一、填空题1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。
在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。
答：变小，变小。
2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（），冷凝传热量（）。
答：减小，增加。
冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小；冷凝传热量与温差的3/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。
3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（）。
答：下降4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（）。
答：越小5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（）倍。
答：156．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（），沸腾传热系数α越（）。
答：多，大7．苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m2．℃）。
如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数变为（）W/（m2．℃）。
答：612α=0.023nrP d8.0Re λ=0.023d λnS d W d Pr 4/8.02⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡μρπρα∝8.0)21(1⨯-+-d=8.1-dαα'=8.12030-⎪⎭⎫⎝⎛=0.482α'=0.482α=0.482⨯1270=612W/(2m ·℃)8．热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。
若冷流体为最小值流体，传热效率为0.65，则油的入口温度为（ ）。
答：104℃ε=2020751--T =0.65 ∴1T =104℃二、选择题1．某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此套管换热器内壁温度应是（ ）。
A 接近空气平均温度B 接近饱和蒸汽和空气的平均温度C 接近饱和蒸汽温度答：C2．测定套管换热器传热管内对流传热系数αi，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。
冷流体的流量及进、出口温度均可测量, 且测量的精确度基本上相同。
用公式αi =Q/si△ti求αi时，式中的Q用下面（）公式计算。
A Q=WcCp,c(t2-t1)B Q=WhCp,h(T1-T2)C Q=WcCp,c(t2-t1) 和Q=WhCp,h(T1-T2)均可以。
答：A3．在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。
（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（）A 壳程B 管程 C壳程和管程都可以两流体在换热器中必须（）流动。
A 逆流B 并流C 逆流和并流都可以答：A，C4．传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。
A 管壁热阻B 污垢热阻C 管内对流传热热阻D 管外对流传热热阻答：B5．下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（）。
A 设置折流板；B 增大板间距C 换热器采用三角形排列；D 增加管程数答：A，C6．在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。
A 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 被冷却的流体答：A，C，D；B，E，F7．采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致（）。
A．管内易结垢； B 壳程流体流速过低C 平均温差下降D 管内流动阻力增大答：C，D8．下面关于辐射的说法中正确的是（）。
A 同一温度下，物体的辐射能力相同；B 任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关；C 角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关；D 只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程 答：B ，C 三、计算题1． 有一列管式换热器，用120℃的饱和水蒸气加热某种气体，冷凝水在饱和温度下排出，气体由20℃升高到80℃，气体在列管内呈湍流流动。
若气体流量增加50%，而气体进入列管换热器的温度、压强不变。
试计算加热蒸汽量为原用量的倍数。
管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略，且气体物性可视为不变。
加热蒸汽温度不变。
解：m c p c t KA t t c W ∆=-)(12, （1）m c p c t A K t t c W '∆'=-')(5.112, （2） 而K K K K i 383.15.1,8.0=='≈α212121212120ln383.180120ln383.1)(5.1t t t t t t K t K t t t t m m '--'--='∆∆=-'- 772='t ℃ 425.160)2077(5.12080)(5.112=-=--'='t t W W h h2． 现有一列管换热器，内有φ25×2.5mm 的钢管300根，管的有效长度为2m 。
要求将8000kg/h 的空气于管程有20℃加热到85℃，采用108℃的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，冷凝液在饱和温度下排出。
蒸汽冷凝的传热系数为1×104w/m 2℃，空气的对流传热系数为9 0w/m 2℃，管壁及两侧污垢热阻均可忽略，且不计热损失。
空气在平均温度下的比热为1kJ/kg ℃。
试求： 1） 换热器的总传热系数K 。
2） 通过计算说明该换热器能否满足要求。
3） 通过计算说明管壁温度接近那一侧流体的温度？ 解：1）总传热系数./(49.712025901101111112400m W d d K i i =+⨯=+=αα℃）2）m t KA Q ∆=需kW t t c W Q c p c 4.144208513600/800012=-⨯⨯=-=）（）（， 4.488510820108ln2085=---=∆m t ℃237.414.4849.71104.144m t K Q A m =⨯⨯=∆=需21.472025.014.3300m dl n A =⨯⨯⨯==π实 需实A A ，该换热器能满足要求。
3)iW W t T T T αα110-=-90/15.5210/11084-=-W W T T 5.107=W T ℃ 接近蒸汽的温度。
3． 有一管程为单程的列管换热器，由φ25×2.5mm ，长2.5m 的20根钢管组成。
用120℃饱和水蒸汽加热某冷液体（冷凝液在饱和温度下排出），该冷液体走管内，进口温度为25℃，比热为1.58kJ/kg ℃，流量为15000kg/h ，管外蒸汽的冷凝传热系数为1.0×104 w/m 2℃。
管内对流传热的热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。
求：1） 基于管外表面积的总传热系数K 02） 冷液体的出口温度。
（换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可忽略不计） 解：1）总传热系数24400/1429100.1/6100.1/11/1/11m W K i =⨯+⨯=+=αα.℃2）211212,120120ln)(t t t t KAt KA t t c W m c p c ---=∆=-2925.35.2025.020m dl n A =⨯⨯==ππ2312025120ln/925.314291058.13600/15000t --⨯=⨯⨯5.792=t ℃4． 有一列管式换热器由φ25×2.5mm ，长3m 的100根钢管组成。
饱和水蒸气将一定量的空气加热。
空气在管内作湍流流动，饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度的水。
今因生产任务增大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。
换热器为φ19×2mm 的120 根钢管组成。
如果新旧两台换热器并联使用，且使两台换热器在空气流量、进出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操作，求新换热器管长为多少米？解：因两台并联操作的换热器在空气流量，近、出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操作，则由m c p c t KS t t c W Q ∆=-=)(12,看，Q 及m t ∆均相同，从而两台换热器的2211S K S K =，关键是要找出12/K K 的关系，才能求出2S ，进一步求出新换热器管长2L 。
因饱和蒸汽与空气换热，空气α≈K ，而空气在管内湍流流动，则8.0Re )1(d∝α，即：2.08.0-∝d u α，又新旧换热器空气流量相等，即21V V =，依据以上关系，找出1u 与2u 的关系，从而可求出12/K K 。
原换热器： 11112,1)(m c p c t S K t t c W Q ∆=-= 新换热器：22212,2)(m c p c t S K t t c W Q ∆=-=因在新、旧换热器中，c W 、1t 、2t 及T 均相同，故2121,m m t t Q Q ∆=∆=，则：2211S K S K =因饱和蒸汽与空气换热，空气α≈K ，而空气在管内湍流流动，则8.0Re )1(d∝α，2.08.0-∝d u α，又新旧换热器空气流量相等，21W W =，即21V V =，则有2222121144u d n u d n ππ=443.1)1925(120100)(22212112===d d n n u u则：416.1)1925(443.1)()(2.08.02.0218.01212===d d u u K K原换热器：2111155.233025.014.3100m L d n S =⨯⨯⨯==π新换热器：212126.16416.155.23m S K K S ===则新换热器管长m d n S L 32.2019.014.31206.16222=⨯⨯==π5． 在一单程列管换热器中，用饱和蒸气加热原料油，温度为160℃的饱和蒸汽在壳程冷凝为同温度的水。
原料油在管程湍流流动，并由20℃加热到106℃。
列管换热器的管长为4m ，内有φ19×2mm 的列管25根。
若换热器的传热负荷为125kw ，蒸汽冷凝传热系数为7000 w/m 2℃，油侧垢层热阻为0.0005m 2℃/w 。
管壁热阻及蒸汽侧垢层热阻可忽略。
试求： 1） 管内油侧对流传热系数2） 油的流速增加一倍，保持饱和蒸汽温度及油入口温度，假设油的物性不变，求油的出口温度。
3） 油的流速增加一倍，保持油进出口温度不变，求饱和蒸汽温度。
解：1）管内油侧对流传热系数kW Q 125=271.44015.014.325m L d n S i i =⨯⨯⨯==π 9010616020160ln 20106ln2112=---=---=∆t T t T t t t m ℃23/(2959071.410125m W t S Q K m i i =⨯⨯=∆=.℃）0011d d R K i Si i i αα++= 197000150005.012951⨯++=i α⋅=2/(360m W i α℃）2、油的出口温度油的流速增加一倍，则：⋅=⨯=='28.08.0/(8.62636022m W i αα℃）0011d d R K i si i i αα++'='700019150005.08.62611⨯++='i K解出：⋅='2/(9.452m W K i ℃） 535.12959.452=='i i K K列热量衡算与传热速率方程式原来：m i i c p c t S K t t c W ∆=-)(12, （1）后来：m i i m i i c p c t S K t S K t t c W '∆='∆'=-'535.1)(212, （2） m m t t t t t t '∆∆=-'-535.1)(2)(1212 2222160140ln2016020160ln )160()20160(t t t t t m'--'='--'---='∆ 则：222160140ln20535.190)20(220106t t t '--'=-'- 733.090535.143160140ln2=⨯='-t082.21601402733.0='-=t e所以8.922='t ℃ 4） 饱和蒸汽温度因1t 及2t 不变，列热量衡算及传热速率方程式如下：原来：m i i c p c t S K t t c W ∆=-)(12,后来：m i i mi i c p c t S K t S K t t c W '∆='∆'=-535.1)(212, m mm t t t '∆='∆∆=535.190535.121 3.117535.1902=⨯='∆m t3.117ln 2112=-'-'-='∆t T t T t t t m3.11710620ln 20106=-'-'-T T5.185='T ℃由计算结果可知，油速增加一倍，使α及K 均提高，且m t ∆也提高。