化工基礎(chǔ)第四章習(xí)題課概要

1、化工基礎(chǔ)第四章習(xí)題課概要1.重點(diǎn)內(nèi)容1熱傳導(dǎo)速率方程及其應(yīng)用單層、多層平壁熱傳導(dǎo)速率方程，單層、多層圓筒壁熱傳導(dǎo)速率方程及其應(yīng)用；2對流傳熱系數(shù)的影響因素3傳熱過程的計算4總傳熱速率方程和總傳熱系數(shù)的計算；小 結(jié)1總傳熱速率方程；2因次分析法在建立對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用；影響對流傳熱系數(shù)的因素及不同情況下的幾種準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式；3傳熱單元數(shù)法的概念及工程的應(yīng)用操作型的傳熱計算4換熱器的構(gòu)造型式和強(qiáng)化途徑。一、傳熱的根本方式 1、傳導(dǎo)傳熱 2、對流傳熱 3、輻射傳熱二、傳熱計算一傳導(dǎo)傳熱 1、傅立葉定律金屬 液體 氣體2、平壁熱傳導(dǎo)單層多層3、圓筒壁熱傳導(dǎo)單層多層T=T1Tn+1二對流傳熱1、牛頓冷

2、卻定律2、外表傳熱系數(shù)h的計算直管內(nèi)強(qiáng)迫對流湍流層流過渡流液體的沸騰三間壁式熱交換的計算1.傳熱總方程2.傳熱系數(shù)K單層平面壁單層圓筒壁面四、對數(shù)平均溫差tm的計算對數(shù)平均溫差五、傳熱面積A的計算一、填空(1) 用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于 側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于 側(cè)流體的溫度值。(2) 熱傳導(dǎo)的根本定律是 。間壁換熱器中總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近于熱阻 大、小一側(cè)的h值。間壁換熱器管壁溫度tW接近于h值 大、小一側(cè)的流體溫度。(3)由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中，所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，那么該壁面的熱阻愈 ，其兩側(cè)的溫差愈 。(4)在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在 ，

3、減少熱阻的最有效措施是 。習(xí) 題一、填空(1) 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(dǎo)的根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。(3)由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中，所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，那么該壁面的熱阻愈小，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)或熱邊界層內(nèi)，減少熱阻的最有效措施是 進(jìn)步流體湍動程度。，6) 在大容積沸騰時液體沸騰曲線包括 、 和 三個階段。實(shí)際操作應(yīng)控制在 。在這一階

4、段內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著溫度差的增加而 。(7) 傳熱的根本方式有 、 和 三種。熱傳導(dǎo)的根本定律是其表達(dá)式為dQ= 。(8) 導(dǎo)熱系數(shù)的單位為 ，對流傳熱系數(shù)的單位為 ，總傳熱系數(shù)的單位為 。(6) 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(shí)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。(7) 傳熱的根本方式有傳導(dǎo)、對流和輻射三種。熱傳導(dǎo)的根本定律是傅立葉定律其表達(dá)式為dQ=-dAdt/d 。(8) 導(dǎo)熱系數(shù)的單位為W/m ，對流傳熱系數(shù)的單位為W/m2，總傳熱系數(shù)的單位為W/m2。1熱傳遞的根本方式是：傳導(dǎo)、 、輻射。 A 對流；B 流動；

5、C 傳遞；D 透熱2物體各局部之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而引起的熱量傳遞稱為 。 A 熱傳導(dǎo)；B 熱傳遞；C 熱放射；D 熱流動。 3物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的順序是： 。 A金屬一般固體液體氣體；B金屬液體一般固體氣體； C金屬氣體液體一般固體；D金屬液體氣體一般固體。 A、 A、 A、二、選擇4在管殼式換熱器中，不干凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，因為管內(nèi) 。A 清洗比較方便；B 流速較快；C 流通面積?。籇 易于傳熱。 5在管殼式換熱器中，被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用， 。 A 以增強(qiáng)冷卻效果； B 以免流速過快； C 以免流通面積過??； D 以免傳熱

6、過多。 6有一套管換熱器，環(huán)隙中有的蒸氣冷凝，管內(nèi)的空氣從20被加熱到50，管壁溫度應(yīng)接近。A 20；B 50；。 A、 A、D三、簡答 1熱傳遞有哪幾種根本方式？ 熱傳導(dǎo)、對流、輻射。 2各種傳熱方式相比較，熱傳導(dǎo)的主要特點(diǎn)是什么？ 在熱傳導(dǎo)中，物體各局部之間不發(fā)生相對位移。 3各種傳熱方式相比較，對流的主要特點(diǎn)是什么？ 對流僅發(fā)生在流體中，流體各局部之間發(fā)生相對位移。 4流體與固體壁面間對流傳熱的熱阻主要集中在何處？ 熱阻主要集中在緊挨固體壁面處的層流底層內(nèi)。 5強(qiáng)化對流傳熱的主要途徑是什么？ 進(jìn)步流體的湍動程度，減小層流底層的厚度。 6在一套管換熱器中，假設(shè)兩流體的進(jìn)、出口溫度不變，應(yīng)選

7、擇并流換熱還是逆流換熱？為什么？ 應(yīng)選擇逆流換熱，因為此時的對數(shù)平均溫差較大，可以節(jié)省換熱面積。 7在設(shè)計換熱器時，如何安排不干凈和易結(jié)垢的流體的流徑管內(nèi)或是管間？簡述理由。 走管內(nèi)，因為管內(nèi)清洗比較方便。 四計算：1.在一間壁式換熱器中，用裂化渣油來加熱原油。裂化渣油的初溫為300, 終溫為200，原油的初溫為25，終溫為150, 分別求出并流與逆流操作時的對數(shù)平均溫度差。 解：1并流 t1 = 300-25 = 275, t2 = 200-150 = 50 tm 2逆流 t1 = 300-150 = 150, t2 = 200-25 = 175 tm 2一套管式換熱器管內(nèi)流體的對流傳熱系數(shù)

8、i = 20 W/m2，管間流體的對流傳熱系數(shù)0 = 350 W/m2。假設(shè)將管內(nèi)和管間兩種流體的對流傳熱系數(shù)分別進(jìn)步一倍，總傳熱系數(shù)K分別相應(yīng)增加多少？管壁熱阻及污垢熱阻可忽略不計，管壁厚度按薄壁管處理 解：原流動情況 m2/W K=18.92 W/ m2 1管內(nèi)對流傳熱系數(shù)增加一倍 = 220= 40 W/ m2 K=35.9 W/ m2 /18.92 = 89.75% 2管外對流傳熱系數(shù)增加一倍 = 2350 = 700 W/ m2 K = 19.44 W/ m2 /18.92 = 2.75%3.在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分別為20和110。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分別為45和40，使用一年后，由于污垢熱阻的影響，在冷熱流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38，試求：1空氣出口溫度為多少？2總傳熱系數(shù)為原來的多少倍？3假設(shè)使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？水空氣4冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？解?使用初期 使用一年后 110 40 110 45 20 38 201空氣出口溫度題意可得：使用初期 使用一年后 兩式相比得： 那么： = 59.62總傳熱系數(shù) 3冷熱流體的出口溫度 一年后： 兩式相比得： 又因 4冷卻水流量加大后：4.有一換