化工原理练习题传热部分.doc

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1、一填空(1)在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。(2)热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大（大、小）一侧的a值。间壁换热器管壁温度tW接近于a值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小。(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在

2、滞离层内（或热边界层内），减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。(6)厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数l1R2>R3，各层导热速率Q1=Q2=Q3。(7)在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾三个阶段。实际操作应控制在泡核沸腾。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而增加。(8)传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。热传导的基本定律是___傅立叶定律_其表达式为___dQ=-___。二、选择4对流传热系数关联式中普兰特准数是表

3、示C的准数。A对流传热B流动状态C物性影响D自然对流影响5在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B＿在工程上可行。A提高蒸气流速B提高空气流速C采用过热蒸气以提高蒸气温度D在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积三、计算1一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为f25×2mm。水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数a0=800W/(m2·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，

4、污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。[计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg·℃)]解：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S1；由题意知，水以0.7m/s的流速在管内流过，欲求S1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。两流体交换的热量为：又，，则单管内水的流量为：每程所需管子数为：取每程管子数为20，则每程所能提供的传热外表面积为：(2)换热管的总根数；由所需的总传热

5、面积可求取换热管的总根数。由题给数据，则任务所需的传热外表面积为：换热管总根数为：取(2)换热器的管程数。由题意管程数为：2在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（a水>>a空气）（4）冷却水流

6、量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？解：使用初期使用一年后110℃40℃110℃45℃20℃38℃20℃（1）空气出口温度题意可得：使用初期（1）使用一年后（2）两式相比（2）/（1），得则：=59.6℃（2）总传热系数方程(2)式/(1)式，得：故（3）冷热流体的出口温度一年后（3）（4）方程（4）式/（3），得：整理前半式的方程（5）又因，，故由等比定理则整理得，（6）联立（5）和（6），可得：，（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？则3有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：为生垢液

7、体升温，，。(1)在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1：2。问：a那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；b清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？(2)在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析）。注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。解：(1)a垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取决于热阻大的一方。管程宜走生垢液体，便于清洗，便于增大流速，

8、可能减少垢层沉积在管子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。b维持不变时：清