《传热技术》复习题(一)参考答案一、填空题1、写出三种间壁式换热器的名称：套管式换热器管壳式换热器和板式换热器。
、2、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于传热管表面8、列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。
空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近水蒸汽的温度，总传热系数接近空气的对流传热系数。
9、列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是强化传热和支撑管束。
10、如图所示为间壁式换热器中冷流体B与热流体A的稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由对流传热、热传导和对流传热三个串联的热传递环节组成，由图分析可知:α1<α2，因此若强化该传热过程，应从A 侧着手。
11、强化传热的方法之一是提高K 值.而要提高K 值,则应提高对流传热系数较小一侧的对流传热系数。
12、有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ>第二种为λ2、提高传热强度的主要途径是增大（C ）。
A.传热温度差；B.加热蒸汽压力；C.传热系数；D.传热面积；3、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（D ）。
A ．普兰德准数B ．传热单元数C．离心分离因数ＫD．过滤常数Ｋ4、黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的（D）无关。
A．种类；B．表面状况；C．表面温度；D．.颜色5、在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K值接近于（B）。
A.α蒸汽B.α空气678A.内层B.外层C.内外层均可内外层均不可12、用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A）A.蒸汽的温度；B.空气的出口温度；C.空气进口温度D.空气进、出口平均温度13、喷淋式换热器属于（B）换热器的一种。
A.混合式B.间壁式C.蓄热式D.直接接触式14、热量传递的基本方式是（D）。
A.恒温传热和稳态变温传热;B.导热给热和热交换;C.气化、冷凝与冷却;D.导热、对流与辐射平均温度的差值。
（F）2、固体材料的内部结构越松疏，其导热系数则越大（F）3、在稳定的多层平壁导热中，热阻与温差成正比。
（T）4、维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。
（F）5、保温层应该选用导热系数小的绝热材料（T）6、传热边界层厚度总是小于或等于流动边界层厚度。
（T）7、换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。
（T）8、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也大。
(T)9、在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则导热温度差就较小。
（F）10、当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，答：主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。
壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。
管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。
顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。
2、提高传热系数时，为什么要着重提高给热系数小的这一侧?解：当忽略金属壁面的导热热阻时，1/K=1/α+1/α=(α+α)/(α)若α>>α，则α+α∴K≈α即K接近α小的数值。
3、为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?tT逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。
试述对流传热的机理?5、试分析对流传热系数的影响因素？答：影响对流传热系数的因素有：d，u，ρ，μ，λ，c P五、计算题1、某厂在由177根φ25×2mm，长3m的钢管构成的单壳程单管程列管换热器内，用132.9℃的饱和水蒸汽在管间冷凝，将管内作湍流流动的常压乙烯气体加热。
已知乙烯气体流量为0.6kg/s，进口温度为20℃，在操作条件下的密度为1kg/m3，比热为1.84kJ/kg.K，对流传热系数为53w/m2.K，饱和水蒸汽冷凝传热膜系数为8000w/m2.K，可忽略管壁及垢层热阻。
(1)确定乙烯气体出换热器时的温度；(2)若乙烯气体通过换热器的压降要求不超过0.01kgf/cm2，通过换热器的总长度（包括局部阻力当量长度）为5.5m，摩擦系数λ＝0.04，试确定该换（.m.K（2分）10^3×=0.01=9.807PaΔP＝λｌ/ｄ×u2/2×ρ＝0.04×5.5/0.021×u2/2×1（2分）9.807×10=0.04×5.5/0.021×u2/2∴u＝13.68 m.s（2分）ｗ＝ｎπ/4d2uρi＝177×0.785×0.02113.68＝0.8389 kg.s =0.84kg.s （2分）2、有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：(1)冷却水的消耗量；(2)逆流操作时所需传热面积。
解：(1)冷却水消耗量：K 2逆m 传热面积83.540133101.34=⨯⨯==逆逆m i i t K Q S ∆m 2（3分） 3、现某厂准备选用一台换热器用19.61kPa(表压)的饱和水蒸汽供牛奶消毒用，牛奶在管内流动，从10℃加热到85℃，其平均比热为3.9kJ/kg.K ，处理量为3t/h 。
饱和水蒸汽在管外冷凝，冷凝水在饱和温度下排出，换热器的传热系数K=1400W/m 2.K （以外表面积计），换热器的散热损失为饱和蒸汽放出热量的5%，试求：（1）饱和水蒸汽的消耗量为多少kg/h?（2）要选用多大换热面积的换热器？当地大气压为98.07kN.m-2 附：饱和蒸汽性质表 (3分=3.693 m (3分) 4、有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm ×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求冷却水的消耗量和并流操作时所需传热面积。
解：(1)冷却水消耗量：热量衡算式为)()(1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-=（1分） 热负荷43101.3)5080(1086.136002000⨯=-⨯⨯⨯=Q W （1分） 冷却水消耗量1335)1535(10178.43600101.3)(3412=-⨯⨯⨯⨯=-=t t c Q W pc c kg/h （1分） (2)并流操作时所需传热面积：K 器的传热面积。
解：热负荷：Q =W 1c p 1（T 1－T 2）=1.25×1.9×103（80－30）=1.2×105W(2分)传热温度差：Δt m =(Δt 2－Δt 1)/ln(Δt 2/Δt 1)=[(80－50)－(30－20)]/ln(30/10)=18.2℃(3分)总传热系数：33333o o o 1006.2107.1110201085.0102511---⨯=⨯+⨯⨯⨯⨯=+≈ααi i d d K m 2·℃/W解得：K o =485.44W/(m 2·℃)，(4分)521.21013.618.2485.44m Q S m K t ⨯===∆⨯(3分) 101072/3600=1.012w）冷却水出口温度（分）=34500 4.18×10(t -20)/3600t ℃（3）换热器传热面积Re=dup/μ=(25×100.4×10)/(1×10)=10（1分） pr=Cp.μ/λ=(4.18×101×10)/0.65=6.431（1分） L/d=2/(30×10)=66.67＞60（1分） αi=0.023(λ/di)Re Pr （1分）=0.023×(0.65/0.025)×(10)(6.431)=1996W/m 2.K （1分）△t=80-20=60℃△t =80-45.26=34.74℃ △t=(60＋34.74)/2=47.37℃（1分） K =1/[(do/αidi)＋(d )/(d )＋1/α]（1分）.K （S .t )=(1.012)/(908.447.37)=25.6m （1）要提高Q ，不能单纯提高αK Q 能显著提高。
分）7、某厂用一套管热交换器，每小时冷凝363kJ.kg，其冷凝传热系数为.K5000kg.h(内径为作湍流流动，1740w.m .K .K ：试计算冷却水的出(2)由于气候变热，冷却水进口温度升为流量不改变的情况下，该冷凝器的生产能力的变化率。
Q ＝W h ｒ＝W c .Cp （t 2－16）∴t 2＝W h ｒ/（W.Cp ）＋16)＝2000/3600×363×10/5000/3600×4.19×10+16＝50.65℃(2分)K ＝1/[(1/1740)+(1/14000)]=1548w.m .K (2分)Q ＝W h ｒ＝2000/3600×363×10 2.02×10wΔt 1＝110－16＝94℃，Δt 2＝110－50.65＝59.35℃Δtm ＝（Δt 1＋Δt 2）/2＝（94＋59.35）/2＝76.8℃(2分)又Q ＝KS Δtm ＝K πｄｌΔtm(1分)∴管长l ＝Q/（K πｄΔtm ）(1(t 2′-25) ')]/2=97.5-0.5t '(2分) 10(t '-25)=1548×1.7(97.5-0.5t ')，'=56.4Q'=5000/360010(56.4-25)=1.83w(2分) (Q-Q')/Q ×100%==9.4%(1分)825×2.5mm 的26根钢管组成。
用热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。
求冷流体的出口温度。
（设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计）解：据题意Rsi ≈Rso ≈0b/λ≈0do/(αi d i )＝6/αo (2分)∴Ko＝1/（1/αo+d o/(αi di)）＝1/（1/αo+6/αo）＝1.1×10/7＝1571.43W/m 2.K(3分) So ＝ｎπｄo l ＝26×3.14×0.025×2＝4.082 m 2(2分) T 1＝120℃－－－→T 2＝120℃（T1＝T2=T ） t 1＝25℃－－－→t 2＝?℃(2分)Q ＝Wcc Pc （t 2－t 1）＝KoSo （T-t 1-T+t 2）/ln （(T-t 1)/(T-t 2)）(2分)。