――――》60℃ 60℃《――――20℃ Δt 1 ＝70℃－60℃＝10℃ Δt 1＝90℃－60℃＝30℃ Δt 2 ＝90℃－20℃＝70℃ Δt 2＝70℃－20℃＝50℃ 2121701030.8370ln ln 10o m t t t C t t ∆-∆-∆===∆∆并 2121503039.1550ln ln 30o m t t t C t t ∆-∆-∆===∆∆逆 因27107012>==∆∆t t 并流时不能用算术平均值计算。
如果用，则出现下面结果 并流算术平均 1210704022o t t t C ∆+∆+∆=== 逆流算术平均 C t t t o 4025030221=+=∆+∆=∆（2）57.0209020601112＝－－＝两流体最初温度差冷流体的温升t T t t P --== Ct t T T R 0m t 122184.3415.3989.0t 89.05.020607090＝＝则＝查表＝－－＝冷流体的温升热流体的温降⨯∆ϕ--==∆说明：①Δt m 逆>Δt m 并②212<∆∆t t 时可用算术平均Δt 代替对算数平均Δt m ，误差较小 例3：列管换热器φ25×2.5管，共200根管，单程管长2.5m ，忽略垢阻、热阻失、壁阻，已知W c =7000kg/h ，t 1=20℃，t 2=85℃的流体走管内；用饱和蒸气加热，α气=104W/m 2·℃走管外，温度为108℃，冷凝液在饱和温度下排出，c pc =1KJ/kg ·℃，22.0510/o c W m C λ-=⨯⋅，s P a c ⋅⨯=-51098.1μ求：此换热器能否满足生产要求？解；① 35217000W ()110(8520) 1.264103600c pc Q c t t W =-=⨯⨯⨯-=⨯ ②求Δt m ，Δt 2=88℃ Δt 1=23℃C t t t t t o m 44.482388ln 2388ln 1212=-=∆∆∆-∆=∆ ③求K i o d d K i 011α+α= αi =f(R e P r G r ) 流速 W C =S ·u m ·ρ·n 则 m W u .c S n ρ=⋅ u m 为平均流速，是体积流量与横截面积之比 44570003600 3.126710101 1.98100.7850.022004c i m c e i Wd du W S n R d n ρρρμμμπ-⋅⋅⋅⋅=====⨯>⨯⨯⨯⨯⋅⋅7.09659.01005.21098.1101253>=⨯⨯⨯⨯==--λμp r c P 该流体粘度比水小许多 60L d> 流体被加热n=0.4 则20.80.40.80.422.05100.0230.023312670.965991.73/0.02o i e r i R P W m C d λα-⨯==⨯⨯=⋅则 013730739120251011140..d d K i i o =⨯+=+=αα 272.85/o K W m C =⋅④求S 520 1.2641035.8272.8548.44m Q S m K t ⨯===⋅∆⨯计 2002539520250143200m ....L d n S =⨯⨯⨯=⋅⋅=π实由于S 实0>S 计0 符合要求不稳定传热计算举例夹套式或者蛇管式换热器是现实生产生活中常用的换热器，在容器中，流体处于流动或不流动状态，因此在某个瞬间，容器内各处的温度基本相同，而经过一段时间后，流体的温度由初温变为终温。
故属于不稳定传热。
例：105℃的1400kg 甲苯盛在安装有蛇管的容器中。
蛇管的外表面积为3.2m 2，管内有13℃的冷水。
基于管外表面积的总传热系数为225W/（m 2·℃）。
经过若干时间测得甲苯被冷却到25℃，而相应的水出口温度为18℃。
操作过程中甲苯和水的平均比热分别为1.8 KJ/（kg ·℃）和4.19 KJ/（kg ·℃）。
试求水的流量W 2和冷却时间θ，假设换热器的热损失可以忽略。
解：（1）水的流量W 2 冷却过程结束瞬间的热衡算及传热速率方程为：212222212122()()()ln p m T t T t W c t t KS t KS T t T t ----=∆=-- 整理上式得：221222255 3.20.361/25134190ln ln 2518p KS W kg s T t c T t ⨯===---- （2）冷却时间θ设在θ时刻，甲苯的温度为T ，水的出口温度为t ，经过d θ后，甲苯的温度变化为dT,则d θ时间内的热衡算式为：1221()p p G c dT W c t t d θ-=- 整理得 12211400180016700.36141901313p p Gc dT dT dT d W c t t t t θ⨯=-=-⨯=-⨯-⨯--（*）积分上式即可求出时间θ，但是需要找出某个瞬间T 和t 之间的关系。
列任一瞬间的热量衡算及传热速率方程，得12211()()()ln p m T t T t W c t t KS t KS T t T t----=∆=-- 整理得122255 3.2ln 0.5390.3614190p T t KS T t W c -⨯===-⨯ 因此0.5391 1.714T t e T t-==-，整理得 0.4177.53t T =+将此式代入以上（*）式并积分得21251051670 2.270.4177.5813dT d h T θθθθ==-=+-⎰⎰ 即冷却时间为2.27h 。
生活中有很多为不稳定传热，比如用电热器加热烧开水，它们的计算大致雷同，主要是传热速率方程微分形式结合热量衡算公式的应用。
一、单选题1．热传递的基本方式是：（A ）、对流、辐射。
A 传导；B 传递；C 放射；D 流动。
4．物体各部分之间不发生相对位移，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称为（ A ）。
A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热流动。
5．流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（A ）。
A 对流；B 流动；C 传递；D 透热。
6．因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为（D ）。
A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热辐射。
7．物质导热系数的顺序是：（A ）。
A金属＞一般固体＞液体＞气体；B金属＞液体＞一般固体＞气体；C金属＞气体＞液体＞一般固体；D金属＞液体＞气体＞一般固体。
8．（ A ）等于1的物体称为黑体。
A 吸收率；B 反射率；C 透过率；D 折射率。
11．（ B ）等于1的物体称为白体。
A 吸收率；B 反射率；C 透过率；D 折射率。
15．透过率（C ）1的物体称为透热体。
A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
17．单原子气体和对称双原子气体均可视为（ D ）。
A 白体；B 灰体；C 黑体；D 透热体。
19．凡能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围的辐射能的物体，定义为（B .D ）。
A 白体；B 灰体；C 透热体；D 不透热体。
20．灰体是（D ）。
A 白体；B 黑体；C 透热体；D 不透热体。
21．在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（ A ）。
（在直管中管内易清洗U型管则相反下面有很多类似情况）A 清洗比较方便；B 流速较快；C 流通面积小；D 易于传热。