傳熱習題解答

1、解答一、填空(1) 在傳熱實驗中用飽和水蒸汽加熱空氣， 總傳熱系數(shù)K接近于空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于飽和水蒸汽側(cè)流體的溫度值。(2) 熱傳導的基本定律是 傅立葉定律。間壁換熱器中總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近于熱阻 大 (大、小)一側(cè)的值。間壁換熱器管壁溫度tw接近于值 大 (大、小)一側(cè)的流體溫度。由多層等厚平壁構(gòu)成的導熱壁面中，所用材料的導熱系數(shù)愈小，則該壁面的熱阻愈 大 (大、小)， 其兩側(cè)的溫差愈 大 (大、小)。(3) 由多層等厚平壁 構(gòu)成的導熱壁面中，所用材料的導 熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈 小 ，其兩側(cè)的溫差愈 小 。(4) 在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在滯離層內(nèi)(或

2、熱邊界層內(nèi))，減少熱阻的最有效措施是提高流體湍動程度。(5) 消除列管式換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)、 采用浮頭式 或 U管式結(jié)構(gòu)；翅片管換熱器安裝翅片的目的是 增加面積，增強流體的湍動程度 以提高傳熱系數(shù) 。 厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知bl>b2>b3，導熱系數(shù)'1<2<'3,在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻 Ri > R2 > R3，各層導熱速率 Q1 = Q2 = Q3。(7) 物體輻射能力的大小與 黑度 成正比，還與 溫度的四次方 成正比。(8) 寫出三種循環(huán)型蒸發(fā)器的名稱 中央循環(huán)管式、懸筐

3、式、外加熱式。(9) 在大容積沸騰時液體沸騰曲線包括自然對流 、泡核沸騰和 膜狀沸騰三個階段。實際操作應(yīng)控制在泡核沸騰。在這一階段內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著溫度差的增加而增加 。(10) 傳熱的基本方式有傳導 、 對流 和輻射三種。熱傳導的基本定律是傅立葉定律一其表達式為_dQ= - ds丄_。cn(11) 水在管內(nèi)作湍流流動，若使流速提高到原來的 2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的 1Z4 倍；管徑改為原來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的 3.48倍。(設(shè)條件改變 后仍在湍流范圍)(12) 導熱系數(shù)的單位為 W/ (mvC)，對流傳熱系數(shù)的單位為，總傳熱系數(shù)的單位為W/ ( m2 C) 。

4、二、選擇1已知當溫度為T時，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度D耐火磚的黑度。A大于B等于C不能確定D小于2某一套管換熱器，管間用飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣（空氣在管內(nèi)作湍流流動），使空氣溫度由20C升至80C,現(xiàn)需空氣流量增加為原來的2倍，若要保持空氣進出口溫度不變，則此 時的傳熱溫差應(yīng)為原來的A 倍。A 1.149B 1.74C 2D 不定3 一定流量的液體在一 252.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù):i=1000W/m2 C； 如流量與物性都不變，改用一 T9&mm的直管，則其將變?yōu)镈 。A 1259B 1496C 1585D 16784對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭

5、特準數(shù)是表示C的準數(shù)。A 對流傳熱B流動狀態(tài)C 物性影響D自然對流影響5在蒸氣一空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中的 B_在工程上可行。A提高蒸氣流速 B提高空氣流速C采用過熱蒸氣以提高蒸氣溫度D在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增加冷凝面積6在兩灰體間進行輻射傳熱，兩灰體的溫度差為50C，現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各升高100°C，則此時的輻射傳熱量與原來的輻射傳熱量相比，應(yīng)該B。A 減小B 增大C 不變?nèi)?、計?、 某列管冷凝器內(nèi)流冷卻水，管外為有機蒸氣冷凝。在新使用時冷卻水的進、出口溫度分 別為20C與30C。使用一段時期后，在冷卻水進口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為2

6、6C。求此時的垢層熱阻。已知換熱器的傳熱面為16.5m 2，有機蒸氣的冷凝溫度80C， 冷卻水流量為2.5 kg/S。假設(shè)水側(cè)局部傳熱系數(shù) a水和蒸汽冷凝a蒸汽均不變。解：此題為設(shè)計型計算，求污垢熱阻。 原工況：按新冷凝器計算總傳熱系數(shù): 定性溫度：t =畀1 t） =25 C查表：Cp=4.18X103J/kg.KTQ 二 4口2（卩2住2 - X） = KA -二 KAt - 匕）伽三）qm2Cp2lnTH2= 115W /m2.K1新工況：結(jié)垢之后，冷卻水出口溫度降低至 26C, t = - （i i2 ）= 23 c 相差2c,比熱可認為不變，口 m2。p2 T J2KIn 二 66

7、.7W / m .KAT -t 2因不計溫度變化所引起的水物性變化對水側(cè)局部傳熱系數(shù)a水的影響以及蒸汽冷凝量的變化對a蒸汽的影響，貝U：R;R 二說-說二爲 -二 6.3 10'm2.K/W2、一臥式列管冷凝器，鋼質(zhì)換熱管長為 3m,直徑為25>2mm。水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流 過，并從17C被加熱到37C。流量為1.25kg/s溫度為72C烴的飽和蒸氣在管外冷凝成同溫 度的液體。烴蒸氣的冷凝潛熱為 315kJ/kg。已測得：蒸氣冷凝傳熱系數(shù)：0=800W/（m2 C），管 內(nèi)側(cè)熱阻為外側(cè)的40%，污垢熱阻又為管內(nèi)側(cè)熱阻的70%，試核算：（1）換熱器每程提供的 傳熱面積（外

8、表面為基準）；（2）換熱管的總根數(shù)；（3）換熱器的管程數(shù)。計算時可忽略管 壁熱阻及熱損失，水的比熱為 4.18kJ/（kgC）解： （1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準），S1 ；由題意知，水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，欲求 S1,需先知道每程的管子數(shù)，每程的管 子數(shù)等于所需冷卻水的總流量與單管內(nèi)水的流量之比。兩流體交換的熱量為：Q =Whrh =1.25 315 =394 kw又Q 二 WcCpc（t2 7）， Cpc =4.18 kJ / kg C，Q3944.713 kg / sC pc （t2 t4.18 （37 -17 ）單管內(nèi)水的流量為：'- 2 2Wc1d u = 0.7850.0210.7 1000 = 0.2423 kg / s4每程所需管子數(shù)為：Wc4.713n<,19.5Wc1 0.2423取每程管子數(shù)為20,則每程所能提供的傳熱外表面積為:2S1 二 d o ln 1= 0.025203 二一 4.71m由題給數(shù)據(jù),換熱管的總根數(shù);由所需的總傳熱面積可求取換熱管的總根數(shù)1）:-o1）800Ati - .出 （72 一17） -（72 - 37）-44.25 C.這72 -17In In.譏27237則任務(wù)所需的傳熱外