第三章 传热 习题

第四章传热习题

一、填空和选择题

1．在列管式换器中，用饱和蒸气加热空气，下面判断是否合理 D

甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽的温度

乙：换热器的总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。

A 甲乙均无理

B 甲合理，乙无理

C 乙合理，甲无理D甲乙均合理

2．对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的___A_____在工程上均可行。

A 提高空气流速

B 提高蒸汽流速

C 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。

3．某用于空气和水换热的换热器，其技术档案中有0.185、0.2和2.5 (KW/m2.℃)三个技术数据（其中两个是对流传热系数，一个是总传热系数），则空气侧对流传热系数是___0.2____；总传热系数是_0.185_。4．有一套管换热器，在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸汽冷凝，管壁温度接近___B___。

A 35℃

B 119.6℃

C 77.3℃

5. 估计列管式换热器中金属管壁的温度tw，壳程为0.1MPa的饱和水蒸汽冷凝

A 管程是平均温度为40℃的空气，tw约为_100_℃_。

B 管程是平均温度为40℃的水，水的对流传热系数为2000 W/m2.℃，基于内面积的总传热系数Ki=1600 W/m2.℃，tw约为__88_℃_。

6．工业列管换热器用于水-水换热，气-水换热和饱和蒸汽和水换热三种情况，则对于总传热系数，下列判断正确的是___C__

A K水-水> K气-水> K汽-水

B K气-水> K汽-水> K水-水

C K汽-水> K水-水> K气-水

D K气-水> K水-水> K汽-水

7. 气体在管内强制对流传热时的对流系数约为_几十___ W/m2.℃；饱和蒸汽冷凝时的对流传热系数为_一万_ W/m2.℃；所以用饱和水蒸汽加热气体时的传热系数约为___几十__

9．某厂冷凝器，用水冷却有机溶剂。使用一段时间后发现调节冷却水用量对冷凝效果的影响比开始小，这是由于__污垢热阻__原因造成的，可采用_除污垢热阻_方法解决。

10．某套管式换热器，经测定管内传热热阻占总热阻的75%，现将管内流速增加一倍，则管内热阻占总热阻的_1/（20.8×1/3+1）%（忽略温度对物性的影响，管内流体为湍流流动。

11．圆直管内流体在强制湍流流动时对管壁的对流传热系数为α1，若流体流速增加一倍，则α2值为__Ｃ__。若流量不变，将管径增加一倍，则α3为__Ａ____。

A．0.287 B．2α1 C．1.74α1 D．0.87α1

12. 有一列管换热器，由38根φ25×2.5无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，水流速为0.5m/s，相应的Ｒe=104及对流传热系数为α1，当水流量为一半时，对流传热系数改变为α1；，则Ｃ

A. α1；=(1/2)0.8α1

B. α1；> (1/2)0.8α1 C α1；< (1/2)0.8α1 D.不一定

13.某套管换热器，管间用饱和水蒸汽加热管内空内（空气在管内作湍流流动），使空气温度由２０℃上升至８０℃，现需空气流量增加为原来的２倍，若要保持空气进、出口温度不变，则此时的传热温差为原来的Ａ

Ａ．１．１４９倍Ｂ１．７４倍Ｃ．２倍Ｄ不变

二、计算题

1．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3000 W/m2.℃，试求水的出口温度。（31.2℃）

假设换热器的热损失可忽略。水的密度取为1000 kg/m3 ，比热容为4. 187kJ / ( kg.℃）。2．在传热面积为20 m2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K。(504.2 W/m2.℃)

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4.2kJ / ( kg .℃），换热器的热损失可忽略。(49.1%)

＊3.在管壳式换热器中，用饱和蒸汽将流量为53 m3/h 的某油品从60℃加热到80℃，已知油品的密度为800kg/m3，比热容为2.0 kJ / ( kg .℃）。换热器的管束由368根φ19×2mm 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下计算。（选做）

4．有单程管壳式换热器，传热面积S0为4 m2．列管直径为25×2.5mm，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到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1 800 W/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。（S需=4.45m2不合用，可增大冷却水用量）

5．有一管壳式换热器，管束由300根φ25×2.5mm钢管组成，管长为2m，管内为常压空气流过，其流量为8000kg/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1×104 W/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：c p为1 kJ/ (kg·℃），μ为1.98 ×10-5Pa.s，λ为2. 85×10-2 W/m.℃，试求：

(1) 空气在管内的对流传热系数；(89.93 W/m2.℃)

(2) 总传热系数K。；(71.48 W/m2.℃)

(3) 校核该换热器能否满足要求。(S需=41.7m2

6．有一管壳式换热器，1l0℃的饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度下的水，管内为一定流量的气体呈湍流流动，其温度从30 ℃加热到50℃。现因气体流量增加，而加热蒸汽温度和气体进口温度均不变，气体出口温度降到48℃，试求气体流量为原流量的倍数。（1.83倍）假设管壁热阻、污垢热阻及换热器的热损失均可忽略。两种情况下气体物性可视为不变。7．在一管壳式换热器中，壳方用110℃饱和蒸汽冷凝，以加热管方呈湍流流动的空气。空气的温度由30℃升高到45℃，若空气的流量增加0.5倍，试求空气出口温度。假设管壁热阻、污垢热阻及热损失均可忽略（计算中可作合理的假设）（４４℃）

＊8．在一单程管壳式换热器中，用饱和蒸汽加热油品。壳方为160℃的饱和蒸汽冷凝为同温度的水。油品在管方呈湍流流动，并由20℃加热到110℃。换热器的热负荷为125 ×103，蒸汽冷凝传热系数为7000 W/m2.℃，油侧污垢热阻为0.5×10-3 m2.℃/W，管壁热阻及蒸汽侧污垢热阻可忽略，换热器的热损失也可忽略。换热器的管束由25根φ19×2 mm的管子组成，管长为4m。试求

（1）管内油侧对流传热系数；

（2）若油的流速增加一倍，保持油的进、出口温度不变，求饱和蒸气的温度。（选做）