化工原理第四章题库与解答

（一）选择题：1、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随着所取的传热面不同而异；C、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；D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；答案：C2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（）。A、斯蒂芬-波尔兹曼定律；C、折射；B、克希霍夫；D、普郎克；答案：B3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。Ａ、高压流体；Ｂ、蒸汽；Ｃ、易结垢的流体；Ｄ、腐蚀性流体；Ｅ、粘度大的流体；Ｆ、被冷却的流体；答案：Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、Ｆ4、影响对流传热系数的因素有()。A、产生对流的原因；B、流体的流动状况；C、流体的物性；D、流体有无相变；E、壁面的几何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、视具体情况而定；答案：A解：原因是：流量不变2du常数当管径增大时，a.2/uld，0.80.21.8/1/uddb.d增大时，α增大，d综合以上结果，1.81/Ad，管径增加，A下降根据21pmcttKAmΔt对于该系统K∴2112lnmttKAtATtTt即121lnpmcATtTt∵A则12lnTtTt∴2t本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023RePrnuN，即物性一定时，0.80.2/ud。根据连续性方程，流量不变时，24Vdu常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。A、②④③①；B、③④②①；C、③②①④；D、②③④①；冷流体热流体①水气体②水沸腾水蒸气冷凝③水水④水轻油答案：D7、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；正确的结论应该是（）。A、这两种说法都对；C、第一种说法对，第二种说法错；B、这两种说法都不对；D、第二种说法对，第一种说法错；答案：B8、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（）。A、③④①②；C、③④②①；B、④③②①；D、③②④①；①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a；③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a；答案：C9、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、管避热阻；B、污垢热阻；C、管内对流传热热阻；D、管外对流传热热阻；答案：B10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4102.1eR,此时对流传热系数为。若将水的流量减半，其对流传热系数'（）。A、(1/2)8.0；B、(1/2)8.0；C、=(1/2)8.0；D、无法确认；答案：B分析：水的流量减半后，按流()104eR公式计算，8.0')2/1(但本例中流型已变成渡流)1053eR，此时'。又50.86101Re＜1，∴'12＜11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C、热射线和可见光一样，都服从折射定律；D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变；答案：A12、关于下面两种说法的正确结论应是（）。1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关；2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。A、这两种说法都对；C、第一种说法对，第二种说法不对；B、两种说法都不对；D、第二种说法对，第一种说法不对；答案：C13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90C，出口温度为50C，冷水进口温度为15C，出口温度为53C，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%；答案：A解：由21TTcWQphhh，21ttcWQpccc得05.0403840509015535090211221TTttTTQQQhch14、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；答案：B15、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（）A、气体走管外，气体并联逆流操作；B、气体走管内，气体并联逆流操作；C、气体走管内，串联逆流操作；D、气体走管外，串联逆流操作；答案：D16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工程上是可行的：A、提高空气流速；B、提高蒸汽流速；C、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；答案：A17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（）A、通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；B、系统中任一点的温度维持恒定；C、总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；D、系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；答案：C18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（）A、20℃；B、100℃；C、60℃；D、49.7℃。答案：B19、有一套管换热器，长10m，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（）A、2倍；B、1.75倍；C、1.15倍；D、2.30倍；答案：Ｃ20、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）Ａ、表面光滑，颜色较浅；Ｂ、表面粗糙，颜色较深；Ｃ、表面粗糙，颜色较浅；Ｄ、表面光滑，颜色较深；答案：Ａ（二）填空题1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的和边界层外的合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；对流传热2、给热是以和的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要。答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动的方向相反，引起湍动加剧。4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而，随其温度的升高而。答案：增大；减小5、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。答案；221；221tt6、对流传热的热阻主要集中在，因此，是强化对流传热的重要途径。答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度7、在、、、pc这4个物性参数中，若值大，对流传热系数就增大；若值大，对流传热系数就减小。答案：、pc、；8、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍.答案:5.39分析:斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比,而非摄氏温度,即4273300273600=5.39。9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大倍。答案：110、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为。答案：临界温度差；临界热负荷11、处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为。答案：400kg/h分析：设Q=mtKAmtAKQ''''KKQQKK11'=1.1故Q'=1.14401.1Q=400kg/h12、苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（2m·℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数将变为Ｗ／（2m·℃）。答案：612分析：=0.023nrPd8.0Re=0.023dnSdWdPr4/8.02∝8.0)21(1d=8.1d=8.12030=0.482=0.482=0.4821270=612W/(2m·℃)13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为。答案：104℃分析：ε=2020751T=0.651T=104℃14、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于。答案：4%15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于的缘故。答案：传热管表面有污垢积存16、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况下,14.03/155.0)(36.0WPRNreu。可见对流传热系数与当量直径的__________成反比。答案：0.45次方17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的为特征尺寸。答案：垂直高度18、用套管换热器加热内管的空气，蒸汽在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸汽和空气的给热系数，需用的主要仪器有。答案：热电偶温度计、水银温度计、流量计19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：14.03/13/13/1)()(86.1WLdPRNireu。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管内对流传热系数变为原来的倍。答案：2分析：14.03/13/13/12)()(4/86.1WLdPdWddiriSi由2)21(1'13/13/11dd故2'20、传热效率随传热单元数的增加而，但最后趋于一定值。答案：增大（三）计算题1、某流体通过内径为100mm圆管时的流传热系数为120W/(m2·℃),流体流动的雷诺数Re=1.2×105,此时的对流传热系数关联式为4.08.0PrRe023.0Nu。今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？解：由对流传热系数的计算公式：0.80.40.023Prdud当物性不变时0.80.2ud∵u不变，∴0.2d求扁管的当量直径de：设a、b，分别为矩形截面的宽与长由题意13ab2()abd解之8da38db∴32433883.140.0050.02952()16162ddabdedmdab设、分别为圆管与扁管的对流传热系数，则11.1)0295.005.0()(2.02.0'eddaa∴'=1.11=1.11100=111W/(2m℃)对流传热系数由原来的100W/(m2·℃)，增至现在的111W/(m2·℃)。分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。2、一立式换热器规格如下：管长3m，管数30根，管径为φ25×2.5mm，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却CS2饱和蒸气，使之从饱和温度46℃降至10℃，走管外，其流量W=0