1、第五章 传 热【学生自测题】一、填空或选择1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 。2. 一定质量的流体在 252.5mm 的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2，如果流量和物性不变，改在 192mm 的直管内流动，其 ai 为 W/m2。A1259； B1496； C1585 ； D1678。3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从 20升至 30，苯由 80降至 40，则最小值流体为 ，此换热器的传热效率 =_ 。4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_ 。5. 有一套管换热器，在内管中空气从 46被加热到 50，环隙内有 119.6
2、的水蒸气冷凝，管壁温度接近_ 。A35； B119.6 ； C 77.3 。6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈_ 。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度； 乙）换热器总传热系数 K 将接近空气侧的对流传热系数。则：A甲乙均合理； B甲乙均无理； C甲合理，乙无理； D甲无理，乙合理。8. 在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对 a 的影响是_ 。A不凝气体的存在会使 a 大大降低； B不凝气体的存在会使 a 升高；C不凝气体的存在对 a 无影响。 9. 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
3、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。10. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差 50，现因某种原因，两者的温度各升高 100，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该_ 。A增大； B变小； C不变； D不确定。11. 327的黑体辐射能力为 27黑体辐射能力的_倍。12. 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。13. 在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在_流动，总传热系数接近 的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于_温度。14. 列管式换热器的壳程内设置折
4、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。管程流速的选取，对一般液体取_，气体取_，如果该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在_流动。15. 斯蒂芬波尔茨曼定律的数学表达式是_ ，该式表明_ 。二、计算题1. 设计由 252mm 的 136 根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为 4187J/kg的溶液在管内作湍流流动，流量为 15000kg/h，并由 15加热到 100。温度为 110的饱和水蒸气在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为 ai=520W/m2，蒸气冷凝时的对流传热系数 ao=1.16104W/m2，不锈钢管的导热系数 l=17W/
5、m ，忽略污垢热阻和热损失，试求：（1）管程为单程时的列管有效长度；（2）管程为四程时的列管有效长度（仍为 136 根）。2. 有一单程列管式换热器，内装有 252.5mm 的钢管 300 根，管长为 2m。要求将质量流量为 8000kg/h 的常压空气于管程由 20加热到 85 ，选用 108的饱和蒸气在壳方冷凝加热。若蒸气的冷凝传热膜系数为 1104W/m2K，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为 Cp =1kJ/kgK，l=2.8510-2W/mK，m=1.9810-5Pas，Pr=0.7。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管子
6、外表面为基准）；（3）通过计算说明该换热器能否满足需要；（4）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。3. 有一传热面积为 3 m2 由 252.5mm 的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10的水将机油由 200冷却到 100，水走管内，油走管间。已知水和油的质量流量分别为 1000kg/h 和 1200kg/h，比热分别为 4.18kJ/kg.K 和 2.0kJ/kgK，水侧和油侧的对流传热系数分别为 2000W/m2K 和 250W/m2K，两流体呈逆流流动，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求：（1）通过计算说明该换热器能否合用；（2）夏天，当水的初温达 30时，该换热器能否合用？如何
7、解决？（假设传热系数及水的比热不变）。4. 有一传热面积为 20m2 换热器，用温度为 20，流量为 13200kg/h 的冷却水，冷却进口温度为 110的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45，醋酸出口温度为 40，运转一段时间后，冷热流体流量、进口温度不变，冷却水出口温度降到 38，水比热为 4.2kJ/kg，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。试求：传热系数下降的百分率。5. 有一列管换热器由 252.5mm 的 120 根钢管组成。110的饱和水蒸气在壳方冷凝以加热在管内作湍流流动的某液体，且冷凝水在饱和温度下排出。已知液体平均比热为4.187 kJ/kg，由 1
8、5加热到 90。管内对流传热系数为 ai=800W/m2，蒸气冷凝的对流传热系数 ao=1.1104W/m2，忽略污垢热阻、壁阻和热损失，每小时收集冷凝水2100kg，在饱和温度下蒸气冷凝潜热 r=2232kJ/kg，试求：（1）每小时可处理的液体量；（2）管程单程时的列管有效长度；（3）其它条件均保持不变，将 120 根钢管改为两管程，列管有效长度为多少。6. 有一壁厚 10mm 为的钢制平壁容器，内盛 80的恒温热水，水对内壁面的对流传热系数为 240W/m2。现在容器外表面覆盖一层导热系数为 0.16W/m2、厚度为 50mm的保温材料，保温层外为的空气所包围，外壁对空气的联合传热系数为 10W/m2，试求：（1）每小时所损失的热量 kJ/hm2；（2）容器的内表面温度 TW。（钢材的导热系数为 45W/m2）。
