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化工原理 化工原理习题及答案 第五章 传热
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题：
1.（6分） 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m视为平壁)***答案*** 1140w
2.（6分） 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=0.25w.m可视为平壁)***答案*** 1000w
3.（6分） 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm
4.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s
,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m
Pr
α=3.81(kw.m
.K.K.K.K
).若水的其它物性不变,)
).若水的其它物性不变,)
仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s ***答案*** α=0.023(λ/d)Re管内水的流速为0.5m.s
,此时传热系数α=_____________.
.K
,则其厚度不低于
.K
,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器
.K
,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可
5.（6分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当
,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m
Pr.K
α=5.26(kw.m
仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s ***答案*** α=0.023(λ/d)Re ***答案*** q=αA△t w.m和40℃,此时传热平均温度差△t和30℃,此时传热平均温度差△t
,此时传热系数 α=________________.
6.（3分）牛顿冷却定律 的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。 7.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃
=_________. ***答案*** 27.9K =_________. ***答案*** 41.6K
.α
λ的关系为_________.
.K
8.（4分） 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃9.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、______ ***答案*** 热传导 热对流 热辐射 10.（6分）圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m)和1200(w.m
.K
)时,总传热系数K=1/α
+bd/λd
***答案*** 1/K
+1d
.K/α__________.
d
946(w.m
.K
)
)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m
11.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的进出.口温度为20℃和45℃,此时传热平均温度差△t
=_______. ***答案*** 32.5℃
αｌ/λ,对流传热过程几何尺寸对α的影响。
12.（3分）对流传热中的努塞特准数式是＿＿＿＿＿＿, 它反映了＿＿____________ ＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿ ***答案*** N
13.（4分）稳定热传导是指__________不随时间而改变 ***答案*** 传热系统中各点的温度仅随位置变 14.（2分）两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为_____*** α一侧的换热壁面 15.（2分）在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中,A表示为____________________。 ***答案*** A 泛指传热面, 与K 相对应
16.（3分）两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=____________,当并流时,△tm=_________。 ***答案*** 50℃ 47.2℃ 17.（4分）冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T体进口温度ｔ
400℃，出口温度T
200℃，冷气
50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温
化工原理
度为＿_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿＿℃ ***答案*** 250℃， 240℃ 18.（3分）一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F而以内表面积计的传热面积F可变为原来的_________倍 2
***答 F1=127×4π×0.038=60.6m
》α
时，要提高K值，应设法提高_______；当α
； α
与α
同时提高
α
时，
=_________________，
F2=127×4π×0.032=51.1m
19.（2分）当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数20.（2分）进行换热的两流体，若α二、选择题：
1.（2分）间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( A ) A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 2.（2分）翅片管换热器的翅片应安装在( A )。
A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外
3.（2分）穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层的热阻 R
( C )。
A. R C. R
>(R=(R
+R+R
) B. R
<(R
+R
)
) D. 无法比较
R
R
要提高K值，应使_________________。 ***答案*** α
本题目有题图：
4.（2分）工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ C ）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观; C. 增加传热面积，提高传热效果。
5.（2分）有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为120 ℃）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20℃加热到80℃，该换热器的平均传热温度差Δｔ6.（2分）将1500 kg.h A. 19800 kJ.h
B ）。
A. -60/ln2.5; B. 60/ln2.5; C. 120/ln5
80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过
.K
; C. 82800 kw;
B ）。
35℃，硝基苯比热为1.38kJ.kg
; B. 82800 kJ.h
7.（2分）对流传热是由（C ）因素产生的。 A. 流体分子的热振动; B.流体体内电子的移动;
C. 流体质点的位移、扰动。
8.（2分）法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（ C ）。 A. kw; B. kcal; C. J 9.（2分）热量传递的基本方式是（ D ）。
A. 恒温传热和稳态变温传热; B. 导热给热和热交换; C. 气化、冷凝与冷却; D. 传导传热、对流传热与辐射传热
10.（2分）在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ D ）。 A. 热流体的热阻; B. 冷流体的热阻; C. 冷热两种流体的热阻; D. 金属壁的热阻。 11.（2分）公式q＝KAΔt
Δt
B ）。
A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差; C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。
12.（2分）湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ C ）。
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A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。
13.（2分）对一台正在工作的列管式换热器，已知α高传热系数（K），最简单有效的途径是（A ）。 A. 设法增大α
; B. 设法增大α
; C. 同时增大α
α
14.（2分）用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ A ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度
15.（2分） 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（ B ） A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 16.（2分）对流传热仅发生在（C ）中。
A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体
17.（2分）稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（ A ）。 A. 愈大 B. 愈小
18.（2分）流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（ A ）方式进行的。 A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射
19.（2分）当壳体和管束之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用（B ） A. 固定管板式 B. 浮头式 C. 套管式 20.（2分）强化传热的主要途径是（B ）。
A. 增大传热面积 B. 提高K值 C. 提高△t 三、判断题：
1.（2分）凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( ) ×
2.（2分）传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比，而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。（ ） √
3.（2分）凡稳态的园筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。 ×
4.（2分） 热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。 ×
5.（2分）当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变 。（ ） ×
6.（2分）多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度差之和。（ ） √ 7.（2分）无相变的折，错流换热器，其平均温度差△t
8.（2分）换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（ √ 9.（2分）导热系数是物质的一种物理性质（ √
10.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（ X ） 11.（2分）在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小 × 12.（2分）在对流传热中，传热管壁的温度接近α值小的哪一侧流体的温度（ ）. ×
13.（2分）对于问壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。（ ） × 14.（2分）列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K值，在管外装设折流挡板。（ ） ×
15.（2分）蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（ √
16.（2分）列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α17.（2分）维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（ ）×
18.（2分）为了提高间壁式换热器的传热系数K值，必须设法提高α值大的那一侧流体的对流传热系数。（ ） ×
19.（2分）强化传热的途径主要是增大传热面积（ ） × 20.（2分）付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（ ） ×
） √ ）√
116w.m
.K
α
11600 w.m
.K
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四、简答题：
1.（8分）在化工生产中,传热有哪些要求? 传热一般有两方面的要求：
1、尽量使传热情况良好,即要求高的传热效率,以减少设备尺寸； 2、尽量避免传热,即保温或保冷。
2.（10分）传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。 3.（10分）试述对流传热的机理?
热流体流过管道时, 在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡, 使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。
4.（8分）强化传热过程应采取哪些途径? 根据ｑ＝K.A.△t可采用逆流操作,因为当T (3)提高传热系数K由 K＝1/（1/α 提高α
α
1/αδ
Σ（δ
/λ
,都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,, 指任一个K、A、△tT
t
t
t
大；
(1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t
加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。 5.（4分）传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式? 传导、对流、辐射
导热－－分子原位振动，电子定向流动。 对流－－流体质点流动与混合。
锅炉壁为导热，外壁对烟气为对流，火焰和炉墙的热辐射。 6.（4分）为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?
操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度T流体而言，逆流体出口温度t
就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。 7.（4分）什么是稳定传热和不稳定传热?
在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。 反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。 8.（5分） 导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖（ρ＝1800kg.m材料，哪种保温性能好?
组成：纯物质的导热系数好;
结构：结构致紧、密度大的材料导热系数大; 温度：一般温度升高，非金属固体导热系数增大。 煤灰砖的保温性能好。
9.（2分）多层平面壁的导热速率是怎样计算的? Q/A=(Δt
+Δt
+Δt
+...)/(b
/λ
+b
/λ
+b
/λ
+...)
10.（3分） 题号4206 第4章 知识点 100 难度 中等
ρ＝700 kg.m
tT