一填空(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。

(2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 。

间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的α值。

间壁换热器管壁温度t W 接近于α值 大 （大、小）一侧的流体温度。

由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。

(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的温差愈 小 。

(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。

(5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 、 采用浮头式 或 U 管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。

(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热系数λ1<λ2<λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 > R 2 > R 3，各层导热速率Q 1 = Q 2 = Q 3。

(7) 物体辐射能力的大小与 黑度 成正比，还与 温度的四次方 成正比。

(8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热式 。

(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状沸腾 三个阶段。

实际操作应控制在 泡核沸腾 。

在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 增加 。

二、选择1 已知当温度为T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度＿D ＿耐火砖的黑度。

A 大于B 等于C 不能确定D 小于2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃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，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。

A 1.149B 1.74C 2D 不定3 一定流量的液体在一φ25×2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数αi =1000W/m 2·℃；如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm 的直管，则其α将变为 D 。

A 1259 B 1496 C 1585 D 16784 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。

A 对流传热B 流动状态C 物性影响D 自然对流影响5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B ＿在工程上可行。

A 提高蒸气流速B 提高空气流速C 采用过热蒸气以提高蒸气温度D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积 三、计算1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。

已知：o R 球体半径，m ；o T球体表面的恒定温度，℃；o q 每单位球体体积在单位时间内所产生热量，)/(3h m J ⋅；o λ 球体材料的导热系数，)/(C h m J ︒⋅⋅。

解： 球体积 334r V π=， 球表面积 24r A π=根据傅立叶热传导公式：d rd t rd rd t Aq r o o o 23434πλλπ-=-=所以 dt q rdr oo λ3-=积分上式得：⎰⎰-=ooT Too R rdt q rdr λ3)(3)(2122o oo o T T q r R -=-λ)(622r R q T T o oo o -+=λ2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m ，直径为φ25×2mm 。

水以0.7m/s 的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃。

流量为1.25kg/s 、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。

烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg 。

已测得：蒸气冷凝传热系数α0=800W/(m 2·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。

[计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg ·℃)]解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S 1；由题意知，水以0.7m/s 的流速在管内流过，欲求S 1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。

两流体交换的热量为：kw r W Q h h 39431525.1=⨯==又 )(12t t C W Q pc c -=， C kg kJ C pc ︒⋅=/18.4， 则 skg t t CQWpcc/713.4)1737(18.4394)(12=-=-=单管内水的流量为：s kg u d W c /2423.010007.0021.0785.04221=⨯⨯⨯==π每程所需管子数为：5.192423.0713.411===c c W W n取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为：21171.4320025.0ln m d S o =⨯⨯⨯==ππ(2) 换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

m o o t S K Q ∆=由题给数据， Cm W K o ooo ︒⋅=⨯⨯+⨯+=⨯+⨯+=2/2.476)80014.07.080014.08001(1)14.07.014.01(1ααα C t t t t t m ︒=-----=∆∆∆-∆=∆25.4437721772ln )3772()1772(ln 2121则任务所需的传热外表面积为： 27.1825.444762.0394m t K Q S mo o =⨯=∆=ln o o d S π= 换热管总根数为： 4.793025.07.18=⨯⨯==ππld S n o o取 80=n(2) 换热器的管程数。

由题意管程数为： 41==n n N t3 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。

在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（α水>>α空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？解： 使用初期 使用一年后 110℃℃ 110℃ 2T ' 45℃ 20℃ 38℃ 20℃ （1）空气出口温度2T '题意可得：使用初期 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q ∆=-=-=)()(2112 （1）使用一年后 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q '∆='-=-'=')()(22112（2）两式相比（2）/（1），得)2045()2038()40110()110(2--=-'-T则：2T '=59.6℃ （2）总传热系数K K /'Ct Ct T t T t T t T t mm ︒=-=-----='∆︒=-=-----=∆2.546.3972ln6.3972206.5938110ln)202.59()38110(2.342065ln 2065ln )()(12211221方程(2)式/(1)式，得：2.382.54)2045()2038(⋅'=--K K 故 %50.0='K K （3）冷热流体的出口温度22T t ''''及 一年后 m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q '∆'='-=-'='α)()(2112（3） m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q ''∆''=''-=-''='')()(22112（4） 方程（4）式/（3），得：20110ln)20()110(2.5412038)20(26.59110110222222-''''--''-''-⋅⋅'''=--''=-''-T t T t K K t T整理前半式的方程 22179.06.39T t ''-='' （5）又因 空气水αα〉〉，空气α≈K ， 故 1≈'''≈'''空空ααK K由等比定理20110ln)20()110(2.54196.59110)20()110(222222-''''--''-''-⋅⋅=---''-''-T t T t t T则 2.544.4120110ln22=-''''-T t整理得， 22153T t ''-='' （6） 联立（5）和（6），可得： C t ︒=''4.292， C T ︒=''5.572 （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？C t m︒=-=-----=''∆3.565.376.80ln 5.376.80205.574.29110ln)205.57()4.29110(则 04.12.543.56=='∆''∆='''mmt t Q Q4 有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：为生垢液体升温，C t ︒=201，C t ︒=602。

(1) 在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1：2。

问： a 那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；b 清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？(2) 在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。

问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析）。

注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。