第4章传热过程题解.

4--1（多选题）传热的基本方式有（1）热传导（2）热辐射（3）热交换（4）对流传热4--2（多选题）关于导热系数，以下说法中正确的是（1）一般说来，金属的导热系数大于非金属（2）纯铜的导热系数数十倍于不锈钢（3）金属的导热系数随温度的升高而下降（4）气体的导热系数与温度无关4--3（多选题）对于稳态下的多层平壁热传导过程，以下说法中正确的是（1）温差最大的那一层材料的导热系数最小（2）温差最大的那一层热阻最大（3）各层单位面积上传递的热量均相同（4）各层上传递的热量均相同4--4（多选题）对于各层厚度相同的多层圆筒壁稳态热传导过程，以下说法中正确的是（1）温差最大的那一层材料的导热系数最小（2）温差最大的那一层热阻最大（3）各层单位面积上传递的热量均相同（4）各层上传递的热量均相同4--5（多选题）对于管内强制对流传热，以下说法中正确的是（1）在雷诺数和普朗特数相同的前提下，液体的给热系数大于气体（2）给热系数随温度的升高而增大（3）给热系数随雷诺数的增大而增大（4）给热系数与管壁粗糙度无关4--6（多选题）对于管内强制对流传热，以下说法中正确的是（1）直管的给热系数大于弯管（2）湍流的给热系数大于层流（3）短管的给热系数大于长管（4）异型管的给热系数大于圆管4--7计算管内强制对流给热系数时，定性温度应选取（1）流体进口温度与壁面温度的算术平均值（2）壁面温度（3）流体进出口温度的算术平均值（4）流体进出口温度的对数平均值4--8（多选题）为提高水蒸汽冷凝的给热系数，采取下列措施是有效的（1）将垂直管改为水平管（2）降低水对冷凝面的浸润性（3）大幅度提高蒸汽流速（4）提高冷凝管表面粗糙度4--9（多选题）为提高液体沸腾的给热系数，采取下列措施是有效的（1）提高液体与壁面的温度差（2）设法将膜状沸腾变为核状沸腾（3）将光滑表面粗糙化（4）降低液体的表面张力4--10在普通的管壳式换热设备中，用饱和蒸气冷凝来加热轻油，管壁温度大约是（1）蒸汽与轻油进口温度的平均值（2）蒸汽与轻油出口温度的平均值（3）与蒸汽温度很接近（4）与轻油出口温度很接近4--11在普通的管壳式换热设备中，用饱和蒸气冷凝来加热轻油，如果希望提高总传热系数K，应采取的措施有（1）将并流操作改为逆流操作（2）提高轻油在管程的流速（3）提高饱和蒸汽压力（4）加大饱和蒸汽流量4--12（多选题）关于辐射传热，下列说法中正确的是（1）辐射是能透过真空中的唯一传热方式（2）介于黑体和白体之间的物体为灰体（3）吸收率、反射率和透过率三者之和为一（4）黑体的反射能力最强4--16蒸发器内，用中压蒸汽蒸发某无机盐溶液，此时理想状态下的平均温度差为：4--13在有保温的高温管线的热损失中，占主要部分的方式是（1）辐射传热（2）对流传热（3）二者都有可能（4）二者都不是4--14（多选题）用循环水冷却200℃的高温油品，选用下列哪种换热器是不合适的？（1）浮头式换热器（2）固定管板式换热器（3）U型管式换热器（4）空气冷却器4--15使用管壳式换热器用中压蒸汽加热某高粘度流体，以下哪种安排比较合适？（1）蒸汽走管程，被加热流体走壳程（2）被加热流体走管程，蒸汽走壳程（3）上述二者差别不大（4）管壳式换热器根本不能用（1）蒸汽进出口温度差（2）溶液进出口温度差（3）蒸汽与溶液的进出口对数平均温差（4）蒸汽与溶液的温度差•4-17•某炉壁由下列三种材料组成：耐火砖λ1=1.4[W.m-1℃-1],δ1=240[mm]，保温砖λ2=0.15[W.m-1℃-1],δ2=120[mm]，建筑砖λ3=0.8[W.m-1℃-1],δ3=240[mm]，若其内部温度t1=900[℃]，外壁温度t4=80[℃]，求单位面积的热损失及保温砖和建筑砖之间缝隙处的温度。CtttmWqmWRttbttqoniinniiin5.2739.6448.024.080.9.6448.024.015.012.04.124.080900.33322111111设缝隙处的温度为＝＝＝解4-17•4-18•蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍，其导热系数为内层的二分之一。若将两层材料位置互换，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？（设改变前后管道内外壁温度不变）20%8.05.22215.0125.0225.0121111112211211111122111111即互换后热损失减少QQldbtldbldbtldbldbtQldbtldbldbtldbldbtQWAbttQniiin解4-18•4-19•某单程管壳式蒸汽冷凝器内管为100根Ф25×2.5[mm]钢管，管长2[m]。冷却水在管内的流速为1[m.s-1]，冷却水的进口温度为20[℃]，出口温度为50[℃]，求管壁对水的膜系数。（水在定性温度下的物性数据为ρ=997[kg.m-3]，CP=4.174[kJ.kg-1K-1]，λ=0.6257[W.m-1K-1]，μ=0.7225[mPas]）124.08.048.01111334331.482082.41076.202.06257.0023.04.0PrRe023.082.4.6257.0.10174.4107225.0Pr1076.2107225.0.997.102.0Re3525020KmWndKmWKkgJPasCPasmkgsmmduCnpo取水被加热，湍流定性温度解4-19•4-20•如果将上述冷凝器改为双管程，而水流量不变，管壁对水的膜系数为多少？（假设忽略水的物性随水出口温度的改变）128.0218.08.018.0228.01112.8392482022PrRe2023.0PrRe023.0PrRe023.082.4PrRe2ReKmWdddnnn倍改为双程后流速增加一解4-20•4-21•列管式换热器，由50根Φ25×2.5[mm]钢管组成，管长为2[m]。CO2在管程流动，αi=50[W.m-2K-1]，冷却水在壳程流动，αo=2500[W.m-2K-1]。管内外均为强制湍流。管壁导热系数λ取45[W.m-1K-1]，污垢热阻RO=0.58×10-3[m2K.W-1]，Ri=0.5×10-3[m2K.W-1]。求：•(1)Ko，Ki；•(2)CO2流速增大一倍，Ko增加多少？•(3)αi增大一倍，Ko增加多少？•(4)αo增大一倍，Ko增加多少？9.4620255.37:.9.46025.0020.025001025.0020.01058.00225.0020.0450025.0105.05011111.5.37250011058.00225.0020.0450025.0020.0025.0105.0020.0025.05011111)1(123312o33ooiiiioiooiomiiiiooomoioiioioAKAKKmWKKddddRddbRKKmWKKRddbddRddK验解4-21%7.66%1005.375.375.62.5.62111.05.8750741.1741.12ReRe,)2('12'12'8.08.0'8.0''2oooooomiioiioioiiiKKKKmWKRddbddRddKKmWuuCO流速增加一倍%53.0%1005.375.377.37.7.37.5000250022)4(%8.87%1005.375.374.70.4.70.1005022)3('''12'''12''''''12''12''''oooooooooooiiiKKKKmWKKmWKKKKmWKKmW•4-22•一套管换热器，用196[kPa]水蒸汽加热某料液，料液在Ф54×2[mm]的管道中流动，蒸汽在管外冷凝，已知料液进口温度为30[℃]，出口温度为60[℃]，流量为4000[kg.hr-1]，已知料液对管壁的传热系数为500[W.m-2℃-1]，蒸汽对管壁的传热系数为10000[W.m-2℃-1]，管内壁的污垢热阻为0.0004[m2K.W-1]，忽略管壁及管外污垢的热阻，则：•（1）换热面积多大？•（2）管壁平均温度为多少℃•（3）若蒸汽改为150[kPa]，料液出口温度为多少℃•已知：196[kPa]时水蒸汽饱和温度为120[℃]，150[kPa]时水蒸汽饱和温度为109[℃]，料液的定压比热容Cp=1.9[kJ.kg-1K-1]，水蒸汽汽化潜热2200[kJ.kg-1]，改变条件后认为液体物性不变，传热系数不变。21121213.20.742.40136001000228000.22800030609.140000.746012030120ln6012030120.2.401054.01000005.00004.050011111mAAtAKQhrkJttWCQCtKmWKddRKiimiiPmioioiii面积为：以管内径为基准的传热总传热方程：总传热量：解4-22CtttAtAKtAKQtAQCCtKmWKWWooomiimiiooomi25.1171201054.0100000.74105.02.4011200.74.2.401212给料液的热量相同。给管壁的热量与蒸汽传，稳定状态下，蒸汽传由总传热速率方程的传热量壳程水蒸汽到管壁之间壁温也近似于常数数远大于管内，，而且，管外的给热系，温度恒为由于管外壁为蒸汽冷凝CttttttttKAtKAQQtWCptWCpQQtQkPamm33.5610979ln74300.7410930109ln109301093060300.7410930109ln109301093060303060301503同变与传热速率的改变相变化前后总换热量的改又由传热速率方程，出口温度为设改变后总换热量为发生变化。蒸汽加热，总换热量将用•4-23•某生产过程中需用冷却水将油从105[℃]冷却至70[℃]，已知油的流量为6000[kg.hr-1]，水的初温为22[℃]，流量为2000[kg.hr-1]。现有一传热面积为10[m2]的套管换热器，问在下列两种流动形式下，换热器能否满足要求。•（1）两流体呈逆流流动；•（2）两流体呈并流流动。•（3）要完成此生产任务，冷却水进口的最高允许温度是多少？•设换热器的总传热系数在两种情况相同，均为300[W.m-2K-1]；油和水的平均比热容分别为1.9[kJ.kg-1K-1]和4.17[kJ.kg-1K-1]，热损失可以忽略。器不能满足要求。有换热面积，现有换热需要的换热面积大于现或者不满足要求满足要求荷生产要求的换热器热负并并并并水并水逆并并并逆逆逆水油水水油油水2111188.271000/360025.13300399000.1431001000/360025.131030025.1384.697022105ln84.697022105.44