7传热习题课共25页
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
传热计算习题附详细答案
传热计算题1.在一内径为0.25cm的管轴心位置上，穿一直径为 0.005cm的细导线，用以测定气体的导热系数。
当导线以0.5A 的电流时，产生的电压降为0.12V/cm，测得导线温度为167℃，空心管内壁温度为150℃。
试求充入管内的气体的导热系数试分析仪器精度以外造成结果误差的客观原因。
2．有两个铜质薄球壳，内球壳外径为0。
015m，外球壳内径为 0.1m，两球壳间装入一种其导热系数待测的粉粒料。
内球用电加热，输入功率为 50w，热量稳定地传向外球，然后散发到周围大气中。
两球壁上都装有热电偶，侧得内球壳的平均温度为120℃，外求壳的平均温度为50℃，周围大气环境温度为20℃；设粉粒料与球壁贴合，试求：（1）待测材料的导热系数（2）外球壁对周围大气的传热系数3．有一面积为10cm2带有保护套的热电偶插入一输送空气的长管内，用来测量空气的温度。
已知热电偶的温度读数为300℃，输气管的壁温为 200℃，空气对保护套的对流传热系数为60w/m2.k，该保护套的黑度为 0.8，试估算由于辐射造成的气体温度测量误差。
并叙述减小测量误差的途径。
已知 Stefan-Bohzman常数σ=5.67×10-9w/m2k 。
4．用两个结构尺寸相同的列管换热器按并联方式加热某中料液。
换热器的管束由32根长 3m 的Ф25×3mm 的钢管组成。
壳程为120℃的饱和蒸汽。
料液总流量为20m3/h，按相等流量分配到两个换热器中作湍流流动，由 25℃加热到 80℃。
蒸汽冷凝对流传热系数为8Kw/m2.℃，管壁及污垢热阻可不记，热损失为零，料液比热为 4.1KJ/kg.℃，密度为 1000kg/m3。
试求：（1）管壁对料液的对流传热系数（2）料液总流量不变，将两个换热器串联，料液加热程度有何变化？（3）此时蒸汽用量有无变化？若有变化为原来的多少倍？（两者情况下蒸汽侧对流传热系数和料液物性不变）5．某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2（管外面积），均由128根Ф25×2.5mm的钢管组成。
传热传质题库课件
传热与传质习题库目录一、传热 (1)（一）选择题 (1)（二）判断题 (4)二、传质 (5)（一）选择题 (5)（二）判断题 (9)答案 (10)模块二 热量传递（一）选择题1．导热系数的单位为（ ）。
A 、W/(m ⋅℃)；B 、W/(m 2⋅℃)；C 、W/(kg ⋅℃)；D 、W/(S ⋅℃)。
2．夏天电风扇之所以能解热是因为（ ）。
A 、它降低了环境温度；B 、产生强制对流带走了人体表面的热量；C 、增强了自然对流；D 、产生了导热。
3．有一种30℃流体需加热到80℃，下列三种热流体的热量都能满足要求，应选（ ）有利于节能。
A 、400℃的蒸汽；B 、300℃的蒸汽；C 、200℃的蒸汽；D 、150℃的热流体。
4．工业生产中，沸腾传热应设法保持在（ ）。
A 、自然对流区；B 、核状沸腾区；C 、膜状沸腾区；D 、过渡区。
5．用120℃的饱和蒸汽加热原油，换热后蒸汽冷凝成同温度的冷凝水，此时两流体的平均温度差之间的关系为(∆t m )并流（ ）(∆t m )逆流。
A 、小于；B 、大于；C 、等于；D 、不定6．物质导热系数的顺序是（ ）。
A 、金属＞普通固体＞液体＞气体；B 、金属＞液体＞普通固体＞气体；C 、金属＞气体＞液体＞普通固体；D 、金属＞液体＞气体＞普通固体。
7．下列四种不同的对流给热过程：空气自然对流α1，空气强制对流α2（流速为3m/s ）,水强制对流α3（流速为3 m/s ），水蒸汽冷凝α4。
α值的大小关系为（ ）。
A 、α3>α4>α1 >α2；B 、α4>α3>α2>α1；C 、α4>α2>α1>α3；D 、α3>α2>α1>α48．换热器中冷物料出口温度升高，可能引起的有原因多个，除了（ ）。
A 、冷物料流量下降；B 、热物料流量下降；C 、热物料进口温度升高；D 、冷物料进口温度升高9．用120℃的饱和水蒸汽加热常温空气。
传热学课后答案(完整版)
绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．t R R A λλ=⇒ 1t R R A λλ==2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.24.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
《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。
传热习题课2007
传热习题
2007. 11
有一列管式换热器，传热面积为40m2，列管规格为25 2.5mm 的钢管。
用饱和水蒸汽将2.5 104kg/h的油从40 C加热到80 C。
油走管程，流动状态为湍流，油的平均比热容为 2.1 kJ/(kg.K)，饱和
蒸汽走壳程，压力为202kPa (绝压)，蒸汽冷凝表面传热系数
h=1.2 104W/(m2.K)
1.若油量增加一倍，问：
(1)油的出口温度为多少？此时要保持油的出口温度仍为80 C, 换热器是否够用？
(2)若换热器不够用，可采取哪些措施？
(3)并联或串联多大的换热器才够用？要考虑哪些问题？
2.油的处理量加大一倍时，若将加热蒸汽压力提高到303kPa，能否保证油的出口温度？
3.油的处理量不变，若油的粘度增大一倍，仍为湍流流动，其它物性不变，则油的出口温度为多少？
4.由于换热器运行时间较长，使管壁增加了一层油垢，其厚度为
1mm、热导率=0.2W/(m.K)，此时油的出口温度为多少？
5.大气温度为10 C，管壁对空气的对流表面传热系数按
h
T =9.4 • 0.052(t
w
-t)W/(m2.K)计算，换热器的壳体外径为400
8mm，保温后壁温为30 C，保温材料的导热系数■二0.058 W/(m.K)。
保温层厚度为多少？保温后每月可节约多少公斤蒸汽？。
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）
(2021年整理)传热学课后习题
传热学课后习题编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（传热学课后习题）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第一章1—3 宇宙飞船的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明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？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热遮光罩与宇宙空间的辐射换热1—4 热电偶常用来测量气流温度。
用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。
解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热1—6 一砖墙表面积为12m 2,厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/（m ·K).设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃,确定此砖墙向外散失的热量.1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据:管壁平均温度69℃,空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。
如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/（m 2·K ），壁面厚2。
5mm,导热系数46。
5 W/（m ·K ）,水侧表面传热系数5800 W/（m 2·K).设传热壁可看作平壁,计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数.为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。
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
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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 、 、 。
传热习题课
传热习题课一、化工原理学习指导p105 3-31在外径为120mm 的蒸汽管道外面包两层不同材料的保温层。
包在里面的保温层厚度为60mm ,两层保温材料的体积相等。
已知管内蒸汽温度为160℃，对流传热系数为10000W/m 2⋅K ；保温层外大气温度为28℃，保温层外表面与大气的自然对流传热系数为16 W/m 2⋅K 。
两种保温材料的导热系数分别为0.06 W/m ⋅K 和0.25W/m ⋅K 。
钢管管壁热阻忽略不计。
求（1）导热系数较小的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面处的温度各是多少？（2）导热系数较大的材料放在里层，该管道每米管长的热损失为多少？此时两保温层表面的温度各是多少？ 解：r 1=60mm ，r 2=120mm 。
因两层保温材料体积相等，7.15860120222221223=-⨯=-=r r r mm （1）导热系数小的材料放在里层：W/m45.631587.01611207.158ln 25.0160120ln 06.0106.0100001)28160(14.321ln 1ln 11)(23o 2321211i 01=⨯+++⨯-⨯⨯=+++-=r r r r r r t t lQαλλαπ由W/m 45.63/1)(21i 21=-=r t t l Q απ可得管壁温度： 98.15906.01000014.3245.631602/1i 12=⨯⨯⨯-=-=r l Q t t πα℃ 由1211i 31ln 11)(2r r r t t lQλαπ+-=可得内保温层外壁温度： 3.4360120ln 06.0106.010000114.3245.63160ln 1121211i 13=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=r r r l Q t t λαπ℃ 由2321211i 41ln 1ln 11)(2r r r r r t t lQ λλαπ++-= 可得外保温层外壁温度： 0.321207.158ln 25.0160120ln 06.0106.010114.3245.63160ln 1ln 11242321211i 14=⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=r r r r r l Q t t λλαπ（2）在以上计算中，将λ1和λ2位置互换，可得导热系数较大材料放在里层的计算结果： Q ’/l =105.9W/m ；t 2=159.98℃，t 3=113.21℃；t 4=34.7℃二、化工原理学习指导p105 3-39116℃的饱和水蒸汽在一单管程列管式换热器的壳程冷凝，一定流量的空气在管程湍流流动，其温度由20℃升至80℃。
化工原理：传热习题课
3
9.8
4
化学工程基础
3、有一列管换热器,由φ25×2.5mm长为2m的26根钢管组成。
用120℃饱和水蒸气加热某冷液体,该液体走管内,进口温度为
25℃,比热为1.76kJ/(kg·℃),流量为18600kg/h。管外蒸汽的冷
凝给热系数为1.1×104W/(m2·℃), 管内对流给热热阻为管外蒸
（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φ25mm×2.5mm，水走管方。水
侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW/(m2．℃)和1.70
kW/(m2·℃)，管壁热阻和污垢热阻可忽略。若水的出口温度不
能高于50℃，试求：
（1）以列管外表面计的总传热系数；
为（A），20℃时空气的导热率近似为（B ），20℃水的导热
率近似为（ D）。
(A) 45W/(m·K)
(B) 0.026W/(m·K)
(C) 377W/(m·K)
(D) 0.6W/(m·K)
(14) 判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的 （C）。
(A)通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值。 (B)系统中任一点的温度维持恒定。 (C)总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传 热速率之和。
甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；
乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。
(A)甲乙均对
(B)甲乙均不对
(C)甲对，乙不对
(D) 乙对，甲不对
化学工程基础
(5) 碳钢的导热率为（C）；不锈钢的导热率为（D）；铜的
导热率为（B），常压常温空气的导热率为（ F ）；常温水的
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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3、单壳程无相变换热器，管程（水）与壳程（油）的 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区）加热管 尺寸不变。若：
（1）将总管数变为原来的3/4倍，则管程给热系数αi
为原来的 倍。 （2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系
数αi为原来的 倍；管程阻力损失为原来的 倍。
1
传热习题
4、换热器设计时，若qm1,T1,T2,t1一定，冷流体流量 选择大些，则Q________,K__________,t2_______, △tm________,A__________；
起的总压降比p1/p2为 多大，（不计进、出口损
失及连接管线阻力引起的
压降）
注： a) 上述两方案中，
空气在管内均按湍流计；
b) 直管摩擦系数可
近似按 = 0.3164计算。
Re0.25
11
传热习题
例3:
有一列管换热器，列管规
格为φ25×2.5mm钢管。表
压为196kPa的饱和水蒸汽
在壳程冷凝加热管程内的冷
16
传热习题
求:（1）冷却水的出口温度； （2）管内水的对流传热系数α2； （3）若将内管改为φ47×3.5mm的钢管，长度
不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝 量变为原来的多少倍？
（4）原工况下的壁温（Tw，tw）。
17
传热习题
例6: 有一单管程的列管式换热器，其规格如下：管径
为φ25×2.5mm，管长3m，管数为37根。今拟采用 此换热器冷凝并冷却CS2饱和蒸汽，自饱和温度46℃ 冷却到10℃。CS2在管外冷凝，其流量为300kg/h，冷 凝热为351.7kJ/kg。冷却水在管内，进口温度为 5℃，出口温度为32℃。逆流流动。已知CS2的冷凝 和冷却的总传热系数分别为K1=291w/m2·℃和 K2=174w/m2·℃。试问此换热器是否合用（传热面积 A及总传热系数K1、K2均以外表面积计）？
15
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
度为110℃，冷凝潜热为363KJ/kg，冷凝传热膜系数 α1=10000w/m2·℃。换热器的内管尺寸φ57×3.5mm ，外管尺寸为φ89×3.5mm，有效长度为5m，冷却水 初温为16℃，以3000kg/h的流量进入管内，水的比热 为4.17KJ/Kg℃，粘度为0.8cP，密度为995kg/m3，忽 略壁阻、污垢热阻及热损失。
7
传热习题
例1: 有一单管程列管式换热器,壳程为116℃饱和
水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动，流量 为qm2kg/h，由20℃加热到80℃。
（1）若设计时将此换热器管程改为双管程，为完 成相同任务，换热器面积可减少多少？ （管径及总管数均不变）。
8
热习题
（2）若管程仍为单程，将空气流量增加至20%， 为保持空气出口温度不变，问此时加热蒸气的温 度必须为多少度？ （3）如在设计时将单管程改为双管程，那么在操 作时其它条件不变，求空气的出口温度升高多少 度？
（变大，变小，不变，不确定)
5
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）
6
传热习题
11、估计列管式换热器中金属管壁的温度tw，壳程 为0.103MPa的饱和水蒸气冷凝。 （A）管程是平均温度为40℃的空气，tw约为多少？ （B）管程是平均温度为40℃的水，水的对流给热 系数为2000W/（m2·℃），基于内面积的总传热系 数K2=1600W/（m2 ·℃），tw约为多少？
(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）— —----------。
3
传热习题
7、某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。热油进
口条件（T1，qm1）不变，而在夏季冷却水入口温度 t1升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用 qm2 ——的方法，结果使K ——，Δtm ——，Q —
13
传热习题
例4: 有一单壳程、双管程
列管换热器。壳程为
120℃饱和水蒸汽冷凝，
常压空气以12m/s的流速
在管程内流过。列管为
φ38×2.5mm钢管，总管
数为200根。已知空气进
口温度为26℃，要求被加
热到86℃。又已知蒸汽侧
传热膜系数为
104w/m2·k，壁阻及垢阻
可忽略不计。
14
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。
9
传热习题
例2： 有两台完全相同的单管
程列管式换热器，壳程水 蒸气冷凝加热管程内的空 气。若加热蒸气压力不 变，空气进、出口温度 t1、t2也维持不变，问： （1） 将两台换热器串联 操作及并联操作（见 图），问哪种方案生产能 力大？相差多少倍？
10
传热习题
（2）由上题计算出的生
产能力之比G1/G2，计算 两方案中由于流动阻力引
操作时，若qm1,T1,t1不变，冷流体增大，则 Q_________,K_________,t2__________,T2__________, △tm___________,A____________。
（变大，变小，不变，不确定）。
2
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_________？
— （增大、减小、不变）。
4
传热习题
8、套管式换热器，热侧为饱和蒸汽冷凝，若饱和蒸
汽压力上升，则K ——，t2 ——，Q ——，△tm —
—？（变大，变小，不变，不确定)
9、在套管换热器中，用热流体加热冷流体，操作条 件不变，经过一段时间后管壁结垢，则Q ——，
K ——，t2 ——，T2 ——,△tm ——？
水。冷水进口温度为20℃、
出口温度为80℃。水的流速
为0.6m/s，水侧垢阻为
6×10-4m2·k/w。蒸汽冷凝传
热膜系数为104w/m2·k。蒸
汽侧垢阻及壁阻可忽略。
12
传热习题
求：
（1）以外表面积为基准 的总传热系数K1； （2）一年后，由于管内 壁结垢，冷却水出口温 度降为70℃，求此时的 总传热系数K1'及水侧 垢阻。