化工基础课后习题答案-传热
化工基础习题解答《传热过程及换热器》(张近主编)
传热过程及换热器1.燃烧炉的平壁是一层耐火砖和一层普通砖砌成，内层耐火砖厚度为230mm ，外层普通砖厚度为240mm ，当达到定态传热时，测得炉内壁温度是700℃，外表面温度是100℃，为了减少热量损失，在普通砖外面加砌一层厚度为40mm 的保温材料，当定态后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
求加保温材料前后每平方壁面热损失是多少？耐火砖、普通砖、保温材料的热导率分别为1.163W·m -1·℃-1，0.5815W·m -1·℃-1，0.07W·m -1·℃-1。
解：根据多层平壁热传导公式：i iit Q A δλΣΔ=Σ 加保温材料前：Σt i =t 1-t n+1=700-100=600℃0.230.241.1630.58150.6105i i δλΣ=+= 26000.6105982.8W/m Q A == 加保温材料后：Σt i =t 1-t n+1=720-70=650℃0.230.240.041.1630. 1.18581500720.i i δλΣ=++= 2545W/m 1.186250Q A == 2.如习题1加保温材料后测得内壁面温度为720℃，保温材料外表面温度为70℃。
计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。
解：加保温材料后，传热速率为：2545W/m 1.186250Q A == 根据平壁热传导公式：1211545t t Q Aδλ−== t 1=720；λ1=1.163W·m -1·℃-1，δ1=0.24m 代入上式解得：t 2=1110.23720545 1.1636211.Q t A δλ−⋅=−×=℃ 同理得 t 3=3430.0470545031.74.08Q t A δλ+⋅=+×=℃ 3.平壁炉的炉壁内层为120mm 厚的耐火材料和外壁厚度为230mm 建筑材料砌成，两种材料的导热系数为未知，测得炉内壁面温度为800℃，外侧壁面温度113℃，后来在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm 的石棉以减少热损失，包扎后测得炉内壁面温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧温度为77℃，问包扎石棉后热损失比原来减少的百分数？解：包石棉材料前得传热速率1128001130.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包石棉材料后得传热速率2128004050.120.23tQ δλλλΣΔ−==Σ+ 包扎石棉后热损失比原来减少的百分数=21800405110.425=42.45%800113Q Q −−==−=− 4.φ50mm×5mm 的不锈钢管(λ1=16 W·m -1·K -1)外包扎厚度为30mm 的石棉(λ2=0.22 W·m -1·K -1),若管内壁温度为600℃，石棉外壁面温度100℃，求每米管线的热损失。
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 、 、 。
化工原理课后习题答案传热习题解答
1.如附图所示。
某工业炉的炉壁由耐火砖 ?1= (m ・K)、绝热层 炉(m ・K)及普通砖 拆(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 o G 通过炉壁的热损失为1200W/m 2,绝热材料的耐热温度为 900 o C 。
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：X 1=m-K, ?2=m ・K, 2m ・K, T 1= 1100 °C, T 2= 900 °C, T 4 = 50°C, 3 = 12cm , q = 1200W/m 2, Rc= 0求：1 =2 =解： T-q2.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 o C, t 3=50 °C 。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
已知：T 2=300°C, T 3=50°C1100 90012000.22m又••• q900 50 0.12 12000.930.579m 2 K /W1.32T T 42 T 2T 4 3 2q30.10m习题2附图其中 r i =30mm , r 2=60mm , r 3=160mm 所以2 100 10丄ln60丄in 型0.043 300.076025W/m负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内 层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将二层材料互换位置，假定其它条件不变， 试问每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则d m,2= 2d m,1 且 ?2=2 入由导热速率方程知bbbb5 b 1 S m12S m21 d m1L2 1 2d m1 L4 1两层互换位置后Qttd m 丄所以q_1.25求： T i =T i = 2(T 2— T 3)+T 3=3 X (300-50)+56= 800 °C3.直径为60 X 3mml 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。
化工习题答案-第三章
化⼯习题答案-第三章第三章传热过程和传热设备⼀．本章总结1传热过程凡是存在温度差就必然导致热量⾃发地从⾼温向低温处传递，这⼀过程称为热量传递过程，简称传热过程。
包括热传导、热对流、热辐射三种形式，⼀般热传导在固液⽓三相均可发⽣，没有物质宏观运动；⽽热对流仅发⽣在流体中，流体各部分之间存在宏观运动；热辐射则伴于热对流和热辐射之中。
以列管换热器为例：热量先从热流体主体通过对流传热⾄管壁内侧；然后通过管壁的导热将热量由管壁内侧传⾄外侧；最后⼜通过对流传热，由管壁外侧传⾄冷流体主体。
2热量衡算在⾮稳态系统中，热量衡算式为：积累输出输⼊φφφ+= 在稳态系统中，没有热量积累则：输出输⼊φφ=⽆相変时，热流体输出的热量为：)(21,,h h h p h m h T T c q -=φ⽆相变时，冷流体得到的热量为：)(12,,c c c p c m c T T c q -=φ上述两式中：φ——传热速率，Wq ——流体的质量流量，kg/sc ——流体的质量定压热容，J/（k g ·K ） T 1,T 2——分别为流体进、出体系的温度，K 下标h ，c 分别表⽰热流体（hot ）和冷流体（cold ） 3热传导基本概念和傅⾥叶定律3.1 温度场：任⼀瞬间存在⼀定温度分布的空间，称为温度场。
若温度场内各点温度随时间变化，则为不稳定温度场，反之则为稳定温度场。
3.2 温度梯度：温度差和两等温⾯之间的垂直距离之⽐的极限称为温度梯度，它是沿等温⾯垂直⽅向的向量，正⽅向是朝温度增加的⽅向。
公式为：lim ?t →⽐，且热流⽅向沿温度降低的⽅向，即：dndtA d dQ λτ-= 稳定导热时：dndtAλτφ-==Q式中：φ——单位时间传递的热量，也称热流量，W ；A ——导热⾯积，即垂直于热流⽅向的截⾯积，m 2；λ——热导率，W/（m ·K ）； dndt——温度梯度，K/m 。
4热导率4.1 热导率在数值上等于单位温度梯度下、单位导热⾯积上、单位时间内所传导的热量，即单位温度梯度下所传导的热流通量。
化工基本知识课后答案解析(中国石化出版社)第5章传热
第五章 传热1.一立式加热炉炉墙由厚150mm 的耐火材料构成，其导热系数为λ1＝1.3W/(m ·K)，其内外表面温度为ll00℃及240℃，试求通过炉墙损失的热量(W/m 2)；若外加一层25mm ，λ2＝0.3W/(m ·K)的绝热材料，并假定炉内壁温度仍为1100℃，而热损失降至原来的57％，求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。
解：211213.74533.115.02401100m W b t t AQ q =-=-==λ24.424857.0'm W q q ==4.42483.0025.03.115.01100'3221131=+-=+-==t b b t t A Qq λλ解得：3t =255.8℃4.42483.115.01100''21121=-=-==t b t t AQ q λ解得：'2t =609.8℃2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成，耐火砖里侧温度为900℃，普通砖外侧温度为50℃，各层厚度分别为：耐火砖140mm ，绝热层(石棉灰)20mm ，普通砖280mm ；各层导热系数：λ1＝0.93W/(m ·K)，λ2＝0.064W/(m ·K)，λ3=0.7W/(m ·K)。
(1)试求每m 2炉墙的热损失；(2)若普通砖的最高耐热温度为600℃，本题条件下，是否适宜? 解： （1）2332211419.9847.028.0064.002.093.014.050900m W b b b t t q =++-=++-=λλλ （2）2333439.9847.028.050m W t b t t q =-=-=λ 解得：3t =444℃ 适宜3.用平板法测定某固体的导热系数，试件做成圆形薄板，直径d ＝120mm ，厚度为δmm ，与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。
化工原理答案 第四章 传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=， 则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
化工基础课后习题答案-传热
第三章 传热过程1、平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数列于本题附表。
习题 1 附表若耐火砖层内表面的温度t 1为1150︒C ，钢板外表面温度t 4为 30︒C ，又测得通过炉壁的热 损失为 300W ⊕ m 2。
试计算传导传热的面积热流量。
若计算结果与实测的热损失不符，试分 析原因并计算附加热阻。
解： q = ⎫ = R ™ t 1t 4 + ™ ™=0.2 1150 30 0.1 0.006-951 ⎣12+⎣2-953⎣31.07 + 0.14 + 45=11200.901 = ⊕ 21243W m计算的面积热流量大于实侧值，说明平壁间接触不良，有空气层存在，产生了附加热 阻，其值 R 为：R = R 实测R 计算= 1150 30(™1+ ™2+ ™3=300= 2.832m 2⊕ ︒C ⊕ W 1⎣1⎣2⎣3 ) 3.733 0.9012、⎫ 50mm ⋅5m m 的不锈钢管，导热系数⎣1=16W ⊕ m 1⊕ K 1，其外包扎厚 30mm 的石棉， 导热系数⎣21 1厚的保温灰，导热系数⎣3=0.07W ⊕ m 1 ⊕K 1。
若不锈钢管内壁温度为武汉大学-1926多少？解：米管长的平均面积，A石棉层内半径-2241，问每米管长的热损失为< 2，故可按算术平均求每r3 > 2 ，需按对数平均求传热面积r2r m2= 0.055 0.025 =0.055ln0.0250.038mA m2= 2 r m2L = 2 ⋅ 3.14 ⋅ 0.038 ⋅ 1 = 0.239m2保温灰层内半径r3=0.055mm，外半径r4=0.085mm r m3 = 0.085 0.055 =0.085ln0.0550.069mA m,3 = 2 r m3L = 2⋅3.14⋅0.069⋅1=0.433m2故每m 管长的热损失为⎫ = L⎣ ™1Amt t1 4+ ™2⎣Am+ ™3⎣Am= 0.005⋅160.1413260350.03+ ⋅0.20.239+ 0.03⋅0.07 0.4331 1225 = 2 2 3 3⊕ 1-13=1.6194 138.9W m3、某蒸汽管外包扎有二层厚度相等的绝热材料，外层的平均直径为内层平均直径的两倍，而外层的导热系数为内层的1/2，若将此两种绝热材料互换位置，各层厚度与原来的一样，设蒸汽管外壁温度及外层绝热层的外侧面温度与原来情况分别对应相等，各绝热材料的导热系数值不因互换位置而异，问哪种情况的散热小？解：多层圆筒壁的导热计算式为：⎫ =™1⎣ Am1 1 ⊗t+ ™2⎣ Am2 2设下标1 代表内层，下标 2 代表外层依题意：™1 = ™2 = ™，⎣2 = 1 ⎣1，dm2=2dm12故Am2=2Am1 (Am= dm⊕ L)⊗ ⊗ ⊗t互换前：武汉大学-1 544互换后：∴-40Am1 -135 -1500 .8-2350™ Am1⊗t ™ 1A m12™计算表明外层材料换内层后散热小，即将导热系数小的材料放在内层为宜。
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_______。
化工基础_第6章_传热试题含答案.doc
1第6章传热一、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接近于空气侧的对流传热系数而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。
2热传导的基本定律是傅立叶定律。
间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大大、小一侧的值。
间壁换热器管壁温度tVV接近于值大（大、小）一侧的流体温度。
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小则该壁面的热阻愈大大、小其两侧的温差愈大（大、小）。
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小其两侧的温差愈小。
4在无相变的对流传热过程中热阻主要集中在滞离层内或热边层内减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度5消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种即在壳体上加膨胀节、采用浮头式或U管式结构翅片管换热器安装翅片的目的是增加面积增强流体的湍动程度以提高传热系数。
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AKA2<A3在稳定传热过程中各层的热阻R1 >R2 >R3各层导热速率Q仁Q2 =Q3O 7物体辐射能力的大小与黑度成正比还与温度的四次方成正比。
8写出三种循环型蒸发器的名称中央循环管式、悬筐式.外加热式。
9在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾三个阶段。
实际操作应控制在泡核沸腾。
在这一阶段内传热系数随着温度差的增加而增加。
10传热的基本方式有传导对流和辐射三种。
热传导的基本定律是傅立叶定律。
11水在管内作湍流流动若使流速提高到原来的2倍则其对流传热系数约为原来的1.74倍管径改为原来的1/2而流量相同则其对流传热系数约2为原来的3.48倍。
设条件改变后仍在湍流范围12导热系数的单位为W/m-°C对流传热系数的单位为W/m2-°C总传热系数的单位为W/m2-°C。
二、选择1已知当温度为T时耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力则铝的黑度D耐火砖的黑度。
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=0.57w.m.K,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=0.25w.m.K,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=0.35w.m.K,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0.5m.s时,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0.8m.s时,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0.5m.s时,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1.2m.s时,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0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s时,此时传热系数α=_____________.***答案*** α=(λ/d)Re Prα=.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0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s时,此时传热系数α=________________.***答案*** α=(λ/d)Re Prα=.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_______。
化工原理传热习题答案
化工原理传热习题答案化工原理传热习题答案传热是化工过程中非常重要的一环，它涉及到物质的能量交换和传递。
在化工工程中，我们常常需要计算传热过程中的各种参数，以便优化工艺和提高生产效率。
下面，我们将针对一些典型的传热习题进行解答，帮助读者更好地理解传热原理。
1. 一个半径为0.2 m的球形反应器，内部填充有固体颗粒，其表面温度为200 ℃，环境温度为25 ℃。
假设传热系数为10 W/(m2·℃)，求反应器表面每秒钟散失的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算球的表面积得到，即A=4πr^2。
代入半径r=0.2 m，可以求得A=0.502 m^2。
温差ΔT可以通过环境温度和表面温度的差值得到，即ΔT=200-25=175 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=10×0.502×175=876.75 W。
所以，反应器表面每秒钟散失的热量为876.75 W。
2. 一根长度为1 m、直径为0.05 m的圆柱形管道，内部流体温度为150 ℃，外部环境温度为30 ℃。
假设传热系数为50 W/(m2·℃)，求管道内部每秒钟传递的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算圆柱形管道的表面积得到，即A=2πrh+πr^2，其中h为管道的长度，r为管道的半径。
代入长度h=1 m，半径r=0.05 m，可以求得A=0.471 m^2。
温差ΔT可以通过内部流体温度和外部环境温度的差值得到，即ΔT=150-30=120 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=50×0.471×120=2826 W。
所以，管道内部每秒钟传递的热量为2826 W。
化工原理答案第四章传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=，则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
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（）。
新版化工原理习题答案第五章传热过程基础
第五章 传热过程基础1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。
解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即Lt t SQ 21-=λ 式中 W 50W 1005.0=⨯==IV Qm 02.0C 50C 200m 02.0212=︒=︒==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得()()()()C m W 333.0C m W 5020002.002.05021︒⋅=︒⋅-⨯⨯=-=t t S QL λ2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。
设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)⋅︒。
两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。
解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 23221211b t t S b t t SQ -=-=λλ （5-32a ） 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032t t t λ+=+=+⨯=+21000.30.00030.30.00030.3150.000152t t t λ+=+=+⨯=+代入λ1、λ2得2.0100)00015.0315.0(4.01500)0003.025.1(-+=-+t t t t解之得C 9772︒==t t())()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11︒⋅=︒⋅⨯+=+=t λ则 ()22111m W 2017m W 4.09771500543.1=-⨯=-=b t t S Q λ3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？解：()()mW 150m W 100159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21ln 2123212121=++⨯++⨯+-⨯⨯=+-=r r r r t t L Q πλπλA 、B 两层互换位置后，热损失为()()mW 5.131m W 100159100502159ln 1.01159502159ln 0.114017014.32ln 21ln 2123212121=++⨯++⨯+-⨯⨯=+-=r r r r t t L Q πλπλ4．直径为57mm 3.5φ⨯mm 的钢管用40 mm 厚的软木包扎，其外又包扎100 mm 厚的保温灰作为绝热层。
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第三章 传热过程1、平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数列于本题附表。
习题 1 附表若耐火砖层内表面的温度t 1为1150︒C ，钢板外表面温度t 4为 30︒C ，又测得通过炉壁的热 损失为 300W ⊕ m 2。
试计算传导传热的面积热流量。
若计算结果与实测的热损失不符，试分 析原因并计算附加热阻。
解： q = ⎫ = R ™ t 1t 4 + ™ ™=0.2 1150 30 0.1 0.006-951 ⎣12+⎣2-953⎣31.07 + 0.14 + 45=11200.901 = ⊕ 21243W m计算的面积热流量大于实侧值，说明平壁间接触不良，有空气层存在，产生了附加热 阻，其值 R 为：R = R 实测R 计算= 1150 30(™1+ ™2+ ™3=300= 2.832m 2⊕ ︒C ⊕ W 1⎣1⎣2⎣3 ) 3.733 0.9012、⎫ 50mm ⋅5m m 的不锈钢管，导热系数⎣1=16W ⊕ m 1⊕ K 1，其外包扎厚 30mm 的石棉， 导热系数⎣21 1厚的保温灰，导热系数⎣3=0.07W ⊕ m 1 ⊕K 1。
若不锈钢管内壁温度为武汉大学-1926多少？解：米管长的平均面积，A石棉层内半径-2241，问每米管长的热损失为< 2，故可按算术平均求每r3 > 2 ，需按对数平均求传热面积r2r m2= 0.055 0.025 =0.055ln0.0250.038mA m2= 2 r m2L = 2 ⋅ 3.14 ⋅ 0.038 ⋅ 1 = 0.239m2保温灰层内半径r3=0.055mm，外半径r4=0.085mm r m3 = 0.085 0.055 =0.085ln0.0550.069mA m,3 = 2 r m3L = 2⋅3.14⋅0.069⋅1=0.433m2故每m 管长的热损失为⎫ = L⎣ ™1Amt t1 4+ ™2⎣Am+ ™3⎣Am= 0.005⋅160.1413260350.03+ ⋅0.20.239+ 0.03⋅0.07 0.4331 1225 = 2 2 3 3⊕ 1-13=1.6194 138.9W m3、某蒸汽管外包扎有二层厚度相等的绝热材料，外层的平均直径为内层平均直径的两倍，而外层的导热系数为内层的1/2，若将此两种绝热材料互换位置，各层厚度与原来的一样，设蒸汽管外壁温度及外层绝热层的外侧面温度与原来情况分别对应相等，各绝热材料的导热系数值不因互换位置而异，问哪种情况的散热小？解：多层圆筒壁的导热计算式为：⎫ =™1⎣ Am1 1 ⊗t+ ™2⎣ Am2 2设下标1 代表内层，下标 2 代表外层依题意：™1 = ™2 = ™，⎣2 = 1 ⎣1，dm2=2dm12故Am2=2Am1 (Am= dm⊕ L)⊗ ⊗ ⊗t互换前：武汉大学-1 544互换后：∴-40Am1 -135 -1500 .8-2350™ Am1⊗t ™ 1A m12™计算表明外层材料换内层后散热小，即将导热系数小的材料放在内层为宜。
180 +220解：在定性温度t m =2= o200 C 和常压下，空气的物性：C p = 1.026kJ ⊕ kg 1⊕ K 1⎣=0.0393W ⊕ m 1⊕ K 1 ⎧ = 26⋅10 6 Pa s 〉 = 0.746kg ⊕ m 3C ⎧⋅ 3 ⋅ ⋅-136Pr =p ⎣〉=1.026 10 26 10 0.0393⋅ ⋅= 0.679 du 0.0254 15 0.764 Re = ⎧ = ⋅ 6= 10930 为湍流∴ 〈 = 0.023 ⎣ 26 100.8 0.3 =⋅ 0.0393 ⋅0.8 ⋅ 0.3d Re Pr 0.023 0.0254 10930 0.679= 53.8W ⊕ m 2⊕ K 15、有一列管式换热器、蒸汽在管外冷凝，加热管内的冷水，水的进出口温度分别为20︒C 和 40︒C ，水的流速为 1 m ⊕ s 1，列管为⎫ 25mm ⋅2.5mm 的钢管，求水在管内的对流传热膜系数，若水的流速减至 0.3 m ⊕ s 1时，水在管内的对流传热膜系数将为多少？20 +40 解：（1）水的定性温度为t m =〉 = 995.7kg ⊕ m 3 ，⎣ = 0.618W ⊕ m 1 ⊕ K 1〉 ⋅ ⋅du 0.02 1 995.7 2= 30︒C ，此时水的物性常数： ⎧ = 0.801 ⋅ 10 3 Pa ⊕ sRe = ⎧ = ⋅ 3 = 24860 为湍流0.801 10Pr = Cp = 4.174 ⋅103 ⋅0.801⋅103 =5.41⎣〈 = 0.023⎣Re 0.8 Pr 0.4 =0.023⋅0.618⋅248600.8 ⋅0.45.41 校正系数：（2）水的流武汉〈 = 0.023 ⎣ 0.8 0.4= ⋅ 0.618 0.8 ⋅ 0.4 ⋅d Re Pr f0.0230.02 7458 5.41 0.938= 1640 W ⊕ m2⊕ K1大学Re 74586、温度为 90︒C 的甲苯以 1500kg ⊕ h 1的流量通过蛇管时被冷却至 30︒C ，蛇管的直径为⎫ 57mm ⋅3.5mm ，弯曲半径为 0.6m ，试求甲苯对蛇管的对流传热膜系数。
解：定性温度 t m =12 + = o ，其物性为 (90 30) 60 C⎣ = 0.127 W ⊕ m 1⊕ K 1 C p = 1.85kJ ⊕ kg 1 ⊕ K 1⎧ = 0.39⋅10 3 Pas 单位面积上流过的甲苯流量 G 为：G = ⋅ 1500 ⋅2= ⊕ ⊕ -952 1212kg m sdG 0.05⋅212= = ⋅ 4为湍流 Re = ⎧ ⋅ 3 2.72 10C ⎧⋅ 3 ⋅ ⋅3Pr = -13p ⎣ = -131.85 10 0.39 10 0.127 = 5.68先按直管计算 〈 = 0.023⎣ dRe 0.8 Pr 0.3= 0.023⋅ 0.127 ⋅⋅4 0.8⋅0.3 =⊕ ⊕-1092 1对弯管进行校正得：0.05(2.72 10 ) 5.68 347W m K〈2 = 〈 (1+1.77 d ) = 347(1+1.77 0.05 ) = 398W ⊕ m 2⊕ K 1R 0.67、常压下温度为 120︒C 的甲烷，以 10m ⊕ s 1的平均速度在列管换热器的管间沿轴向流 动，离开换热器时，甲烷的温度为30︒C ，换热器外壳内径为190mm ，管束由37根⎫19mm ⋅2mm 的钢管组成，试求甲烷对管壁的对流传热膜系数。
120 30解：定性温度t m =+ = 75o C ，此时甲烷的物性为： 2⎧31 1武汉大学-207 7Cp = -220016348-263=-2063⊕ 30.56kg mde= Re =0.0254m⎧⎧0.0115⋅103Pr = Cp = 2.5⋅103 ⋅0.0115 ⋅103 =0.706⎣ 0.0407故〈 = 0.023 ⎣ 0.8 0.4 = ⋅0.0407 0.8 ⋅ 0.3 = W ⊕ m 2 ⊕ K 1de Re Pr 0.023 0.0254 (12369) 0.706 62.48、在一双壳程，四管程的列管换热器中，用水冷却某热流体，冷水在管内流动，进口温度为15︒C，出口温度为33︒C，热流体的进口温度为130︒C，出口温度为40︒C，试求两流体间的平均温度差。
解：此题为求折流时的平均温度差，先按逆流计算⊗t2m = ⊗t ⊗t2 1= (130 33) (40 15) = o53.1 Cln ⊗t⊗2 ln130 3315︒C33︒Ct1-1340 15因R = 130 40 =5.0 40︒C130︒C P =33 1533 15 =0.16130 15查图得温度校正系数∏A=0.97所以⊗t m = ∏A⊕ ⊗t2m = 0.97 ⋅ 53.1 = 51.5︒C9、某单程列管式换热器，由直径⎫ 25mm⋅2.5mm的钢管束组成，苯在列管内流动，流量为 1.25kg ⊕ s1，由80︒C冷却到30︒C，冷却水在管间和苯逆向流动，水的进、出口温度分别为20︒C和40︒C，测得水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为1.70 和0.85kW ⊕ m 2 ⊕ K1，污垢热阻分别为0.21 和0.176m2⊕ K ⊕ kW1，若换热器的热损失可忽略，试求换热器的传热面积。
（苯的平均比定压热容为 1.9kJ ⊕ kg1⊕ K1，钢的导热系数为45W ⊕ m1⊕ K1）。
解：⎫ = q m,h C p,h (T1T2) = 1.25 ⋅ 1.9 ⋅ (80 30) = 118.75kW⊗t m = ⊗t ⊗t2 1⊗t= (80 40) (3020)o= 21.6 C 80︒C30︒Cln⊗2 ln 80 40K o =d 0+Ri+1™d30 201Ro40︒C20︒C〈 di i ⎣d m+ + 〈 o武汉大学-124 3∴A010、热空气⊕ K1，管外径-2336kW ⊕m2⊕k1冷却水在管内流动，〈i =1000W ⊕ m 2⊕ m 1 ⊕ K1，试求：（2）管外给热系数〈0增加一倍，传热系数有何变化？（3）管内给热系数〈i增加一倍，传热系数有何变化？解：（ 1）K =11 + ™1=11+ 0.0015 + 1 =⊕ ⊕-952 183.1W m K〈i ⎣ + 〈o1000 40 90 （2）〈2o = 2〈o = 2 ⋅ 90 = 180W ⊕ m 2⊕ K 1则 k 2 =1 1 +1 =⊕ ⊕ 1000 180（3）〈i 2 = 2〈i = 2 ⋅ 1000 = 2000W ⊕ m 2 ⊕ K 1则 k 22 =1 1+ 1 = ⊕ ⊕讨论：2000 90第一种情况，传热系数 K 的增加率为：K K2 = 152.5 83.1 ⋅ =K 83.1 100% 83.5%第二种情况，传热系数 K 的增加率为：K K 22 = K 86.1 83.1⋅83.1 = 100% 3.6%可见，提高K 值应从提高〈小的一侧着手，才会奏效。
11、在并流换热器中，用水冷却油。
水的进、出口温度分别为 15︒C 和 40︒C ，油的进、 出口温度分别为 150︒C 和 100︒C 。
现要求油的出口温度降至 80︒C ，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为 1m ，试求此换热器的管长增至多少米才能满足 要求。
（设换热器的热损失可忽略不计。
）解：⊗t m = 2 1 = (150 15) (100 40) = o15︒C 40︒C ln ⊗ t 2ln150 15-1392.5 C ⊗t武汉大学-2 159由热量衡算得：当油的出口降至⎫解得t222⊗t-5480 50-24870︒C︒C0︒C-2487100︒C t222=50︒C 80︒C 原来的传热速率方程q m,h C p,h (150100) = kA⊗t m = K ⊕ n dL (92.5)后来的传热速率方程q m,h C p,h (15080) = kA2⊗t m2 = K ⊕ n dL2 (70)解得L2 = 7050 92.570= 1.85m12、90︒C 的丁醇在逆流换热器中被冷却到 50︒C ，换热器传热面积为 6m 2，总传热系数 为 230W ⊕ m 2 ⊕ K 1，若丁醇的流量为 1930kg ⊕ h 1，冷却水的进口温度为 18︒C ，试求：（1）冷却水的出口温度； （2）冷却水的消耗量。