第四章传热过程

第四章传热过程4-1某化工厂有一台饱和蒸汽加热空气的换热器，经过一段时间运行后，发现空气出口的温度达不到原来的温度，其原因是（）。A．空气湿度加大B．换热器需要清洗C．蒸汽流量减少D．以上三种原因都有可能答案：4-1D4-2在一台换热器中，若保持热流体的进出口的温度恒定不变，当冷流体的流量提高一倍时，其出口温度将（）。A．增大B．减小C．保持不变D．无法判断答案：4-2B4-3绝压为140kPa、流量为1000kg/h的饱和蒸汽冷凝后，降温到60℃时所放出的热量为（）。已知140kPa（绝压）时水蒸气的饱和温度为109.2℃，冷凝热为2234.4kJ/kg，水的平均比热容为4.201kJ/(kg·℃)。A．2441kWB．2235kWC．678kWD．621kW答案：4-3CC．组正确。热量可由换热器的热量衡算求得，即Q＝Whr＋Whcph（Ts－T2）3600602.109201.410004.22341000QkW6784-4在套管换热器中，用冷水将某硝基苯从85℃冷却到35℃，硝基苯的流量为1000kg/h。冷却水的进出口温度分别20℃和30℃。硝基苯的平均比热容为1.61kJ/(kg·℃)，水的平均比热容为4.18kJ/(kg·℃)。则冷却水的用量为（）。假设换热器热量损失可忽略。A．1925kg/hB．2400kg/hC．535kg/hD．667kg/h答案：4-4AA．组正确冷却水用量可由换热器的热量衡算求得，即Q=Whcph（T1－T2）=Wccpc（t2－t1）则冷却水用量为kg/h192520301018.435851061.11000)()(3312c21hhcttcTTcWWpp4-5作为保温材料，需要其导热系数（）。A．较大B．较小C．适中D．以上三种均可答案：4-5B4-6通过三层平壁的定态热传导中，若测得各层壁面温度t1、t2、t3和t4分别为700℃、600℃、400℃和100℃，则各层热阻之比R1：R2:：R3为（）。假设各层壁面之间接触良好。A．1：2：3B．3：2：1C．3：5：6D．6：5：3答案：4-6A4-7在多层平壁定态热传导中，若某层的导热热阻最小，则该层两侧的温度差（）。A．最大B．最小C．与其他导热层相同D．无法判断答案：4-7B4-8在多层圆筒壁定态导热中，通过每层的传热速率为Q1，Q2，…，通过各层的热通量为q1，q2，…，各层的温度差为Δt1，Δt2，…，各层的热阻为R1，R2，…，则（）。A．Q1=Q2=…=QB．Δt1=Δt2=…=ΔtC．q1=q2=…=qD．R1=R2=…=R答案：4-8A4-9某燃烧炉的平壁由240mm厚的耐火砖、120mm绝热砖和6mm的钢板依次构成，已知耐火砖、绝热砖和钢板的平均导热系数为1.07、0.14和45W/(m·℃)。操作稳定后，炉的内、外表面温度为1100℃和30℃。炉壁的热损失为300W/m2。测得在绝热砖和钢板之间有一层空气存在，与该层空气层相当的绝热砖厚度最接近（）。A．240mmB．280mmC．350mmD．0mm（可以忽略）答案：4-9CC．组正确此为三层平壁热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即CmW/30045006.014.012.007.124.0301100/33221114bbbbttSQ解得b=0.35m=350mm4-10直径为φ60mm×5mm的管道用30mm厚的软木包扎，其外再用100mm厚的保温灰包扎来作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为400℃，绝热层外表面的温度为40℃，已知软木、保温灰的平均导热系数分别为0.043W/(m·℃)和0.07W/(m·℃)，则每米管长的冷量损失量与（）接近。A．87W/mB．98W/mC．75W/mD．69W/m答案：4-10CC．组正确23212131ln1ln1π2rrrrttLQ其中t1＝400℃，t3＝40℃；λ1＝0.043W/(m·℃)，λ2＝0.07W/(m·℃)；r1=30mm，r2=60mm，r3=160mm因此W/m7560160ln07.013060ln043.0140400π2LQ4-11在化工传热中，对流传热的推动力为（）。A．冷流体进出口的温度差B．热流体进出口的温度差C．冷热流体间的温度差D．冷（热）流体与壁面之间的温度差答案：4-11D4-12对流传热的热阻主要集中在（）。A．湍流主体B．缓冲层C．滞流内层D．以上三层均接近答案：4-12C4-13流体与固体壁面之间对流传热时，在滞流内层传热主要以（）方式进行。A．热传导B．对流传热C．热辐射D．以上三种均有答案：4-13A4-14一般来说，对于同一种流体，关于其对流传热系数的说法正确的是（）。A．强制对流时的小于自然对流；有相变的要小于无相变的B．强制对流时的大于自然对流；有相变的要小于无相变的C．强制对流时的大于自然对流；有相变的要大于无相变的D．强制对流时的小于自然对流；有相变的要大于无相变的答案：4-14C4-15流体在圆形直管内作强制湍流时，对流传热系数与普兰特数Pr的（）次方成正比。A．流体被加热时为0.3；被冷却时为0.4B．流体被加热时为0.4；被冷却时为0.3C．流体被加热和被冷却时均为0.4D．流体被加热和被冷却时均为0.3答案：4-15B4-16流体在圆形直管内作强制湍流时，对流传热系数与雷诺数的（）次方成正比。A．0.3B．0.4C．0.6D．0.8答案：4-16D4-17在蒸气冷凝传热中，不凝气体对其冷凝传热系数的影响是（）。A．使降低B．使升高C．对无影响D．无法判定答案：4-17A4-18对于池式（大容器）沸腾，工业上总是将其控制在（）状态下操作。A．自然对流B．泡核沸腾C．膜状沸腾D．不稳定膜状沸腾答案：4-18B4-19饱和水蒸气在单根外径为20mm、长度为2m的圆管外冷凝。若其他条件相同，只将此圆管由垂直放置改为水平放置，圆管外冷凝传热系数的变化是（）。A．水平放置比垂直放置时增大约一倍B．水平放置比垂直放置时略有减少C．水平放置比垂直放置时减少约一半D．水平放置与垂直放置时相同答案：4-19A4-20在对流传热系数关联式中，反映流体流动状况对对流传热影响的准数是（）。A．努塞尔特准数NuB．普兰特准数PrC．雷诺准数ReD．格拉斯霍夫准数Gr答案：4-20C4-21流体在一单程列管换热器的管程作强制湍流，如果该流体的物性不变，而将流量提高至原流量的2倍，其对流传热系数是原对流传热系数的倍数与（）接近。A．1B．1.74C．2D．4答案：4-21B4-22一定质量流量的流体在一单程列管换热器的管程作强制湍流，如果该流体的流量和物性不变，换热器的总管数不变，将该列管换热器改为四程，其对流传热系数是原来对流传热系数的倍数与（）接近。A．1.00B．1.74C．3.03D．4答案：4-22C4-23一定质量流量的流体在φ25mm×2.5mm的直管内作强制湍流流体，如果该流体的流量和物性不变，改在φ19mm×2mm的直管内流动，其对流传热系数是原来对流传热系数的倍数与（）接近。A．0.79B．1.06C．1.26D．1.68答案：4-23DD．组正确n8.0ii023.0rpuddμ由于流体质量流量不变，则管径变化的同时，引起管内流速的变化，而u∝d-2，因此有∝d-1.8。即68.12015'8.18.1iidd4-24同一物体在同一温度下发射率与吸收率的关系是（）。A．发射率大于吸收率B．发射率等于吸收率C．发射率小于吸收率D．二者没有关系答案：4-24B4-25为减少辐射散热，在高温炉门前设置隔热挡板是简单有效的办法。挡板材料的黑度越低，则炉门的散热量将（）。A．越少B．越多C．变化不大D．无法判断答案：4-25A4-26描述物体的辐射能力的物理方程是（）。A．普朗克定律B．克希霍夫定律C．斯蒂芬-波尔兹曼定律D．四次方定律答案：4-26B4-27在φ180mm×5mm的蒸汽管道外包扎一层导热系数为0.10W/(m·℃)的保温材料，管内饱和蒸汽温度为127℃，保温层外表面温度不超过35℃，周围环境温度为20℃，估算保温层的厚度与（）接近。假设管内冷凝传热和管壁热传导热阻均可忽略。A．56mmB．112mmC．49mmD．98mm答案：4-27CC．组正确管道保温层外对流--辐射联合传热系数可由下式求算，即aT＝9.4＋0.052（tw－t）＝9.4＋0.052×（35－20）＝10.18W/(m2·℃)单位长度管道的热损失为W/m4801514.318.10π/oowoTddttdaLQ由于管内冷凝传热和管壁热传导热阻均可忽略，所以蒸汽管道外壁温度可取为127℃，于是ooowi48018.0ln351271.0π2lnπ2/ddddttLQ解之得do=0.278m则b＝（0.0278-0.18）/2＝0.049m＝49mm4-28两流体在一列管换热器中进行换热，当一侧流体温度恒定时，应采用的操作方式为（）。A．并流B．逆流C．错流D．以上三种均可答案：4-28D4-29通常在换热器的设计中规定t值不应小于（），否则Δtm经济上不合理。A．0.3B．0.4C．0.8D．1.0答案：4-29C4-30有温度变化的两流体在管壳式换热器中进行换热，若将壳程由单程改为双程，则传热温度差将（）。A．增大B．减小C．不变D．无法判定答案：4-30B4-31在一双管程列管换热器中，壳方通入饱和水蒸气加热管内的空气。110℃的饱和水蒸气冷凝成同温度的水，将空气由20℃加热到80℃。则换热器第一管程出口温度为（）。A．50℃B．58℃C．65℃D．70℃答案：4-31BB．组正确因mo12cctSKttcWQp对于一侧恒温时的传热有2112o12cclntTtTttSKttcWp即cco21lnpcWSKtTtT对于整个换热器，099.18011020110lnccopcWSK对于第一管程，设空气离开第一管程的温度为ti，则有55.02099.121lnccoi1pcWSKtTtT解得ti＝58℃4-32在列管换热器中，管壁与污垢热阻可以忽略，当管外流体的对流传热系数ao远远大于管内流体的对流传热系数ai时，为提高总传热系数，关键在于（）。A．提高aoB．提高aiC．减小垢层D．减小管壁厚度答案：4-32B4-33为减少污垢热阻，应（）。A．降低流体流速B．采用粗糙度大的管壁C．采用导热系数大的管壁D．定期清洗换热器答案：4-33D4-34在间壁换热器中，换热器的总传热系数Ko与管内外两侧流体的对流传热系数ao、ai之间的关系为（）。A．ai＞Ko＞aoB．ai＞Ko＜aoC．ai＜Ko＞aoD．ai＜Ko＜ao答案：4-34B4-35若在间壁换热器中的两流体均为变温，且两流体进出口温度各自相等，以两流体呈（）流动时所获得的平均温度差最大。A．逆流B．并流C．错流D．折流答案：4-35A4-36在间壁式换热器中，用常压下的饱和水蒸气加热空气，空气的进出口温度分别为20℃和50℃，则换热管的壁温接近（）℃。A．100B．20C．50D．63答案：4-36A4-37根据（）的不同，列管换热器可分为固定管板换热器、U形管换热器和浮头换热器等几种形式。A．传热原理和两流体的接触方式B．换热面形状C．热补偿方式D．换热器用途答案：4-37C4-38螺旋板换热器适用于（）的场合。A．高压B．高温C．经常检修D．压力不高，两流体严格逆流答案：4-38D4-39工业上采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。A．增加热阻B．节约钢材，增强美观C．增加传热面积，提高传热效果D．减小热量损失答案：4-39C4-40选用管壳式