传热自测题及答案

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总传热系数接近于_______的对流传热系数。 13.根据热补偿方式的不同,写出三种管壳式换热器的基本型式:_______、_______
和_______。 14. 写出三种间壁式换热器的名称:_______、_______和_______。 15.蒸汽在套管换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气,则总传热系数 K 值接近于
*21.有一管壳式换热器,管束由 300 根 Φ25mm×2.5mm 钢管组成,管长为 2 m.管内 为常压空气流过,其流量为 8 000 kg/h,进、出口温度为 20℃和 85℃,壳方为 108℃的饱 和蒸汽冷凝,并在同温度下排出。若蒸汽冷凝传热系数为 1×104W/(m2·℃),管壁热阻和 污垢热阻均可忽略,换热器的热损失也可忽略。空气在定性温度下物性如下:cp 为 1kJ(kg·℃),μ 为 1 .98×10-5Pa·s,λ 为 2.85 ×10-2W/(m·℃),试求:
17. 在一套管换热器中,管内为冷却水,管间为空气,空气和水的流动均呈湍流状态。 水侧对流传热系数为 2000W/ (m2·℃),空气侧对流传热系数为 50 W/(m2·℃),污垢热阻和 管壁热阻均可忽略。若水的流量增加一倍,试求总传热系数增加的百分数。假设空气侧 α 不变,总传热系数可按平壁计算。
15. 管壳式换热器管束由 Φ25mm×2.5mm 的钢管组成。管内空气侧的对流传热系数为 40 W/(m2·℃),管外水侧对流传热系数为 3 000 W/(m2·℃),空气侧污垢热阻为 0.53×103m2·℃/W,水侧污垢热阻为 0.21×10-3m2·℃/W,钢的导热系数为 45 W/(m·℃),试求基于 管内表面的总传热系数 Ki 和基于管外表的总传热系数 Ko。
8.某流体在圆形直管内作强制湍流传热,已知其对流传热系数为 500 W/(m2·℃), 现欲使 α 值提高到 750W/(m2·℃),试问其流速应增加多少倍?
9. 在套管换热器中,一定流量的水在内管中流过而被加热,并测得管内水侧对流传 热系数为 2 000W/(m2·℃).若相同体积流量的某油品通过该换热器内管中而被加热,试求此 时管内油侧的对流传热系数。假设两种情况下流体均为强制湍流传热。已知两流体在定性 温度下物性如下:
A. R1>(R2+R3) B.R1<(R2+R3) C.无法确定 R3)
D. R1=(R2 十
4.在管壳式换热器中,用饱和蒸汽冷凝以加热空气,下面两项判断为( )。
甲:传热管壁温度接近加热蒸汽温度。
乙总传热系数接近于空气侧对流传热系数。
A.甲、乙均合理
B.甲、乙均不合理
C.甲合理、乙不合理
D.甲不合理、乙合理
*20. 有一单程管壳式换热器,传热面积 S0 为 4m2,列管直径为 Φ25mm×2.5mm。用 温度为 25℃水将油由 200℃冷却至 100℃,水走管内,油走管间,并呈逆流流动。已知水 和油的流量分别为 1200 kg/h 和 1400 kg/h,其比热容分别为 4.18 kJ/(kg·℃)和 2.0 kJ/(kg·℃); 水侧和油侧的对流传热系数为 1800W/(m2·℃)和 200 W/(m2·℃)。污垢热阻和管壁热阻 均可忽略,换热器的热损失也可忽略。试校核该换热器是否合用?若不合用试定性分析应 采取什么措施使该换热器合用。
4. 有一直径为 Φ32mm×3.5mm 的蒸汽管道,其长度为 6m,已知管内壁温度为 100℃, 外壁温度为 90℃,试求该管的散热量。钢管的导热系数为 45 W/(m·℃)。
5.在直径为 Φ60 mm ×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料。内层厚度为 40mm,其平 均导热系数为 0.07W/(m.·℃);外层厚度为 20mm,其平均导热系数为 0.15 W/(m·℃)。现测 得管内壁温度为 500℃,最外层表面温度为 80℃,试求单位管长的热损失和两层保温层界 面上的温度 t3。钢管导热系数为 45 W/(m·℃)。
10. 液体在大容器内沸腾时,随着温度差( tw ts )的不同,出现_______、_______
和_______不同的沸腾状态。 11. 总传热系数的倒数 1/K 代表_______,提高 K 值的关键是_______。 12. 在卧式管壳式换热器中,用饱和水蒸气冷凝加热原油,则原油宜在_______程流动,
(1)耐火砖和绝热砖间界面温度 t2,℃; (2)绝热砖和普通砖间界面温度 t3 ,℃; (3)通过三层平壁的热传导通量,W/m2。
3.平壁炉是用内层为 120mm 厚的耐火砖和外层为 230mm 的普通砖砌成。两种砖的 导热系数均为未知。测得炉内壁温度为 800℃,炉外侧壁面温度为 113℃。为减少热损失, 后又在普通砖外包一层厚度为 50mm、导热系数为 0.2 W/(m·℃)的石棉。包扎后测得各层温 度为:炉内壁温度为 800℃,耐火砖和普通砖界面温度为 686℃,普通砖和石棉界面温度为 405℃,石棉外侧温度为 77℃。试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数及耐火砖导 热系数 λ1、普通砖导热系数 λ2。
)。
A .0.4
B.0.3
C.被加热时为 0.4,被冷却时为 0.3
D.被加热时为 0.3,被冷却时为 0.4
8.水在圆管中强制湍流时的对流传热系数 i 为 1000 W/(m2·℃),若将水的流量增加
一倍,而其他条件不变,则 i 为( )。
A. 2000 B. 1740 C. 1000
D. 500
传热
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. 牛顿冷却定律表达式为_______,其中温度差代表_______。 5. 对流传热系数的主要影响因素有_______、_______、_______。 6. 当流体在管内呈湍流动时,对流传热热阻主要集中在_______,为了减小热阻以提 高 α 值,可采用的措施是_______。 7. 流体在圆形直管中强制湍流传热时,对流传热系数关联式为 α=0.023λ/di Re0.8 Prn, 式中 n 是为校正_______的影响。当流体被加热时,n 等于_______,当流体被冷却时,n 等 于_______。 8.努塞尔特准数 Nu 表示_______的准数,其准数式为_______;普兰特准数 Pr 表示 _______的准数,其准数式为_______ 9. 蒸气冷凝有_______和_______两种方式。
12. 在套管换热器中,水以 1.0 m/s 的速度流过套管中的内管,内管内径为 25 mm、长为 4m。水的进口温度为 20℃,管内壁的平均温度为 50℃,若管壁对水的平均对流传热系数 为 3 000 W/(m2·℃),试求水的出口温度。假设换热器的热损失可忽略。水的密度取为 1000kg/m3,比热容为 4.187 kJ/(kg·℃)。
18.在传热面积为 20m2 的换热器中,用温度为 20℃、流量为 13200 kg/h 的冷却水冷却 进口温度为 110℃的醋酸,两流体呈逆流流动。换热器刚开始运行时,水出口温度为 45℃, 醋酸出口温度为 40℃,试求总传热系数 Ko。而在换热器运行一段时间后,若两流体的流 量不变,进口温度也不变,而冷水的出口温度降到 38℃,试求总传热系数下降的百分数。 水的比热容可取为 4.2 kJ/(kg·℃),换热器的热损失可忽略。
5.对流传热速率=系数×推动力,其中推动力是( )。
A.两流体的温度差
B..流体温度和壁温度差
C.同一流体的温度差
D.两流体的速度差
6.因次分析的目的是( )。
A.得到各变量间定量关系
B.用无因次数群代替变量,使实验简化
C.得到无因次数群间定量关系 D.实验结果更可靠
7.计算液体在圆管内对流传热系数,若可采用 Nu=0.023Re0.8 Prn,式中指数 n 为(
6. 在蒸汽管道外包扎有两层厚度相同而导热系数不同的保温层,外层的平均直径为内 层的 2 倍,其导热系数也为内层的 2 倍。若将两种材料互换而其他条件不变,试何每米管 长的热损失变化多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为合适?
7.常压下空气以 15 m/s 的平均流速在长为 4 m,管径为 Φ60mm×3.5mm 的钢管中流动, 温度从 150℃升高到 250℃,试求管壁对空气的对流传热系数。
19.在 1-4 型管壳式换热器中,用饱和蒸汽将流量为 53m3/h 的某油品从 60℃加热到 80℃, 已知油品的密度为 800 kg/m3,比热容为 2.0 kJ/(kg·℃),换热器的管束由 368 根 Φ19mm×2mm 的管子所组成,每根管子长度为 6m。若基于管外表面的总传热系数为 110 W/(m2·℃),冷凝水在饱和温度下排出,换热器的热损失可忽略,试求饱和蒸汽的温度。 设传热平均温度差可按算术平均值计算。
13. 在套管换热器中,冷流体温度由 100℃加热到 160℃,热流体温度由 250℃冷却到 180℃,试计算两流体作并流和逆流时的平均温度差。
14. 在一单壳程、双管程的 1-2 型管壳式换热器中,冷流体的进、出口温度分别为 20℃和 50℃,热流体的进、出口温度分别为 100℃和 60℃,试求传热平均温度差。
_______的对流传热系数;管壁的温度接近于_______的温度。
Baidu Nhomakorabea
二、选择题
1.双层平壁定态热传导,两层壁厚相同,各层的导热系数分别为 λ1,和 λ2,其对应
的温度差为△t1 和△t2,若△t1>△t2,则 λ1 和 λ2 的关系为( )。
A. λ1<λ2,
B. λ1>λ2
C.λ1=λ2
D.无法确定
9.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△tm 大小为(
)。
A.△tm 逆>△t 并 B. △tm 逆<△t 并
C. △tm 逆=△t 并
10.工业生产中,沸腾传热应设法保持在( )。
D.无法确定
A.自然对流区 B.核状沸腾区 C.膜状沸腾区 D.过渡区
三、计算题
1. 普通砖平壁厚度为 460mm,一侧壁面温度为 200℃,另一侧壁面温度为 30℃,已 知砖平均导热系数为 0.93W/(m·℃),试求:
水 油品
ρ,kg/m3
1000 810
μ ,Pa·s
0.54×10-3 5.1×10-3
cp ,kJ/(kg·℃) λ ,W/(m·℃)
4.17
0.65
2.01
0.15
10. 试求绝压为 200 kPa,流量为 3 600 kg/h 的饱和蒸汽冷凝后并降温到 49℃时所放出 的热量。
11. 在套管换热器中,用冷水将硝基苯从 85℃冷却到 35℃,冷却水进、出口温度分别 为 20℃和 30℃。若硝基苯流量为 1000 kg/h,试求冷却水用量,假设换热器热损失可忽略。
*16. 在一单程管壳式换热器中,管内为某溶液呈湍流流动,流量为 15 000 kg/h,温度 由 15℃升到 75℃,其平均比热容为 4.18 kJ/(kg·℃);壳程为 110℃的饱和蒸汽冷凝,并在 饱和温度下排出。已测得总传热系数 K0 为 400 W/(m2·℃),试求传热面积 S0。又若换热 器列管管束由 136 根 Φ25mm×2.5mm 钢管组成,试求管有效长度。假设换热器热损失可 忽略。
2.空气、水、金属固体的导热系数分别为 λ1、λ2:和 λ3,其大小顺序为( )。
A. λ1>λ2>λ3
B. λ1<λ2<λ3 C.λ2>λ3>λ1, D. λ2<λ3<λ1,
3.通过三层平壁的定态热传导,各层界面间接触均匀,第一层两侧温度为 120℃和
80℃,第三层外表面温度为 40℃,则第一层热阻 R1 和第二、三层热阻 R2、R3 的大小为( )。
(1)通过平壁的热传导通量,W/m2; (2)平壁内距离高温侧 300mm 处温度,℃
*2. 燃烧炉的平壁由三种材料的平砖砌成。内层为耐火砖,其厚度为 150mm,平均导 热系数为 11.5W/(m·℃);中间层为绝热砖,其厚度为 130mm,平均导热系数为
0.15W/(m·℃)外层为普通砖,其厚度为 230mm,平均导热系数为 0.8.W/(m·℃)。已知炉内、 外壁表面温度分别为 900℃和 40℃,试求:
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