(完整版)青岛科技大学化工原理历年考研真题及答案解析之传热,推荐文档

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K 4、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α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 。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温度为20o C ，出口温度为50o C 。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为900W/(m 2K)、1700W/(m 2K)；苯的平均比热为1.9kJ/(kg.K)。若列管为φ25×2.5mm 的钢管，长3米，其导热系数为45W/(m 2K)，并忽略污垢热阻及换热器的热损失，试求：（1）所需换热器的列管数为多少？

（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，换热器的列管数又为多少？

2. 解：

(3分)

m m t L d Kn t KS Q ∆=∆=0π 其中，

=1.5 1.9103（80-30）=142.5（kW ）

(2分)

)(21T T C W Q ph h -=⨯⨯⨯

=

=490.5[W/(m 2K)] (3分)

0001

11

αλα++=

m i i d d b d d K 1700

1

5.224525105.220900251

3

+

⨯⨯⨯+⨯-

==18.2()

(3分)

2

1

21ln

t t t t t m ∆∆∆-∆=

∆1030ln 1030-C ︒ 故

（根）

(2分)

7.672

.18310255.49014.3105.14233

0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-m t L Kd Q n π（2）若其它条件不变，冷却水的流量变为原来的两倍，则

W/(m 2

K) (2分)

87.2959170028.0'0

=⨯=α同理可得，=559.1 [W/(m 2.K)]

(3分)

'

K

'0

0111αλα++=

m i d d b 则

（根）

(2分)

4.59''0=∆=

m

t L d K Q

n π2、（20分）用一传热面积为3m 2（以外表面积为准），由Φ25⨯2.5mm 管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h 和1200kg/h ，其比热容分别为

4.18kJ/(kg ⋅K)和2.0kJ/(kg ⋅K)，水侧和油侧的对流表面传热系数分别为2000W/(m 2⋅K)和250W/(m 2⋅K)，两侧可视为呈逆流流动，如不计算管壁及污垢热阻：

（1）试计算说明该换热器是否合用？（2）夏天，水的初温达到30℃时，该换热器是否合用？（假设K 不改变），如不合用，如何解决？ 四。计算题：.（20分）解： （1）

m

00pc C ph h t A K t C W T C W Q ∆=∆=∆=

[W]

3600

1000

)10t (18.4100036001000)100200(0.212002⨯-⨯⨯=⨯

-⨯⨯

∴ ℃ （3分）

4.67t 2

= 200 → 100

67.4 ← 10 ℃

3.1112

90

6.132t m =+=

∆ 132.6 90

（3分）

K m /21W .21620252000125011

d d 111K 2i

i 00⋅=+=+

=

αα∴A 3.11121.2163600

1000

)100200(0.21200⨯⨯=⨯

-⨯⨯ A= 2.77 m 2 ＜ 题给3 m 2 , 合用.

（3分）

(2) 水初温30℃

3600

1000

)30t (18.4100036001000)100-200(0.21200Q 2⨯-⨯⨯=⨯

⨯⨯= ℃

4.87t 2= 200 → 100

87.4 ← 30 ℃ （4）

3.912

70

6.112t m =+=

∆ 112.6 70

（3分）

A 3.9121.2163600

1000

)100200(0.21200⨯⨯=⨯

-⨯⨯

A=3.37 m 2 ＞ 3 m 2 不合用. 可增加换热面积,两台串联使用. （4分）

4.

（15分）某车间有一台运转中的单程列管换热器，热空气走管程，由120︒C 降至80︒C ，其对流传热系数α1=50

W/m 2⋅︒C 。壳程的水被加热，水进口温度为15︒C ，出口升至90︒C ，其对流传热系数α2= 2000W/m 2⋅︒C 。管壁热阻、壁厚及污垢热阻可不计，换热器系逆流操作，水的流量为2700kg/h ，平均比热为4.18kJ/kg ⋅K ，试计算换热器的传热面积。

解：（1）C

m W K ︒⋅=+

=

+

=

22

1

/8.482000

150111

1

1ααC t t t t t m ︒=-----=∆∆∆-∆=

∆3.459012015

80ln )

90120()1580(ln

2

121p 5C (9015)2700 4.18100075/36002.3510Q W W

=-=⨯⨯⨯=⨯水水