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
传热学习题课 文件
23.2W / m2 K ，室内空气与内墙之间的表面传热系数为 8.1W / m2 K 。设整个
建筑物由壁厚为 23cm的砖墙及内外各涂有 5mm 厚的水泥组成，墙壁的高度和宽
度均为 3m ，房顶和地面均绝热。砖的导热系数为 0.84W / m K ，水泥的导热系 数为1.1W / m K 。要使室内温度维持在 20℃，需要配置功率多大的取暖器？如
内装满工业用油，油中安置了一电热器，使得罐的内表面温度维持在 400K 。该W / m2 K 。 ri 0.5m ，
l 2.0m。试确定所需的电加热功率。
Shanghai Jiao Tong University
4.试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量的大小：凸面锥台、圆柱、
凹面锥台。比较的条件是 d1、t1、t2 及导热系数均相同。三种形状物体的直径与 x
轴的关系可以统一表示为 d axn ，其中 a 及 n 之值如下：
凸面锥台 柱体
凹面锥台
1
a 0.506m 2 0.08m
n
0.5
0.0
其中， x1 25mm, x2 125mm。
20.24m
1 2
1.5
6.为测定管内蒸汽的温度，在管道壁安装了套管温度计，套管长度为 70mm ，
套管壁厚 2mm ，套管材料导热系数 46.5W / m K ，蒸汽管道壁面温度为 50℃，
蒸汽与套管间的对流换热表面传热系数为116W / m2 K 。若温度计指示温度为
115℃，试确定蒸汽的真实温度。
（2）球的温度降低到 30℃所需要的时间；（3）此时释放的总热量。
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（ ）。
《传热学》习题课(辐射换热)
第九章 辐射换热的计算—复习题
• 5. 什么是一个表面的自身辐射、投入辐射及 有效辐射？有效辐射的引入对于灰体表面系 统辐射换热的计算有什么作用？ 答：自身辐射：物体从一个表面由于自身的 辐射性质而发射出动的辐射。 投入辐射：单位时间内投射到表面的单位面 积上的总辐射能。 有效辐射：单位时间内离开表面单位面积的 总辐射能。 作用：避免了在计算辐射换热时出现多次吸 收反射的复杂性。
第八章 热辐射基本定律及物体的 辐射特性—习题
• 8-11 把地球作为黑体表面，把太阳看成是 T=5800K的黑体，试估算地球表面的温度。 已知地球直径为1.29×107m，太阳直径为 1.39×109m，两者相距1.5×1011m。地球对 太空的辐射可视为对0K黑体空间辐射。 4 4 T 5800 • 解： Eb1 C0 5.67
第八章 热辐射基本定律及物体的 辐射特性—习题
• 8-1 一电炉的电功率为1kW，炉丝温度为 847℃，直径为1mm。电炉的效率（辐射 功率与电功率之比）为0.96。试确定所需 炉丝的最短长度。 4
T 0.96 1000 • 解： 0.96 E 0.96C b 0 dl 100 0.96 1000 l 3.425m 4 1120 3 10 5.57 100
第九章 辐射换热的计算—复习题
• 6. 对于温度已知的多表面系统，试总结求解 每一表面净辐射换热量的基本步骤。 答：温度已知时，发射率、辐射能可求出。 可采用网络法或数值方法求解。 但首先应计算出每个面的辐射能Ebi发射率εi， 解系数Xi,j。然后再计算各表面的有效辐射Ji， 最后由 Ebi J i 确定每个表面的净辐射换热 i 1 i 量。
《传热学》习题课（辐射换热）
传热习题课
( 108 15 ) ( 108 t 2 ) 76.4 17.9 ( 5000/ 3600) ( 1.0 103 ) ( t 2 15 ) 108 15 ln 108 t 2
可解出出口温度
(9)换热器长期使用后，空气侧污垢热阻增大（设蒸汽侧热阻不 变），使空气出口温度降低，则在操作上应采取何种措施来 保障原来的加热要求？ 增大 d0 1 1 d0 1 b d0 R0 Ri K o ho d i hi d m di Ri增大，KO减小，空气出口温度t2减小， 措施？ 关于污垢热阻R：相当于增加了一层平壁（或圆筒壁）的导热， 故在计算K时，应增加一项（或两项）导热热阻。
解：（1）加热蒸汽的用量（kg/h） 气体：一般100左右 2000 热衡算（不计热损失） qmc c pc ( t c 2 t c1 ) qm水：一般＞ r
50001.0 (80 20) 3 105 kJ / h 83.3kW
qm 300000/ 2250 133.3kg/h
在一单程列管式换热器内用110℃的饱和蒸汽将某溶 液加热,换热器由38根φ25×2.5mm的管子组成,长2m, 壳程为水蒸汽冷凝,其传热膜系数α1=10000 W/(m2· K)，管程走溶液,流量为0.03m3/s,进口温度 t1=20℃,密度900kg/m3,比热3.9kJ/(kg· ℃)，管壁和 污垢热阻可以忽略,管内溶液侧的传热膜系数 α2=2500 W/(m2· K)，管内为湍流，求： （1）以外表面为基准的总传热系数Ko ； （2）溶液的出口温度t2 ； （3）若检修中发现有8根管子已损坏,将坏管堵塞后 继续使用,此时换热器的总传热系数和溶液出口温度 将变多少？
解得：
t 2' 75.1C
传热习题课计算题
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cp=4.18某103J/kg·K）解：换热器的传热量：Q＝qmcp(T2－T1)＝1500/3600某4.18某103某(80－50)=52.25kW传热温度差△tm：热流体80→50冷流体30←155035△t1=50，△t2=35t1502t235传热温度差△tm可用算数平均值：t1t25035tm42.5℃22Q52.25103K615W/m2℃Atm242.52、一列管换热器，由φ25某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/m2·℃，蒸汽对管壁的传42热系数α0为1.16某10W/m·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m·℃，忽略垢层热阻和热损失。
试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：以管平均面积为基准，11dmb1dm）Kidi0d0解：（1）传热量：Q＝qmcp(t2－t1)＝15000/3600某4187某(80－20)≈1.05某106W总传热系数：（以管平均面积为基准）1dmb1dm11230.002123Kidi0d0K5202217116.10425解得：K＝434.19W/m2·℃对数平均温差：1102011080△t190△t2301tmt1t2lnt1t29030ln903054.61℃传热面积：QKAmtmAmQKtm105.10643419.54.6144.28m2AmndmL；列管长度：LAm44.284.87mndm126314.0.023（2）管程为4程时，只是αi变大：强制湍流时：αi＝0.023（λ/d）Re0.8Pr0.4，u变大，Re＝duρ/μ变大4程A＇＝1/4A（单程），则：4程时u＇=4u（单程）0.80.8有520＝1576.34W/m2·℃i（4程）＝4αi（单程）＝4某4程时：1K1dmb1dm11230.002123idi0d0K1576.342117116.10425K=1121.57W/m 2·℃Q1.05106A17.14m2Ktm1121.5754.614程列管长：LA17.141.88mndm1263.140.0233、有一列管式换热器，装有φ25某2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量为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？
传热习题课1
传热习题课⒈有一列管换热器，装有Φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。
要求将质量流量8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热至85℃，选用108℃的饱和水蒸气于壳程作加热介质。
若水蒸气的冷凝传热系数为10000W/(m2·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。
试求：①空气侧的对流传热系数；②换热器的总传热系数（以管外表面为基准）；③通过计算说明该换热器能否满足要求？④管壁的温度。
⒉换热器1，由38根Φ25×2.5mm、长4m的无缝钢管组成。
110℃的饱和水蒸汽走壳程，用于加热流量为8kg/s、初温为25℃的甲苯，可使甲苯的出口温度高于70℃，满足工艺要求，此时甲苯侧的对流传热系数为1100W/(m2·K），蒸汽的冷凝对流传热系数为104 W/(m2·K）。
现因生产需要，甲苯的处理量增加60%。
试求：①此时甲苯的出口温度为多少？②仓库中另有换热器2，它由38根Φ25×2.5mm、长3m的无缝钢管组成，拟将其与换热器1并联使用，如图所示，且甲苯流量均匀分配（m c1=m c2)，则甲苯的出口温度为多少？③若m c1：m c2 = 2：1，结果又如何？已知甲苯的流动均在完全湍流区，C p=1840J/(kg·K)。
且污垢热阻、管壁热阻可忽略。
⒊每小时500kg的常压苯蒸汽，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30℃，冷却介质为20℃的冷水，冷却水的出口温度不超过45℃，冷、热流体呈逆流流动。
已知苯蒸汽的冷凝温度为80℃，汽化潜热为390kJ/kg，平均比热容为1.86kJ/(kg·K)，并估算出冷凝段的总传热系数为500W/(m2·K)，冷却段的总传热系数为100W/(m2·K)，忽略热损失。
试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少？若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少？。
热工学-传热习题
1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝m 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h =70W/(m 2·K) ，热流密度为q =5000W/m 2，试求管壁温度及热流量。
解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm ，热导率分别为0.6 W/(m ⋅K)和0.4 W/(m ⋅K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 ︒C 和80 ︒C 不变。
（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(m ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。
解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到：247.5 mm δ=4． 热电厂有一外径为100 mm 的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为04.0=λ W/(m ⋅K)的玻璃绵保温。
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
《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：
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。
7传热习题课
（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？
22
传 热 习 题
例8: 欲设计一列管式换热器，用120℃的饱和水蒸气， 将1400kg/h的常压空气由20℃预热到95℃，蒸汽的汽 化热为2205kJ/kg。初步选定采用单管程列管换热器， 空气走管程，管束由120根φ25×2.5mm的钢管组成， 水蒸气走壳程，冷凝对流传热系数为104w/(m2· ℃ )。 管 壁及污垢热阻可忽略不计，试求： （1）饱和水蒸气的用量，kg/s; （2）所需的管束长度，m;
15
传 热 习 题
问： （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 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，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
（变大，变小，不变，不确定）。
3
传 热 习 题
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，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) 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（1）—————————（2）—— ----------。
6
传 热 习 题
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，列管总根 数维持不变，则K ——，△tm ——？ （增大，减小，不变）
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--传热习题及答案资料
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（ ）。
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
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 、 、 。
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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t
80 50 65 ℃ 2
15 35 25 ℃ 2
查得苯的比热容为cp2 = 1.86kJ/(kg· ℃) 查得水的比热容为cp1 = 4.178kJ/(kg· ℃)
(1) 根据热量衡算：
ws 2c p 2 (T1 T2 ) ws1c p1 (t2 t1 )
代入已知数据： 20001.86 (80 50) w 4.178 (35 15) s1 解得：ws1 = 1335.6kg/h
11. 在一内管为ф180mm×10mm的套管式换热器中，管程中热水流量为 3000kg/h，进、出口温度分别为90℃和60℃。壳程中冷却水的进口温度、出口 温度分别为20℃和50℃，总传热系数为K = 2000W/(m2· ℃)。试求：(1)冷却水用 量；(2)并流流动时的平均温度差及管子的长度；(3)逆流流动时的平均温度差 及管子的长度。(忽略热损失）
Tm
t1 t 2 30 20 25 ℃ 2 2
由此查得：cp2 = 4.179kJ/(kg· K)，
(T t1 ) (T t 2 ) 54.85 ℃ T t1 ln T t2
Q wc c p 2 (t 2 t1 ) KATm
K 115.4W /(m2 K )
解：已知d1 = 0.18m，d2 = 0.16m，ws,2 = 3000kg/h，T1 = 90℃，T2 = 60℃，t1 = 20℃， t2 = 50℃；K = 2000W/(m2· ℃)
冷却水定性温度： t 热水定性温度 (1)
T
20 50 35 ℃ 2
90 60 75 2
代入数据，可得： K = 471.5 W/(m2· ℃)， 逆流传热，对数平均温差算得： Tm 18.2 ℃
ws1c p1 (T2 T1 ) KATm
求得：A = 13.8m2
13. 某溶液在单壳程双管程的列管换热器中用热水加热，溶液浆走管程，其流量 为500kg/h，比热容为3.66 kJ/(kg· ℃)，从进口温度16℃加热到出口温度75℃。热 水的流量为1000kg/h，进口温度为95℃。换热器的总传热系数为60 W/(m2· ℃ )。 求换热器的传热面积。 解：已知：单壳程双管程，ws2 = 500kg/h，cp2 = 3.66kJ/(kg· ℃)，t1 = 16℃， t2 = 75℃，ws1 = 1000kg/h，cp1 = 4.214kJ/(kg· ℃)，T1 = 95℃，K = 60W/(m2· ℃)
P 0.747
R 0.434
由(R，P)值查图，可得：ε = 0.68
0.68 34 23.1 Tm Tm
A Q 29991 .67 21.64(m2 ) KTm 60 23.1
14. 有一套管式换热器，内管为ф89mm×3.5mm的钢管，苯在内管中流动，其 流量为2000kg/h，温度从80℃冷却至50℃。冷却水在环隙中从15℃升至35℃。 苯的对流传热系数为230W/(m2· ℃)，水侧的对流传热系数为290 W/(m2· ℃)，忽 略污垢热阻。苯的比热容1.86kJ/(kg· ℃)，冷却水的比热容为4.178 kJ/(kg· ℃)。试 求：(1)冷却水的消耗量；(2)并流和逆流操作时所需的传热面积(以外表面积为 基准)。 解：已知d1 = 0.089m，d1 = 0.082m，qm2 = 2000kg/h，T1 = 80℃，T2 = 50℃， t1 = 15℃，t2 = 35℃，α1＝290 W/(m2· ℃)，α2＝230 W/(m2· ℃) 苯的定性温度 水的定性温度
290 320 305 K 32 ℃，由此查得：cp2 = 4.174kJ/(kg· K) 2
ws, 2c p 2 (t2 t1 ) ws,1c p1 (T1 T2 )
ws, 2 4.174 (320 290) 1.251.84 (350 300)
解得：ws,2 = 0.918kg/s
7. 在一套式换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水 进口温度、出口温度分别为290K和320K，苯的比热容1.86kJ/(kg· K)。试求冷 却水消耗量(忽略热损失）。
解：已知ws,1 = 1.25kg/s，T1 = 350K，T2 = 300K，t1 = 290K，t2 = 320K； cp1 = 1.86kJ/(kg· K) 冷却水定性温度： t 代入数据，得：
(2) ∵
d1 0.089 2 d 2 0.082
∴
dm
d1 d 2 0.089 0.082 0.0855 m 2 2
d 1 1 bd1 1 K 1 d m 2 d 2
1 1 0.0035 0.089 0.089 K 290 45 0.0855 230 0.082
解得：L = 3.0m (3) 逆流流动
两端温差ΔT1 = ΔT2 = 40℃ ∴ΔTm = 40℃
ws1c p1 (t2 t1 ) KATm
3009 4.174 1000 (50 20) 2000 0.18 L 40 3600
解得：L = 2.31m
12. 在逆流套管换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体[比热容为1.9kJ/(kg· ℃)， 密度为850kg/m3],由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为ф25mm×2.5mm，水走管 内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850W/(m2· ℃)和1700W/(m2· ℃)，管壁导热 系数λ=45W/(m· ℃)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，求水的流量 和换热器的传热面积。 解：已知：t1 = 20℃，cp2 = 4.183kJ/(kg· ℃)，cp1 = 1.9kJ/(kg· ℃)，ws1 = 5kg/s，ρ1 = 850kg/m3，T1 = 80℃，T2 = 30℃，d1 = 0.025m，d2 = 0.02m，α1 = 1700W/(m2· ℃)， α2 = 850W/(m2· ℃)，t2≤50℃
根据热量衡算，可列出：
ws 2c p 2 (t2 t1 ) ws1c p1 (T2 T1 )
dm d 2 d1 0.025 0.02 0.0224m d2 0.025 ln ln 0.02 d1
令t2 = 50℃，求得：ws2 = 0.946kg/s
d 1 1 bd1 1 K 1 d m 2 d 2
解得：K = 121.1 W/(m2· ℃) 并流
t m
T1 T2 (80 15) (50 35) 34.1 ℃ T1 80 15 ln ln 50 35 T2
ws 2c p 2 (T1 T2 ) KATm
2000 1.86 1000 (80 50) 121 .24 A 34.1 3600
dm d1 d 2 0.019 0.015 0.0169m d1 0.019 ln ln 0.015 d2
在污垢形成前的总热阻：
R bd d d 1 1 Rs1 1 1 Rs 2 1 K 1 d m 2 d 2 d2 1 0.002 0.019 0.019 0.019 0.00026 258 45 0.0169 3490 0.015 0.015 4.29 103 (m 2 ℃) / W
.67W 计算热负荷 Q ws 2c p 2 (t2 t1 ) 29991
根据热量衡算计算热流体出口温度：
ws 2c p 2 (t2 t1 ) ws1c p1 (T1 T2 )
求得：T2 = 69.4℃ 计算对数平均温度差(先按逆流计算)：
34 ℃ Tm
∵是双管程 ∴ Tm Tm
解得：K = 233W/(m2· ℃) 增加污垢后的热阻：
R 1 Rs1 bd1 d d 1 Rs 2 1 d m 2 d 2 d2
1
1 0.002 0.019 0.019 0.019 0.000176 0.00026 258 45 0.0169 3490 0.015 0.015 4.79 103 (m 2 ℃) / W
t m T1 T2 (90 20) (60 50) 30.8 T1 90 20 ln ln 60 50 T2
ws1c p1 (t2 t1 ) KATm
3009 4.174 1000 (50 20) 2000 0.18 L 30.8 3600
1、有一传热面积为20m2换热器，用温度 为20℃，流量为13200kg/h的冷却水，冷 却进口温度为110℃的醋酸，两流体呈逆 流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出 口温度为45℃，醋酸出口温度为40℃，运 转一段时间后，冷热流体流量、进口温度 不变，冷却水出口温度降到38℃，水比热 为4.2kJ/kg·℃，忽略管壁及两侧污垢热 阻和热损失。试求：传热系数下降的百分 率。
R R 4.79 103 4.29 103 热阻增加的百分率 100% 100% 11.68% 3 R 4.29 10
9. 某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝。在新使用时冷却水 的进、出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时间后，在冷却水进口温度与 流量相同的条件下，冷却水出口温度降为26℃。已知换热器的传热面积为 16.5 m2，有机蒸汽的冷凝温度为80℃，冷却水流量为2.5 kg/s，求污垢热阻。 解：已知：t1 = 20℃，t2 = 30℃，T = 80℃，T’ = 80℃ ，S = 16.5m2，wc = 2.5kg/s。 冷却水定性温度： t
56.95 ℃ 当冷却水出口温度降低后，有： Tm
K t1 ) wc c p 2 (t 2 STm 66.71 W /(m 2 K )