传热习题课1
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。
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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（ ）。
传热学第五版课后习题答案(1)11页
传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。
解：根据付立叶定律热流密度为：负号表示传热方向与x 轴的方向相反。
通过整个导热面的热流量为：0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。
解：热流量又根据牛顿冷却公式管内壁温度为：1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)，λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K);矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。
由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。
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
传热练习题1
第三章传热课堂练习题一、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.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。
4.对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 。
5.对流传热系数的主要影响因素有（1） （2） （3） （4） （5） 。
6.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 。
7.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 。
8.写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。
9. 工业上冷热流体间的传热方式有______________、_____________、____________。
答案：间壁式 蓄热式 直接混合式 10 热量传递的方式主要有三种: ___________、_____________、_____________。
答案：热传导 热对流 热辐射 11. 传导传热的傅立叶定律表达式为____________，其符号各代表__________________,__________________ 和____________________。
答案：ｄQ/ｄτ＝－λA ｄt/ｄδ,ｄQ/ｄτ表示单位时间传递的热量,－表示温度向降低方向传递,A 表示传热面积,λ表示导然系数和ｄt/ｄδ表示温度梯度。
12. 影响给热系数α的因素有_____________________________________。
答案：流体种类、流体性质、流体流动状态和传热壁面的几何尺寸 13. 定态导热是指______________________________不随时间而改变。
答案：传热系统中各点的温度仅随位置变 14. 影响传导传热系数的因素有___________________________________。
《传热学》习题课(对流换热部分)精品课件
查附录8和10，25℃时：
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空气： 15.06 16 15.53106 m2 / s
2
水： 1.006 0.805 0.9055106 m2 / s
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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
结果：Nu x
0.04
Re
0.9 x
1
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
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qw1=2qw2 qw2 qw1=0 qw2
第五章 对流换热—习题
5-4．设某一电子器件的外壳可
以简化成附图所示的形状，截
面呈正方形，上、下表面绝热，
而两侧竖壁分别维持在th及tc
（th>tc）。试定性地画出空腔
截面上空气流动的图像。
th
tc
解：th及tc使近壁介质产生密度 差，上下壁面绝热，无热量传
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第五章 对流换热—复习题
5. 对流换热问题完整的数学描写应包括什么 内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无 法求得其精确解，那么建立对流换热问题的 数学描写有什么意义？ 答：应包括：质量守恒方程式，即连续性方 程；动量守恒方程式，即纳维—斯托克斯方 程；能量守恒方程式。
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第五章 对流换热—复习题
H
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——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。
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。
传热学第五版课后习题答案(1)
矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K);
1
由附录 7 知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m·K)。由上可知金属是良好的导热材料， 而其它三种是好的保温材料。
A
140 1 0.003
ml 19.54 0.016 0.3127 th(ml)=th(0.3127) 0.3004
f
th( m l ) ml
0 .3004 0 .3127
96 .1%
6
（2）钢材料肋片
m hU 125 2( 1 0 .003 ) 45.91m 1
A
40 1 0 .003
(2) 肋片的散热量
hU A L θ 0th(ml) 75 ( L 0 .003 ) 2 140 L 0.003 θ 0th(m l)
B 7 5 2 1 4 0 0 .0 0 3 L ( 8 0 3 0 )th (1 8 .9 0 .0 2 5 )
5
B 396.9Lth(0.4725)
的项。即
e ( x ,
0
)
1
2 sin 1 sin 1 cos 1
co
s
1
x
2 1
F
o
2、现在保留前面二项，即忽略第二项以后的项
( x , ) I(x, 6h) II(x, 6h)， 其中 0
e I (
x , 6h
)
1
2 sin 1 sin 1 cos 1
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。
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（ ）。
传热学第五版课后习题答案(1)知识讲解
传热学第五版课后习题答案(1)传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。
解：根据付立叶定律热流密度为：2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ⎛⎫--⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。
通过整个导热面的热流量为：q A 30375(32)182250(W)Φ=⋅=-⋅⨯=0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。
解：热流量qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W)πΦ=⨯⨯ 又根据牛顿冷却公式wf hA t=h A(t t )qA Φ=∆⨯-=管内壁温度为：w f q 5110t t 85155(C)h 73=+=+=︒1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)，λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。
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--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（）。
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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【例1】保温层临界厚度的计算内层（即保温层）以导热方式传热，外层以自然对流方式传热，属于稳定的传热过程。
则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-=-=αλπαπλπ21212212211/ln 21212/ln r r r L t t Lr t t L r r t t Q b b∵r 2 ↑ ，（λ12/ln r r ）↑ ，而 α21r ↓∴Q 的大小要取决于哪一个增加或减少的速率快慢。
01/ln )11)((22212222212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+---=αλαλπr r r r r t t L dr dQ b得r 2=λ/α。
即保温层临界厚度r c =λ/α。
当r 2<λ/α时，2dr dQ >0，随r 2的增大，热损失增大， 当r 2>λ/α时，2dr dQ <0，随r 2的增大，热损失减少。
因 （2dr dQ ）’ <0，故Q 有极大值。
一般情况下，皆超过临界值，只有当管径较小或保温层材料的λ较大时，才需要校验是否小于临界值。
记住有一个临界保温层厚度的概念。
象流体力学中也存在同样问题，低速下（一般情况），光滑球的阻力小于粗糙球的阻力，而在高速下（特殊情况），则刚好相反。
【例2】有一台套管换热器,内管为φ38×2.5 mm钢管,外管为φ57×3 mm钢管,换热管总长36 m,逆流操作,管内走水,将管间4200kg/h的苯液从65℃冷却到35℃,水温从25℃升到35℃,现已知苯侧对流传热系数为2030 w/m2.K,水侧对流传热系数为6610 w/m2.K,苯侧垢层热阻为0.18 m2.K/kw,苯液比热c P1=1.80 kJ/kg.k,钢导热系数λ=45 w/m.K。
试计算(1)该换热器传热系数K(2)水侧垢层热阻R s2【解】(1)Q=m s1c p1(T1-T2)=(4200/3600)×1.8×1000×(65-35)=63000 wA1=πd1l=3.14×0.038×36=4.295 m2Δt m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=((65-35)-(35-25))/ln(30/10)=18.2 ℃K1=Q/(A1Δt m)=63000/(4.295×18.2)=805.95 w/m2·K(2) R s2=1/K-(1/α1+bA1/(λA m)+R s1+A1/(αA2))2=1/805.95-(1/2030+0.0025×38/(45×35.5) +0.18/1000+38/(6610×33))=0.000334 m2·K/w【例3】有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 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℃, 平均温度下的比热c p=1.0kJ/kg·℃ ,选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。
若水蒸汽的冷凝传热系数为1×104 w/m2.K, 管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计, 而且不计热损失。
已知空气在管内的对流传热系数为 90.2 w/m2.K。
试求:1)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准);2)通过计算说明该换器能否满足需要?3)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。
4)增大哪一侧传热系数，对提高总传热系数更有效？【解】(1)1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/104+25/(90.2×20)=0.013958 m2℃/w∴K1=71.64 w/m2℃(2)Qx=m s2C p2(t2-t1)=(8000/3600)×103×(85-20)=1.44×105 w∆tm=[(108-20)-(108-85)]/ln[(108-20)/(108-85)] =48.4℃A1=nπd1l=300×3.14×0.025×2=47.1 m2Qc=K1A1△tm=71.64×47.1×48.4=1.63×105 wQc>Qx 满足要求(3) 求壁温Tw∵壁的热阻忽略∴Tw=twQc=α1A1(108-T w)= 1.63×105104×47.1×(108-T w)= 1.63×105Tw=107.6 ℃即壁温接近外侧蒸汽温度(或α大的一侧流体的温度)(4)增大α小的一侧传热系数，对提高总传热系数更有效。
【例4】单程立式列管式换热器，饱和蒸汽 CS 2冷凝过程：46℃ CS 2蒸汽→10℃ CS 2液体，CS 2走壳程，m s1=250 kgf/h, r=85 kcal/kgf, cp1=0.25 kcal/kg ·℃。
冷却水走管程，由下而上逆流通过，5℃→30℃换热器有φ25×2.5管30根，L ＝3mK 1冷凝＝200 kcal/h ·m 2·℃ K 2冷却＝100 kcal/h ·m 2·℃ 求：能否满足要求？解：可看成两个串联的换热器（冷凝+冷却）冷凝器：Q 1＝m s1·r=250×85=21.25×103 kcal/hQ 1=m s2·cp 2 (30-t)冷却器：Q 2=m s1·cp 1 (46-10)=250×0.25×36=2250 kcal/h Q 2=m s2·cp 2 (t-5)∴ 44.922501025.2155303=⨯=--t ℃ t=7.4 ℃ 67.25)4.746/()3046ln()4.746()3046(1=-----=∆m t 44.16)510/()4.746ln()510()4.746(2=-----=∆m t232221115.510044.16225020067.251025.21m t K Q t K Q A m m =⨯+⨯⨯=∆+∆＝需A 实＝πdL=3.14×0.025×3×30=7.07 m 2因为需A 小于A 实，所以满足要求。
【例5】用 120℃的饱和水蒸汽将流量为 36m 3/h 的某稀溶液在双程列管换热器中从80℃加热至95℃。
若每程有直径为φ25×25mm 的管子30根,且以管外表面积为基准的传热系数 K=2800w/m 2·℃。
蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求:(1)换热器所需的管长;(2)当操作一年后,由于污垢累积,溶液侧的污垢系数为0.00009m 2·℃/w,若维持溶液的原流量及进口温度,其出口温度为多少?又若必须保证溶液原出口温度,可以采取什么措施?注:溶液的密度及比热与水近似:ρ=1000kg/m3 ;c p=4.2kJ/kg·℃【解】(1)Δt m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=((120-80)-(120-95))/ln(40/25)=31.9℃Q=(36×1000/3600)×4200×(95-80)=630×103w A=Q/(KΔt m)=630×103/(2800×31.9)=7.05m2A=nπd(2L)=30π×0.025×2L=4.71Lm2L=7.05/4.712≈1.5 m (=1.496) (2) (do/di)R1=1/K污-1/K净1/K污=0.00009×25/20+1/2800=0.00009+0.000357 =0.00047K污=2128 w/m2·℃Q=(36×1000/3600)×4200×(t2-80)=K污AΔt mt 2=92℃措施:(1)提高加热蒸汽温度(调节加热蒸汽的压力)(3) 清除污垢。
【例6】 100℃ 的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4kJ/kg ，总传热系数2039w/m 2℃ ，传热面积为12.75m 2，15℃的冷却水以2.25×105kg/h 的流量在管内流过，水的比热为4.187kJ/kg.o C, 求水蒸汽冷凝量？ 【解】()429.11201203572.0102.4360010003605.72128'ln 'ln ln 21321222121121222='--=⨯⨯⨯⨯=--=--∴---=∆=-=t t t T t T c m A K t T t T t T t T t t A K t A K t t c m Q p s m p s 污污污()()()h kg h kg r Q D Dr Q k t t C m Q C t t t T t T C m KA t T t T t T t T t t KA t KA t t C m Q p s o P s m p s /3379/94.0225821202120151.2310187.436001025.21.2310.11001510010.10993.010187.436001025.275.122039ln ln 351222222135222121121222======-⨯⨯⨯⨯=-===--=--=⨯⨯⨯⨯==-----=∆=-=【例7】用175℃的油将300kg/h 的水由25℃加热至90℃, 水的比热取4.2kJ/kg ℃。
已知油的比热为2.1kJ/kg ℃,其流量为400kg/h 0 ,今有以下两个传热面积均为0.72m 2的换热器可供选用。
(1)换热器1:K 1=625w/m 2℃,单壳程,双管程,ψ=0.7;(2)换热器2:K 2=500w/m 2℃,单壳程,单管程,Δt m 按逆流计。
为保证满足所需换热量应选用那一个换热器。
【解】热负荷: Q=m s2c p2(t2-t1)=300/3600×4.2(90-25)=22.75kw油出口温度T2: Q=(400/3600)×2.1(175-T2)=22.75T2=77.5℃逆流下的Δt m ’ : 175-→77.590←-25-----------85 52.5Δt m ’=(85-52.5)/ln(85/52.5)=67.5℃(1)换热器1传热速率 Q=K 1AΔt m1=625×0.72×67.5×0.7=21.3 kw<22.75kw故换热器1 不合要求(2)换热器2传热速率 Q=K2AΔt m '=500×0.72×67.5=24.3 kw >22.75kw 换热器2能满足要求。