1、傳熱一、填空1、蒸汽冷凝放熱時，要經常注意排放（ ），這是因為（ ）。2、某物體（可近似為灰體），在20時，其黒度為=0.8，則其輻射能力的大小為（ ），其吸收率為（ ）。3、管內對流傳熱，流體內溫度梯度最大是在（ ），原因是（ ）。4、膜系數越（ ），液體核狀沸騰時，t越大，越（ ）。 5、在一列管換熱器中用殼程的飽和蒸汽加熱管程的液體（無相變），若飽和蒸汽側的飽和蒸汽壓力增大，而液體的流量和進口溫度不變，則液體出口溫度（ ），蒸汽側的對流傳熱系數（ ）。6、某換熱器中用飽和水蒸汽加熱有機溶液，現發現溶液的出口溫度比原來低，檢查溶液的初溫和流量均無變化，請列舉二個可以導致上述現象的原因：（

2、） （ ）7、常見的列管換熱器折流板型式有（ ），（ ）。 在列管式換熱器的殼程中設置折流板的優點是（ ），缺點是（ ）。8、隨著溫度的增加，空氣的黏度（ ），空氣的導熱系數（ ）。9、某一段流體流過一段直管后，在流入同一內徑的彎管段，則彎管段的傳熱系數比直管段傳熱系數（ ），因為（ ）。10、角系數取決于換熱物體的（ ），（ ）和（ ），而與（ ）和（ ）無關。11、基爾霍夫定律的表達式為（ ），該定律的前提假設條件是（ ）。12、在空氣水換熱的換熱器中，為強化傳熱可能采取的措施有哪些（ ），傳熱壁面的溫度接近于（ ）的溫度。13、列管換熱器中，若冷熱兩種流體的溫度差相差較大，則換熱器在結構

3、上常采用（ ）辦法，常用的結構形式有（ ）。 14、化工生產中常以水蒸汽作為一種加熱介質，其優點是（ ）。水蒸汽冷凝時應及時排除不凝性氣體，其原因是（ ）。15、大容積中的飽和沸騰傳熱可分為（ ），（ ）和（ ），而在工業生產中常在（ ）階段操作。16、一回收煙道氣熱量的廢熱鍋爐，在流程安排上，煙道氣（入口溫度為60）應走（ ），水（入口溫度為90）應走（ ），主要是為避免（ ）。17、三層圓筒壁熱傳導過程，最外層的導熱系數小于第二層的導熱系數，兩層厚度相同，在其它條件不變時，若將第二層和第三層的材質互換，則導熱量變（ ），第二層與第三層的界面溫度變（ ）。18、在垂直冷凝器中，蒸汽在管內冷凝

4、，若降低冷卻水的溫度，冷卻水的流量不變，則冷凝傳熱系數（ ），冷凝傳熱量（ ）。19、在管殼式換熱器中熱流體與冷流體進行換熱，若將殼程由單程改為雙程，則傳熱溫度差（ ）。20、在高溫爐外設置隔熱擋板，擋板材料黑度愈低，熱損失愈（ ）。21、寫出兩種帶有熱補償的列管換熱器名稱（ ），（ ）。22、斯蒂芬波爾茨曼定律的數學表達式為（ ），它表示（ ）。23、327的黑體輻射能力為27黑體輻射能力的（ ）倍。24、若換熱器中流體溫度變化較大，總傳熱系數隨溫度變化大時，傳熱面積可采用（ ）求之。25、 沸騰傳熱設備壁面越粗糙，氣化核心越（ ），沸騰傳熱系數越（ ）。26、黑體的表面溫度提高一倍，則黑體

5、的輻射能力提高（ ）倍。27、在列管換熱器中使用飽和水蒸汽加熱冷空氣時，管壁的溫度接近（ ）側溫度。二、選擇題1、管壁熱阻和污垢熱阻可忽略，當傳熱面兩側的對流傳熱膜系數相差較大時，總傳熱系數總是接近于（ ）。熱阻大的那側的傳熱膜系數 B 熱阻小的那側的傳熱膜系數 C 上述兩者的平均值 D不一定 2、在兩灰體進行輻射傳熱，兩灰體的溫度相差50。現因某種原因，兩者的溫度差升高到100，則此時的輻射傳熱量與原來的輻射傳熱量相比，應該（ ）。增大 B變小 C 不變 D不確定3、為減少室外設備的熱損失，擬在保溫層外包一層金屬皮，則選擇金屬皮時應優先考慮的因素是選用的材料（ ）。顏色較深 B 表面粗糟 C

6、 顏色較淺 D表面光滑4、推導過濾方程式的一個最基本的依據是（ ）。濾液通過濾餅時呈湍流流動假定濾餅大小均一 濾液通過濾餅時呈層流流動假定過濾介質的阻力可忽略不計。5、某一套管換熱器，由管間的飽和蒸汽加熱管內空氣，設飽和蒸汽的溫度為100，空氣進口溫度為20，出口溫度為80，問此套管換熱器內管壁溫度應是（ ）。接近空氣溫度 接近飽和蒸汽和空氣的平均溫度接近飽和蒸汽溫度三、計算題：1、某一逆流操作套管換熱器，冷卻水進口溫度t1=30，出口溫度t2=84；熱流體進口溫度T1=180, 出口溫度T2=120.若改為并流操作，其它條件均不變，兩流體的出口溫度分別為多少?（設平均溫度差可用算術平均值）。

7、 2、一套管換熱器用133的飽和水蒸汽將管內的氯苯從33加熱至73，氯苯流量為5500kg/h，現因某種原因，氯苯流量減少到3300 kg/h，但其進出口溫度欲維持不變，試問此時飽和蒸汽溫度應為多少，才能滿足要求? 此時飽和蒸汽的冷凝量為原工況的百分之幾?（設在兩工況下蒸汽冷凝熱阻、管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失均可忽略，且氯苯在管內作湍流流動，忽略兩工況下飽和蒸汽汽化潛熱的變化）。3、在套管換熱器中，冷流體以500kg/h流過232mm的管內，冷流體的比熱為1k J/kg，進出口溫度為20和80，管壁的導熱系數為45w/m，加熱介質走管外，溫度由150降為90,已知管內傳熱膜系數為1=700w/

8、m2，總傳熱系數K0(基于管外表面積)為300w/m，熱損失可以忽略不計。求：管外對流傳熱膜系數0；逆流傳熱所需管長；如果加熱介質換為140的飽和蒸汽，冷凝為飽和液體，蒸汽冷凝傳熱膜系數0=8000 w/m2，其它條件不變，所需管長；D、換熱器使用一年后，發現冷流體的出口溫度達不到80，請說明原因。4、在一單程的列管換熱器中，殼程通入100的飽和水蒸汽，將管內湍流的空氣從10加熱至60，飽和蒸汽冷凝成同溫度下的水。若空氣流量和空氣的進口溫度不變，僅將原換熱器改成雙管程。試求：A、空氣的出口溫度t2B、空氣冷凝量有何變化? （忽略管壁熱阻及換熱器的熱損失）例4-1某平壁厚度為0.37m，內表面溫

9、度t1為1650，外表面溫度t2為300，平壁材料導熱系數（式中t的單位為，的單位為W/(m)）。若將導熱系數分別按常量（取平均導熱系數）和變量計算時，試求平壁的溫度分布關系式和導熱熱通量。解：（1）導熱系數按常量計算平壁的平均溫度為：平壁材料的平均導熱系數為：由式可求得導熱熱通量為：設壁厚x處的溫度為t，則由式可得：故上式即為平壁的溫度分布關系式，表示平壁距離x和等溫表面的溫度呈直線關系。（2）導熱系數按變量計算 由式得：或積分得（a）當時，代入式a，可得：整理上式得：解得：上式即為當隨t呈線性變化時單層平壁的溫度分布關系式，此時溫度分布為曲線。計算結果表明，將導熱系數按常量或變量計算時，所

10、得的導熱通量是相同的；而溫度分布則不同，前者為直線，后者為曲線。例4-2燃燒爐的平壁由三種材料構成。最內層為耐火磚，厚度為150mm，中間層為絕熱轉，厚度為290mm，最外層為普通磚，厚度為228mm。已知爐內、外壁表面分別為1016和34，試求耐火磚和絕熱磚間以及絕熱磚和普通磚間界面的溫度。假設各層接觸良好。解：在求解本題時，需知道各層材料的導熱系數，但值與各層的平均溫度有關，即又需知道各層間的界面溫度，而界面溫度正是題目所待求的。此時需采用試算法，先假設各層平均溫度（或界面溫度），由手冊或附錄查得該溫度下材料的導熱系數（若知道材料的導熱系數與溫度的函數關系式，則可由該式計算得到值），再利用

11、導熱速率方程式計算各層間接觸界面的溫度。若計算結果與所設的溫度不符，則要重新試算。一般經5幾次試算后，可得合理的估算值。下面列出經幾次試算后的結果。耐火磚絕熱磚普通磚設t2耐火磚和絕熱磚間界面溫度，t3絕熱磚和普通磚間界面溫度。，由式可知：再由式得：所以所以各層的溫度差和熱阻的數值如本列附表所示。由表可見，各層的熱阻愈大，溫度差也愈大。導熱中溫度差和熱阻是成正比的。例4-2 附表材料溫度差熱阻 耐火磚59.50.1429絕熱轉805.11.933普通磚117.40.2815例4-3 在外徑為140 mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，一減少熱損失。蒸氣管外壁溫度 為390，保溫層外表溫度不大于40。

12、保溫材料的 (t的單位為。的單位為W/（m）)。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：，先求保溫層在平均溫度下的導熱系數，即：（1） 保溫層厚度 將式改寫為：得r3=0.141m故保溫層厚度為：（2）保溫層中溫度的分布 設保溫層半徑r處，溫度為t，代入式可得：解上式并整理得：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。例4-4 某列管換熱器由252。5mm的鋼管組成。熱空氣流經管程，冷卻水在管間與空氣呈逆氣流流動。已知管內側空氣的i為50W/（m2）,管外水側的0為1000W/（m2）

13、，鋼的為45 W/（m2）。試求基于管外表面積的總傳熱系數K。及按平壁計的總傳熱系數。解：參考附錄二十二。取空氣側的污垢熱阻，水側的污垢熱阻。由式知：所以若按平壁計算，由式知：由以上計算結果表明，在該題條件下，由于管徑較小，若按平壁計算K，誤差稍大，即為：例4-5 在上例中，若管壁熱阻和污垢熱阻可忽略，為了提高總傳熱系數，在其他條件不變的情況下，分別提高不同流體的對流傳熱系數，即：（1）將i提高一倍；（2）將0提高 一倍。試分別計算K0值。解：（1）將i提高一倍所以（2） 將o提高一倍所以計算結果表明，K值總是接近熱阻大的流體側的值，因此欲提高K值，必須對影響K值的各項進行分析，如在本題條件下

14、，應提高 空氣側的，才有效果。例4-6在一單殼程、四管程換熱器中，用水冷卻熱油。用冷水管內流動，進口溫度為15，出口溫度為32。熱油在殼方流動，進口溫度為120，出口溫度為40。熱油的流量為.25kg/s,平均比熱為1.9kJ/（kg.）。若換熱器的總傳熱系數為470 W/（m2），試求換熱器的傳熱面積。解：換熱器傳熱面積可根據總傳熱速率方程求得，即：換熱器的傳熱量為：1-4型列管換熱器的對數平均溫度差，先按逆流計算，即：溫度差校正系數為：由圖查得：所以故例4-7在傳熱外表面積S0為300m2的單程列管換熱器中，300的某種氣體流過殼方并被加熱到430。另一種560的氣體作為加熱介質，兩氣體逆

15、流流動，流量均為1104kg/h,平均比熱均為1.05kJ/(kg.)。試求總傳熱系數。假設換熱器的熱損失為殼方氣體傳熱量的10%。解：對給定的換熱器，其總傳熱系數可由總傳熱速率求得，即：換熱器的傳熱量為：熱氣體的出口溫度由熱量衡算求得，即：或 解得流體的對數平均溫度差為：因所以故由本例計算結果可以看出，兩氣體間傳熱的總傳熱系數是很低的。例4-8在一傳熱面積為15.8的m2的逆流套管換熱器中，用油加熱冷水。油的流量為2.85kg/s、進口溫度為110；水的流量為0.667 kg/s、進口溫度為35。油和水的平均比熱分別為1.9及4.18kJ/(kg.)。換熱器的ZO總傳熱系數為320W/（m2

16、）。試求水的出口溫度及傳熱量。解：本題用-NTU法計算故水（冷流體）為最小值流體。查圖得 =0.73因冷流體為最小值流體，故由傳熱效率定義式得：解得水的出口溫度為：換熱器的傳熱量為：例4-9在逆流操作的列管換熱器中，熱氣體將2.5kg/s的水從35加熱到85。熱氣體的溫度由200降到93。水在管內流動。已知總傳熱系數為180W/(m2)，水和氣體的比熱分別為4.18和1.09kJ/(kg)。若將水的流量減少一半，氣體流量和兩流體的進口溫度不變，試求因水流量減少一半而使傳熱量減少的百分數。假設流體的物性不變，熱損失可忽略不計。解：此題用-NTU法計算。（1）由原水流量求換熱器的傳熱面積其中所以（

17、2）水流量減小后傳熱量的變化故熱氣體為最小值流體。因水的對流傳熱系數較氣體的為大，故水流量減小后對總傳熱系數的影響不大，兩種情況下K視為相同。查圖可得：因熱流體為最小值流體，由熱效率定義式知：此時傳熱量為：則因水流量減少一半而使傳熱量減少百分數為：例4-10在200kPa、20下，流量為60m3/h的空氣進入套管換熱器的內管，并被加熱到80，內管的直徑為573.5mm,長度為3m。試求管壁對空氣的對流傳熱系數。解：于附錄查得50下空氣的物理性質如下：，空氣在進口處的速度為：空氣在進口處的密度為：空氣的質量流速為：所以（湍流）又因故Re和Pr值均在式的應用范圍內，可用該式求算o且氣體被加熱，取n

18、=0.4，則：計算結果表明，一般氣體的對流傳熱系數都比較低。例4-11 -5的冷凍鹽水（25%CaCl2溶液）以0.3m/s的流速流經一套管換熱器的內管，已知內管的內徑為21mm、長度為3.0m。假設管壁平均溫度為65，試求鹽水的出口溫度。解：假設鹽水的平均溫度為5，從附錄查得25%CaCl2溶液在5下物性如下：，判別流型，即：（滯流）而在本題的條件下，管徑較小，流體的粘度較大，自然對流影響可忽略，故可用下式進行計算，即：鹽水的出口溫度由下式求得：即解得原假設的鹽水平均溫度與計算結果比較接近，不再重復試算。例4-12在預熱器內將壓強為101.3kPa的空氣從10加熱到50。預熱器由一束長為1.

19、5m、直徑為891.5mm的錯列直立鋼管組成。空氣在管外垂直流過，沿流動方向共有15排，每排管子數目相同。空氣通過管間最狹處的流速為8m/s。試求管壁對空氣的平均對流傳熱系數。解：于附錄查得空氣在30時的物性如下：， 所以空氣流過10排錯列管束的平均對流傳熱系數可由下式求得：空氣流過15排管束時，由表查得系數為1.02，則：表 式的修正系數排數12345678910121518253575錯列0.480.750.830.890.920.950.970.980.991.01.011.021.031.041.051.06直列0.640.800.830.900.920.940.960.980.991

20、.0 例4-13在一室溫為20的大房間中，安有直徑為0.1m、水平部分長度為10m、垂直部分高度為1.0m之蒸汽管道，若管道外壁平均溫度為120，試求該管道因自然對流的散熱量。解：大空間自然對流的可由式計算，即：，該溫度下空氣的有關物性由附錄查得：，（1）水平管道的散熱量Q1其中所以由表查得：，所以表 式中的c和n值加熱表面形狀特征尺寸（GrPr）范圍cn水平圓管外徑do1041090.531/410910120.131/3垂直管或板高度L1041090.591/410910120.101/3（2）垂直管道的散熱量由表查得：，所以蒸汽管道總散熱量為：例4-14飽和溫度為100的水蒸氣，在外徑為

21、0.04m、長度為2m的單根直立圓管外表面上冷凝。管外壁溫度為9。試求每小時的蒸氣冷凝量。又若管子水平放置，蒸氣冷凝量為多少？解：由附錄查得在100下飽和水蒸氣的冷凝潛熱約為2258kJ/kg。由附錄查得在97下水的物性為：，（1）單根圓管垂直放置時 先假定冷凝液膜呈滯流，由式知：由對流傳熱速率方程計算傳熱速率，即：故 蒸氣冷凝量為：核算流型：（滯流）（2）管子水平放置時 若管子水平放置時，由式知：故所以核算流型：（滯流）例4-15甲苯在臥式再沸器的管間沸騰。再沸器規格：傳熱面積So為50.7m2；管束內徑為0.35m，由直徑為192mm、長為5m的管子所組成。操作條件為：再沸器的傳熱速率為9

22、.20105W；壓強為200kPa（絕壓）。已知操作壓強下甲苯沸點為135、氣化潛熱為347kJ/kg。甲苯的臨界壓強為4218.3kPa。試求甲苯的沸騰傳熱系數。解：甲苯沸騰傳熱系數可由下式計算，即：其中又所以校核臨界熱負荷qc：即且（在0.010.9范圍內）例4-16在列管換熱器中，兩流體進行換熱。若已知管內、外流體的平均溫度分別為170和135；管內、外流體的對流傳熱系數分別為12000W/(m2)及1100 W/(m2)，管內、外側污垢熱阻分別為0.0002及0.0005 m2/W。試估算管壁平均溫度。假設管壁熱傳導熱阻可忽略。解：管壁的平均溫度可由下式計算，即： 或解得：計算結果表明

23、，管壁溫度接近于熱阻小的那一側流體的流體溫度。例4-17車間內有一高和寬各為3m的鑄鐵爐門，其溫度為227，室內溫度為27。為減少熱損失，在爐門前50mm處放置一塊尺寸和爐門相同的而黑度為0.11的鋁板，試求放置鋁板前、后因輻射而損失的熱量。解：（1）放置鋁板前因輻射損失的熱量 由下式知：取鑄鐵的黑度本題屬于很大物體2包住物體1的情況，故所以（2）放置鋁板后因輻射損失的熱量 以下標1、2和I分別表示爐門、房間和鋁板。假定鋁板的溫度為TiK，則鋁板向房間輻射的熱量為：式中所以（a）爐門對鋁板的輻射傳熱可視為兩無限大平板之間的傳熱，故放置鋁板后因輻射損失的熱量為：式中，所以（b）當傳熱達到穩定時，即解得將Ti值代入式b，得：放置鋁板后因輻射的熱損失減少百分率為：由以上計算結果可見，設置隔熱擋板是減少輻射散熱的有效方法，而且擋板材料的黑度愈低， 擋板的層數愈多，則熱損失愈少。例4