1、第四章 傳熱練習題一、選擇題1、關于傳熱系數K，下述說法中錯誤的是（ ）A、傳熱過程中總傳熱系數K實際是個平均值；B、總傳熱系數K隨著所取的傳熱面不同而異；C、總傳熱系數K可用來表示傳熱過程的強弱，與冷、熱流體的物性無關；D、要提高K值，應從降低最大熱阻著手；答案：C2、揭示了物體輻射能力與吸收率之間關系的定律是（ ）。A、斯蒂芬-波爾茲曼定律； C、折射定律；B、克希霍夫定律； D、普郎克定律；答案：B3、在確定換熱介質的流程時，通常走管程的有（ ），走殼程的有（ ）。 A、高壓流體； B、蒸汽； C、易結垢的流體； D、腐蝕性流體； E、粘度大的流體； F、被冷卻的流體；答案：A、C、D；

2、B、E、F4、影響對流傳熱系數的因素有( )。A、產生對流的原因；B、流體的流動狀況；C、流體的物性；D、流體有無相變；E、壁面的幾何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動的空氣加熱至指定溫度，若需進一步提高空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長、流動狀態及其他條件均不變），你認為此措施是( )。A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、視具體情況而定；答案：A解：原因是：流量不變 當管徑增大時，a. ，b. d增大時，增大，綜合以上結果，管徑增加，下降根據對于該系統即 則本題在于靈活應用管內強制湍流表面傳熱系數經驗關聯式：，即物性一定時，。

3、根據連續性方程，流量不變時，所以管徑變化，管內流速也發生變化。管間用飽和水蒸氣加熱，熱阻小，可以忽略不計，總熱阻近似等于管內傳熱熱阻，即6、對下述幾組換熱介質，通常在列管式換熱器中K值從大到小正確的排列順序應是（ ）。A、>>>；B、>>>；C、>>>；D、>>>；冷流體 熱流體 水 氣 體水沸騰 水蒸氣冷凝 水 水 水 輕油答案：D7、為了在某固定空間造成充分的自然對流，有下面兩種說法：加熱器應置于該空間的上部；冷凝器應置于該空間的下部；正確的結論應該是（ ）。A、這兩種說法都對； C、第一種說法對，第二種說法錯；B、這

4、兩種說法都不對； D、第二種說法對，第一種說法錯；答案：B8、下述各種情況下對流傳熱系數由大到小的正確順序應該是（ ）。A、>>>； B、>>>； C、>>>； D、>>>； 空氣流速為30m/S時的a； 水的流速為1.5m/s時的a；蒸汽滴狀冷凝時的a； 水沸騰時的a；答案：C9、傳熱過程中當兩側流體的對流傳熱系數都較大時，影響傳熱過程的將是（ ）。A、管壁熱阻； B、污垢熱阻；C、管內對流傳熱熱阻； D、管外對流傳熱熱阻；答案：B10、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由20升至75。若冷流體為最小值流體，傳熱效率0.6

5、5，則油的入口溫度為（ ）。A、104； B、130； C、95； D、85；答案：A 分析：=0.65 =10411、關于輻射傳熱，下述幾種說法中錯誤的是（ ）。A、除真空和大多數固體外，熱射線可完全透過；B、熱輻射和光輻射的本質完全相同，不同的僅僅是波長的范圍；C、熱射線和可見光一樣，都服從折射定律；D、物體的溫度不變，其發射的輻射能也不變；答案：A12、關于下面兩種說法的正確結論應是（ ）。1）物體的相應位置確定后，系統的黑度只與表面黑度有關；2）通過改變表面黑度的方法不能強化或消減輻射過程。A、這兩種說法都對； C、第一種說法對，第二種說法不對；B、兩種說法都不對； D、第二種說法對，

6、第一種說法不對；答案：C13、冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進口溫度為90°C，出口溫度為50°C，冷水進口溫度為15°C，出口溫度為53°C，冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同，則熱損失占傳熱量的（ ）。A、5%； B、6%； C、7%； D、8%；答案：A解：由 ，得 14、某套管換熱器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm鋼管組成，流體在環隙間流動，其當量直徑為（ ）mm。A、53； B、45； C、50； D、58；答案：B15、有兩臺同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進口溫度一定

7、時，為使氣體溫度降到最低應采用的流程為（ ）A、氣體走管外，氣體并聯逆流操作； B、氣體走管內，氣體并聯逆流操作；C、氣體走管內，串聯逆流操作； D、氣體走管外，串聯逆流操作；答案：D16、對在蒸汽-空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中（ ）在工程上是可行的：A、提高空氣流速；B、提高蒸汽流速；C、采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度；D、在蒸汽一側管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時導走冷凝液； 答案：A17、判斷下面關于系統進行穩定傳熱時的說法哪一個是錯誤的，錯誤的是（ ）A、通過一定傳熱面的傳熱速率不隨時間變化，為一定值；B、系統中任一點的溫度維持恒定；C、總的傳熱速率等于通過垂直于熱流方向的

8、各層傳熱面的傳熱速率之和；D、系統中任一傳熱面上的熱通量在過程中不變；答案：C18、在常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20，則壁溫約為（ ）A、20； B、100； C、60； D、49.7。答案：B19、有一套管換熱器，長10m，管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動的空氣由內管流過，溫度可升至指定溫度。現將空氣流量增加一倍，并近似認為加熱面壁溫不變，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長度為原來的（ ）A、2倍； B、1.75倍； C、1.15倍； D、2.30倍；答案：20、為了減少室外設備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應該是（）A、表面光滑，顏色較淺；B

9、、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺；D、表面光滑，顏色較深。答案：21 氣體的導熱系數值隨溫度的變化趨勢為（ ）A T升高，增大 B T升高，減小C T升高，可能增大或減小 D T升高，不變答案：A22、水銀、水、軟木的導熱系數分別為1、2、3其大小順序為（ ）A 1>2>3 B 1<2<3C 1>3>2 D 3>1>2答案：A23、多層平壁定態熱傳導時，各層的溫度降與各相應層的熱阻（ ）A 成正比 B 成反比 C 沒關系 D 不確定答案：A24、對由多層平壁組成的多層平壁穩定熱傳導而言，若三層的傳熱推動力t1>t2>t3,

10、則三層平壁的傳熱阻力R1、R2、R3之間的關系為（ ）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>R2 D R2>R1>R3答案：A25、雙層平壁穩定熱傳導，壁厚相同，各層的導熱系數分別為1和2，其對應的溫度差為t1和t2，若t1>t2,則1和2的關系為（ ）A 1<2 B 1>2 C 1=2 D無法確定答案：A26、由厚度都相同的平壁組成的三層平壁而言，若1>2>3，則熱阻R1、R2、R3之間的關系為（ ）A R1>R2>R3 B R1<R2<R3 C R1>R3>

11、;R2 D R3>R1>R2答案：B27、由傅立葉定律，可以定義出導熱系數；由牛頓冷卻定律，可以定義出對流傳熱系數。對于和的下列認識中正確的是（ ）A 和皆為物質的熱物理性質 B 和具有相同的因次C 和不一樣，僅為物質的熱物理性質D 和不一樣，僅為物質的熱物理性質答案：C28、傳熱中的相似準數有努塞爾準數Nu，雷諾準數Re，普朗特準數Pr。格拉斯霍夫準數Gr，大空間內無相變的自然對流傳熱現象可由其中的（ ）來描述。A Re、Pr、Gr B Pr、Gr、Nu C Nu、Re、Pr D、 Nu、Re答案：B29、設水在一圓直管內湍流流動，在穩定段處，其對流傳熱系數為1；若將水的質量流量

12、加倍，而保持其他條件不變，此時的對流傳熱系數2與1的關系為（ ）A 2=1 B 2=21 C 2=20.81 D 2=20.41答案：C30、下列準數中反映的物體物性對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：C31、下列準數中反映自然對流對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：D32、下列準數中反映流動狀態和湍流程度對對流傳熱影響的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：B33、對由外管直徑為d1,內管直徑為d2組成的套管而言，按潤濕周邊計算而得的當量直徑為（ ）A （d1+d2）/2 B d1+d2 Cd1-d2 D d

13、2-d1答案：C34、換熱器中任意截面上的對流傳熱速率=系數×推動力，其中推動力是指（ ）A 兩流體溫度差（T-t） B 冷流體進、出口溫度差（t2-t1）C 熱流體進、 出口溫度差（T2-T1） D 液體溫度和管壁溫度差（T-TW）或（tW-t）答案：D35、液體在圓形直管內作強制湍流時，其對流傳熱系數與雷諾準數Re的n次方成正比，其中n的值為（ ）A 0.5 B 0.8 C 1 D 2答案： B36、工業生產中，沸騰傳熱操作應設法保持在（ ）A 自然對流區 B 泡核沸騰區 C 膜狀沸騰 D 過渡區答案：B37、在通常操作條件下的同類換熱器中，設空氣的對流傳熱系數為1，水的對流傳熱

14、系數為2，蒸汽冷凝的傳熱系數為3，則（ ）A1>2>3 B 2>3>1 C 3>2>1 D2>1>3答案：C二、填空題1、對流傳熱總是概括地著眼于壁面和流體主體之間的熱傳遞，也就是將邊界層的 和邊界層外的 合并考慮，并命名為給熱。答案：熱傳導；熱對流2、給熱是以 和 的差作為傳熱推動力來考慮問題的。答案：流體的平均溫度；壁面溫度3、流體在垂直管內自上而下流動同時被加熱時，其對流傳熱系數比用普通準數關聯式計算的結果要 。 答案：大分析：流體被加熱時，自然對流的方向是自下而上，恰與流體流動方向相反，引起湍動加劇。4、金屬的導熱系數大都隨其純度的增加而

15、 ，隨其溫度的升高而 。答案：增大；減小5、在工程計算中，對兩側溫度分別為t1,t2的固體，通常采用平均導熱系數進行熱傳導計算。平均導熱系數的兩種表示方法是 或 。答案；6、對流傳熱的熱阻主要集中在 ，因此， 是強化對流傳熱的重要途徑。答案：滯流內層；減薄滯流內層的厚度7、在、 、 這4個物性參數中，若 值大，對流傳熱系數就增大；若 值大，對流傳熱系數就減小。答案：、；8、黑體的表面溫度從300升至600，其輻射能力增大到原來的 倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對溫度的4次方成正比, 而非攝氏溫度,即=5.39。9、流體在圓形直管內作強制湍流流動，若傳

16、熱推動力增大1倍，則對流傳熱速率增大 倍。答案：110、由核狀沸騰轉變為膜狀沸騰時的溫度差稱為 。這時單位時間、單位面積所傳遞的熱量稱為 。答案：臨界溫度差；臨界熱負荷11、處理量為440kg/h的有機溶液在某換熱器中預熱。運轉一周期后，該溶液在管內生成積垢，使換熱器總熱阻增加了10%。若維持冷、熱介質出口溫度不變，則該溶劑的處理量變為 。答案：400kg/h分析：設Q= =1.1故 Q=400kg/h12、苯在內徑為20mm的圓形直管中作湍流流動，對流傳熱系數為1270W/（·）。如果流量和物性不變，改用內徑為30mm的圓管，其對流傳熱系數將變為 /(·)。答案：612分

17、析： =0.023 =0.023 = =0.482 =0.482=0.4821270=612W/(·)13、工業上常見的載熱體加熱劑有 、 、熱水、聯苯混合物，熔鹽(KNO353%，NaNO240%, NaNO37%)等。答案：飽和蒸汽；煙道氣14、工業上常見的載熱體冷卻劑有冷水、 、 等。答案：空氣；冷凍鹽水15、換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降很多，這往往是由于 的緣故。答案：傳熱管表面有污垢積存16、根據冷熱流體的接觸情況，兩種流體實現熱交換的形式有 、混合式換熱 和 三種。答案：間壁式換熱、蓄熱式換熱17、對大空間的自然對流，通常取加熱（或冷卻）表面的 為特征尺寸。答案

18、：垂直高度18、傳熱的三種基本方式是 、 和熱輻射。答案：熱傳導；對流傳熱19、柴油在圓形直管內作強制滯流流動，給熱系數可用下式計算：。若流量和物性不變，將管內徑減半后仍為滯流，則管內對流傳熱系數變為原來的 倍。答案：2分析：知 故20、在計算換熱器的平均傳熱推動力時，若兩端的推動力相差不大于2倍，則其算術平均值與對數平均值相差不大于 。答案：4%三、計算題1、某燃燒爐的平壁由耐火磚、絕熱磚和普通磚三種砌成，它們的導熱系數分別為1.2W/(m·)，0.16 W/(m·)和0。92 W/(m·)，耐火磚和絕熱轉厚度都是0.5m，普通磚厚度為0.25m。已知爐內壁溫為

19、1000，外壁溫度為55，設各層磚間接觸良好，求每平方米爐壁散熱速率。2、在外徑100mm的蒸汽管道外包絕熱層。絕熱層的導熱系數為0.08 W/(m·)，已知蒸汽管外壁150，要求絕熱層外壁溫度在50以下，且每米管長的熱損失不應超過150W/m，試求絕熱層厚度。3、38×2.5mm的鋼管用作蒸汽管。為了減少熱損失，在管外保溫。第一層是50mm厚的氧化鋅粉，其平均導熱系數為0.07 W/(m·)；第二層是10mm厚的石棉層，其平均導熱系數為0.15 W/(m·)。若管內壁溫度為180，石棉層外表面溫度為35，試求每米管長的熱損失及兩保溫層界面處的溫度？解：

20、r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1d1 = 0.0190.05 = 0.069 mr3 = r2d2 = 0.0690.01 = 0.079 ml0 = 45 W/(m·)W/m 即 t2 = 41.8 4、有一外徑為150mm的鋼管，為減少熱損失，今在管外包以兩層絕熱層。已知兩種絕熱材料導熱系數之比，兩層絕熱層厚度相等皆為30mm。試問應把哪一種材料包在里層時管壁熱損失小。設兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。5、冷凍鹽水（25%的氯化鈣溶液）從25×2.5mm、長度為3m的管內流過，流速為0.3m/s，溫度自-5

21、升至15。假設管壁平均溫度為20，試計算管壁與流體之間的平均對流給熱系數。已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數據如下：密度為1230kg/m3，粘度為4×10-3Pa·s，導熱系數為0.57 W/(m·)，比熱為2.85kJ/(kg·)。壁溫下的粘度為2.5×10-3Pa·s。解：d = 0.0250.0025×2 = 0.02 m > 50 u = 0.3m/s 2000 層流100= 354.7 W/(m2×)6、油罐中裝有水平蒸汽管以加熱管內重油，重油溫度為20，蒸汽管外壁溫為120，在定性溫度下重油物性數據

22、如下：密度為900kg/m3，比熱1.88×103J/(kg·)，導熱系數為0.175W/(m·)，運動粘度為2×10-6m2/s，體積膨脹系數為3×10-4 l/，管外徑為68mm，試計算蒸汽對重油的傳熱速度W/m2。7、有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230降至120，流量為25000kg/h，內有25×2.5mm的鋼管70根，每根管長6m，管中心距為32mm，正方形排列。用圓缺型擋板（切去高度為直徑的25%），試求煤油的給熱系數。已知定性溫度下煤油的物性數據為：比熱為2.6×103J/(kg·)，密度

23、為710 kg/m3，粘度為3.2×10-4Pa·s，導熱系數為0.131 W/(m·)。擋板間距，殼體內徑。8、為保證原油管道的輸送，在管外設置蒸汽夾。對一段管路來說，設原油的給熱系數為420 W/(m·)，水蒸氣冷凝給熱系數為104 W/(m·)。管子規格為35×2mm鋼管。試分別計算Ki和K0，并計算各項熱阻占總熱阻的分率。9、某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內呈湍流。已知蒸汽冷凝給熱系數為104 W/(m·)，單管程溶液給熱系數為400W/(m·)，管壁導熱及污垢熱阻忽略不計，試求傳熱系數。若

24、把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時總傳熱系數又為多少？10、一列管換熱器，管子規格為25×2.5mm，管內流體的對流給熱系數為100 W/(m·)，管外流體的對流給熱系數為2000 W/(m·)，已知兩流體均為湍流流動，管內外兩側污垢熱阻均為0.0018 m·/W。試求：傳熱系數K及各部分熱阻的分配；若管內流體流量提高一倍，傳熱系數有何變化？若管外流體流量提高一倍，傳熱系數有何變化？解：Ri = R0 = 0.00118m2×/W 鋼管l = 45W/(m×) m = 0.01542 1/(W/m2)K0 = 64.84 W/(m

25、2×)熱阻分配：污垢：管外：管內：管壁： ， ， = 0.01010 m2/W W/( m2) ， = 0.01521 m2/W W/( m2)11、一套管換熱器，用熱柴油加熱原油，熱柴油與原油進口溫度分別為155和20。已知逆流操作時，柴油出口溫度50，原油出口60，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數據、初溫和傳熱系數皆與逆流時相同，試問并流時柴油可冷卻到多少溫度？12、一套管換熱器，冷、熱流體的進口溫度分別為55和115。并流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為75和95。試問逆流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數據與傳熱系數均為常量。13、在一單管程列管式換

26、熱器中，將2000kg/h的空氣從20加熱到80，空氣在鋼質列管內作湍流流動，管外用飽和水蒸汽加熱。列管總數為200根，長度為6m，管子規格為38×3mm。現因生產要求需要設計一臺新換熱器，其空氣處理量保持不變，但管數改為400根，管子規格改為19×1.5mm，操作條件不變，試求此新換熱器的管子長度為多少米？14、某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成，兩層的厚度均為100mm，其導熱系數分別為0.9W/（m·）及0.7W/（m·）。待操作穩定后，測得爐膛的內表面溫度為700，外表面溫度為130。為了減少燃燒爐的熱損失，在普通磚外表面增加一層厚度為4

27、0mm、導熱系數為0.06W/（m·）的保溫材料。操作穩定后，又測得爐內表面溫度為740，外表面溫度為90。設兩層磚的導熱系數不變，試計算加保溫層后爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾？解：加保溫層前單位面積爐壁的熱損失為此時為雙層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為： W/m2加保溫層后單位面積爐壁的熱損失為此時為三層平壁的熱傳導，其導熱速率方程為： 故加保溫層后熱損失比原來減少的百分數為： 15、在外徑為140mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為390，保溫層外表面溫度不大于40。保溫材料的與t的關系為=0.1+0.0002t（t的單位為，的單位為W/（m·

28、;）。若要求每米管長的熱損失Q/L不大于450W/m，試求保溫層的厚度以及保溫層中溫度分布。解：此題為圓筒壁熱傳導問題，已知：r2=0.07m t2=390 t3=40先求保溫層在平均溫度下的導熱系數，即W/（m·）（1）保溫層溫度 將式（4-15）改寫為 得 r3=0.141m故保溫層厚度為 b=r3r2=0.1410.07=0.071m=71mm（2）保溫層中溫度分布 設保溫層半徑r處的溫度為t，代入式（4-15）可得 解上式并整理得t=501lnr942計算結果表明，即使導熱系數為常數，圓筒壁內的溫度分布也不是直線而是曲線。16、熱空氣在冷卻管外流過，2=90W/（m2

29、3;），冷卻水在管內流過，1=1000W/（m2·）。冷卻管外徑do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的=40W/（m·）。試求：總傳熱系數Ko；管外對流傳熱系數2增加一倍，總傳熱系數有何變化？管內對流傳熱系數1增加一倍，總傳熱系數有何變化？解： 由式4-70可知 W/（m2·）可見管壁熱阻很小，通常可以忽略不計。 傳熱系數增加了82.4%。 傳熱系數只增加了6%，說明要提高K值，應提高較小的2值。17、某流體通過內徑為100mm圓管時的流傳熱系數為120W/(m2·),流體流動的雷諾數Re=1.2×105,此時的對流傳熱系數關聯式為。今擬改用周長與圓管相同、高與寬之比為1：3的矩形扁管，而保持流速不變，試問對流傳熱系數有何變化？解：由對流傳熱系數的計算公式： 當物性不變時 u不變， 求扁管的當量直徑de：設a、b，分別為矩形截面的寬與長由題意 得 設分別為圓管與扁管的對流傳熱系數，則 =1.11=1.11100=111W/() 對流傳熱系數由原來的100W/(m2·)，增至現在的111 W/(m2·)。分析：由以上的計算可以看出，由于