第二章传热习题

第二章传热过程和传热设备一、选择题1．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，总传热系数应()。A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。2．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，空气出口温度()。A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。3．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的进出口温度及流量不变。今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使K()。A．增大；B．下降；C．不变；D．不确定。4．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的进出口温度及流量不变。今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使Δtm()。A．增大；B．下降；C．不变；D．不确定。5．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。6．在蒸汽冷凝传热中，不凝气的存在对α的影响是()。A．使α降低；B．使α升高；C．没有影响；D．无法确定。7．下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是()。①空气流速为30m·s-1时的α；②水的流速为1.5m·s-1时的α；③蒸汽滴状冷凝时的α；④水沸腾时的α。A．③④①②；B．④③②①；C．③④②①；D．③②④①。8．某套管换热器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为()mm。A．53；B．45；C．50；D．58。9．冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若αi远小于αo，则列管的壁温接近于()的温度。A．冷流体；B．热流体；C．冷流体和热流体的平均温度；D．无法确定。10．由傅立叶定律，可以定义出导热系数；由牛顿冷却定律，可以定义出对流传热系数α。对于及α的下列认识哪个正确？()A．和α皆为物质的物理性质；B．和α具有相同的因次；C．和α不一样，仅为物质的热物理性质；D．和α不一样，仅α为物质的热物理性质。11．一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于()。A．35℃；B．120℃；C．77.5℃；D．50℃。12．水蒸汽在一外径为25mm、长为2.5m的水平管外冷凝。若管外径增大一倍，则冷凝传热系数为原来的()。A．0.641倍；B．0.741倍；C．0.841倍；D．0.941倍。13．水蒸汽在一外径为25mm、长为2.5m的水平管外冷凝。若将原水平管竖直放置，且假定冷凝液层流流动，则冷凝传热系数为原来的()。A．0.493倍；B．0.593倍；C．0.693倍；D．0.793倍。14．冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的()。A．5%；B．6%；C．7%；D．8%。15．对在蒸气－空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上可行的是()。A．提高空气流速；B．提高蒸气流速；C．采用过热蒸气以提高蒸气流速；D．在蒸气一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。16．间壁传热时，各层的温度降与各相应的热阻()。A．成正比；B．成反比；C．成平方关系；D．没关系。17．圆直管内流体在强制湍流流动时对管壁的对流传热系数为α1，若流体流速增加一倍，则α2值为()。A．0.287α1；B．2α1；C．1.74α1；D．0.87α1。18．关于传热系数K下述说法中错误的是()。A．传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B．总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；C．总传热系数K随着所取的传热面不同而异；D．要提高K值，应从降低最大热阻着手。19．因次分析法的目的在于()。A．得到各变量间的确切定量关系；B．得到各无因次数群间的确切定量关系；C．用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠；D．用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。20．为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：○1加热器应置于该空间的上部；○2冷凝器应置于该空间的下部；正确的是()。A．这两种说法都对；B．这两种说法都不对；C．第一种说法对，第二种说法错；D．第二种说法对，第一种说法错。21．流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数与雷诺数Re的n次方成正比，其中n的值为()。A．0.5；B．0.8；C．1；D．2。22．某燃烧炉的炉壁内、外表面温度分别为t1、t2。今在炉壁外表面加一保温层，炉壁内、外表面的温度变化为T1、T2。下列的判断正确的是()？A．T1＞t1，T1－T2＞t1－t2；B．T1＞t1，T1－T2＜t1－t2；C．T1＜t1，T1－T2＝t1－t2；D．A、B、C以外的其他判断。23．某列管换热管，管间为饱和的水蒸汽冷凝，若饱和蒸汽温度与壁温之差增加一倍时，传热速率将增加为原来的()倍。A．2-1/4；B．21/4；C．21/3；D．23/4。24．一定质量的流体在25×2.5mm的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数i＝1000W·m-2·K-1，如果流量和物性不变，改在19×2mm的直管内流动，其i为()。A．1259W·m-2·K-1；B．1496W·m-2·K-1；C．1585W·m-2·K-1；D．1678W·m-2·K-1。二、填空题1．两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃，则逆流时的mt＝_______℃，并流时的mt＝_______℃。2．物体黑度是指在________温度下，物体的________与________之比，在数值上它与同一温度下物体的_________相等。3．在钢、水、软木之间，导热效果最佳的是_________，保温效果最佳的是__________。4．某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右图中所示，则λA______λB(填“”或“”)，将______层材料放在里层时保温效果更好。5．化工生产中最常用的载热体(加热剂)为___________，常用的冷却剂为_____________。6．采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度t1、加热蒸汽压力P不变，现冷流体流量增加，则冷流体出口温度t2_______，传热速率Q______，总传热系数K_______，传热平均温度差ΔTm________。7．在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于侧的对流换热系数。壁温接近于侧流体的温度。8．多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差最。9．在设计列管式换热管中，设置折流挡板，以提高程流速，设置隔板以提高程流速，以达到强化传热的目的。管程内流体流速的选取，对一般液体取，气体取，如该换热器用水蒸汽冷凝来加热原油，那么水蒸汽应在程流动。三、简答题1．导热中推动力、热阻的概念，单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力？2．流体在圆形直管中作强制湍流时对流传热系数的计算式及其使用条件。3．已知某条件下的α值(圆形直管强制湍流)，如其他条件不变只改变流速，其α值将如何改变？能否较简便地将其求得？4．总传热系数K的意义，它包含了哪几个分热阻？5．如何计算壁温？6．热传导、热对流和热辐射。7．傅立叶定律。8．导热系数的意义，气体、液体、固体的导热系数各有什么特点？四、分析题1．某车间有一台运转中的单程列管式换热器，热空气走管程，由120℃降至80℃，其对流传热系数1＝50W·m-2·℃-1。壳程的水被加热，水进口温度为15℃，出口升至90℃，其对流传热系数2＝2000W·m-2·℃-1。管壁热阻及污垢热阻皆可不计，换热器系逆流操作。试问：水量增加一倍时，水和空气的出口温度t2′和T2′为若干？2．某液体在一直管内(忽略进口段的影响)稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为，现将管内径改为27mm，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。(1)若液体的流速保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？(2)若液体的质量流量保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？五计算题1．在如图所示的平板导热系数测定装置中，试样直径120mmd，且由于试样厚度b远小于直径d，可以忽略试样径向的热损失。由于安装不好，试样与冷、热表面之间均存在着一层厚度为0.1mm的空气隙。设热表面温度°1180Ct，冷表面温度°230Ct。测试时测得的传热速率58.2WQ。空气隙在1t下的导热系数2-1-113.78010WmK，在2t下的导热系数2-1-122.67510WmK。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。(提示：不考虑空气隙计算得到的导热系数为表观值，考虑空气隙计算得到的导热系数为真实值，即要计算)2．外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再包20mm厚的石棉保温层，管外壁温为300℃，保温层外壁温为35℃，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W·m-1K-1和0.3W·m-1K-1，试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。3．质量流量为7000kg·h-1的常压空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×104W·m-2·K-1，空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ·kg-1·K-1，导热系数为2.85×10-2W·m-1·K-1，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。现有一单程列管式换热器，装有Ø25mm×2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？4．在管长为1m的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K冷却到370K，冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至350K。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后的管长。5．在外径为140mm的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t的关系为λ＝0.1+0.0002t(t的单位为℃，λ的单位为W·m-1·K-1)。若要求每米管长的热损失Q/L不大于450W·m-1，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。bmmb1.02mmb1.01d＝120mm1t2tQ