传热部分习题答案
传热部分习题答案
1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示，用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f
,壁管温度f w
T
T <。试分析热电偶结点的换热方式。 解：具有管道内流体对节点的对流换热，沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射
1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/
2
，壁面厚δ＝2.5mm ，
)./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/2。设传热壁可以看成平壁，试计算各
个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手 解：
;010526.0111==
h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ;
10724.1580011423-?===h R
则λδ++=
21111
h h K ＝
)./(2
K m W ，应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm 的灰，)./(116.0K m W =λ;水侧结了一层厚为1mm 的水垢)./(15.1K m W =λ。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少
*
解：由题意得
5800115.1001.05.460025.0116.0002.09511
111
2
3322111++++=
++++=
h h K λδλδλδ
＝
)./(2
K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃及
-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。
解：
λδA Ah A h T
+
+?=
Φ2111
＝
-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为2
m ，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按
)./(2K m W 及)./(2K m W 计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小
时需带走的热量。 解：由题意得
332211212
111λδλδλδ++++-?
=Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11)
2(30?+
+++--
＝ *
×3600＝
-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且B A δδ2=(见附图)。已知
)./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃，内壁面的总表面传
热系数)./(501K m W h =。为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度
=
2f t 25℃，外表面
总传热系数
)./(5.92
2K m W h =。 解：热损失为()()
22111f f B
B
A A fw
f t t h t t h t t q -+-=+-=
λδλδ
又
50
=fw t ℃；B A δδ=
联立得m m B A 039.0;078.0==δδ
2-18 在一根外径为100mm 的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为
)./(K m W ，另一种为)./(K m W ，两种材料的厚度都取为75mm ，试比较把导热系数小的
材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。 解：将导热系数小的材料紧贴壁管
()19.19227550757550ln 2507550ln 212121t t l l l t t -=
???
??++++??? ??+-=
Φππλλπ
将导热系数大的材料紧贴壁管则
()()47
.1526.1ln 5.2ln 2211
221t t l t t l -=+
-=
Φ'πλλπ 。
故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。
若为平壁，则平壁
22
112
1λδλδ+-=
t t q
由于21δδδ==所以不存在此问题。
2-31 试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量大小：凸面锥台，圆柱，凹面锥台。比较的条件是211,,t t d 及导热系数均相同。三种形状物体的直径与x 轴的关系可统一为
n ax d =，其中a 及n 值如下：
凸面锥台 柱体 凹面锥台 a 2
/1m 0.08m 2
/1-m
n
mm x mm x 125,2521==。
解：对于变截面导热
()
?
-=
Φ2
1
21x x x
A dx t t λ
凸面锥台 ?
2
1
x x X A dx ＝21223204
821-+=+?m dx x a n x x n π 、
柱体
?2
1x x X A dx ＝212
35.320421--=?m
dx x a x x π
凹面锥台 ?
2
1
x x X A dx ＝()24223.263242016
21-=??m dx x x x π
由上分析得
213Φ>Φ>Φ
2-44 一半径为
r 的实心圆柱，内热源为
)1()(0Ar r +Φ=Φ
，
0Φ
,A 为常数。在
r r =处
t t =。试导出圆柱体中的温度分布。
解： 0
1=Φ+??? ??????
r t r r r λ (1)
r=0,0=dx dt (2) 0
0,t t r r == (3)
三式联立最终可解得
()()[]
3302200436t r r A r r q t +-+-Φ=
2-51 在温度为260℃的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm ，高H=150mm 。该柱体表面受温度
=
f t 16℃的气流冷却，表面传热系数h=15
)./(2
K m W 。肋端绝热。试计
算该柱体的对流散热量。如果把柱体的长度增加一倍，其他条件不变，柱体的对流散热量是否也增加了一倍从充分利用金属的观点来看，是采用一个长的肋好还是采用两个长度为其一半的较短的肋好 （
解：02
2=Φ+λ dx t d
又()c
c s A t t hp dx A ∞-=Φ-=Φ
所以得
()
mH mth Q A c 0λ-=Φ
代入数据查表得，W 1
.40=Φ 当其他条件不变时W H H 9.66,2=Φ'
='
由上述结果可知长度增加一倍而散热量没有增加一倍，因此从充分利用金属的观点，采用长度为其一半的较短的肋较好。
2-53 过热蒸气在外径为127mm 的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。已知套管外径d=15mm ，壁厚δ＝0.9mm ，导热系数=λ)./(K m W 。蒸气与套管间的表面传热系
数h=105)./(2
K m W 。
为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的％，试确定套管应有的长度。
解：按题意应使
(),1006.01%6.000==≤mh h h θθθθ，
()7.166=mh ch ，查附录得：[]81.5)7.166(==ch arc mh ，
m H A hU
m 119.075.4881
.575.48109.01.491053
==∴=??≡=
-，τ
λ。
、
2-76 刚采摘下来的水果，由于其体内葡萄糖的分解而具有“呼吸”作用，结果会在其表面析出C 2O ,水蒸气，并在体内产生热量。设在通风的仓库中苹果以如附图所示的方式堆放，并有5℃的空气以0.6m/s 的流速吹过。苹果每天的发热量为4000J/kg 。苹果的密度
3/840m kg =ρ，导热系数λ＝)./(K m W ；空气与苹果间的表面传热系数h=6
)./(2
K m W 。试计算稳态下苹果表面及中心的温度。每个苹果可按直径为80mm 的圆球处理。
解：利用有内热源的一维球坐标方程：0122=Φ+??? ?????? r t r r r λ
λ/22Φ-=??? ?? r dr dt r dr d ，13
23c r dr dt r +Φ-=λ，213r c r dr
dt +Φ-=λ ， 2
126c r c r t +-+Φ-=λ
边界条件为：()
∞-=-==??=t t h dr dt R r r t r λ；，00。
为满足第一边界条件，1c 必须为0。
代入第二条件：
?
?????-???? ??+Φ-=??? ??Φ-∞t c r h r 226/3λλ ，即： ??????-???? ??+Φ-=Φ∞t c r h r 22/63λ ，由此得：∞
+Φ+Φ=t R h R c λ6322 ，
温度分布为：()()
m
t r R h R r t +-Φ+Φ=2263λ ，
由此得：当R r =时，∞+Φ=h h R t s 3 ；当r=0时，∞
+Φ+Φ=t R h R t λ6320 。
~
s t 也可由稳态热平衡得出：()∞
-=??? ??Φt t h R R s 23434ππ ，由此得：∞+Φ=t h R t s 3 ，
()32
3539.388.102400036002410190.140004000m W s m J s m J day m J ==???=Φ-＝ ，
()
℃℃℃℃℃09.5086.056304.09.385352
3=+=??+=Φ+=K m W m m W h R t s ，
℃
℃
℃11.502.009.55.0604.09.3809.563520=+=??+=Φ+Φ+=λR h R t 。
2-78 为了估算人体的肌肉由于运动而引起的温升，可把肌肉看成是半径为2cm 的长圆柱体。
肌肉运动产生的热量相当于内热源，设3
/5650m W =Φ
。肌肉表面维持在37℃。过程处于稳态，试估算由于肌肉运动所造成的最大温升。肌肉的导热系数为
)./(2
K m W 。
解：如右图所示，一维稳态导热方程r dr dt r dr d dr dt r dr d r Φ
-=??? ??=Φ+??? ?? λλ,01，
2
12112ln 422c r c r t r c r dr dt c r dr dt r ++Φ
-=+Φ-=+Φ-=λλλλλ ，，。
w
w w t R c c R t t t R r c dr dt r +Φ
=+Φ-====∴==λλ4400022221 ，，，；，，， ()w
t r R R t r t +-Φ=Φ
++Φ-=∴∞λλλ4442222 ，最大温度发生在r=0处，
℃
35.142.0402.05650422max 0=??=Φ
=?=-λR t t t w 。
·
3－3 假设把汽轮机的汽缸壁及其外的绝热层近似地看成是两块整密接触的无限大平板（绝热层厚度大于汽缸壁）。试定性地画出汽缸机从冷态启动（即整个汽轮机均与环境处于热平衡）后，缸壁及绝热层中的温度分布随时间的变化。 解：
3－4 在一内部流动的对流换热试验中（见附图），用电阻加热器产生热量加热量管道内的流体，电加热功率为常数，管道可以当作平壁对待。试画出在非稳态加热过程中系统中的温度分布随时间的变化（包括电阻加热器，管壁及被加热的管内流体）。画出典型的四个时刻；初始状态（未开始加热时），稳定状态及两个中间状态。 解：如图所示：
3－6 一初始温度为t 0的物体，被置于室温为t ∞的房间中。物体表面的发射率为ε，表面与空气间的换热系数为h 。物体的体集积为V ，参数与换热的面积为A ，比热容和密度分别为c 及ρ。物体的内热阻可忽略不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。 解：由题意知，固体温度始终均匀一致，所以可按集总热容系统处理 固体通过热辐射散到周围的热量为：
)(4
41∞-=T T A q σ ·
固体通过对流散到周围的热量为：
)(2∞-=T T hA q
固体散出的总热量等于其焓的减小
τρd d cv
q q t
-=+21即
τρσd d cv
T T hA T T A t -=-+-∞∞)()(44
3－11 一根裸露的长导线处于温度为t 的空气中，试导出当导线通以恒定电流I 后导线温度变化的微分方程式。设导线同一截面上的温度是均匀的，导线的周长为P ，截面积为Ac 比热容为c ，密度为ρ电阻率为e ρ，与环境的表面传热系数为h ，长度方向的温度变化略而不
计。若以知导线的质量为)/(460/45.3K kg J ，c m g ?=，电阻值为
m /1063.32
Ω?-，电流为8A ，试确定导线刚通电瞬间的温升率。
./46.1460
1
1045.311063.388111r r d ,0,
0,0,r d ,t ),()(32222222c s K c A A l c A I d t t t t c A hP c A I d t A rdx
I t t hPdx d dt c
dx A dx c c =??????=????===-==-==-=-==-+--∞∞∞∞ρρτθθθτρθ
ρτθθτρττττ
则有：
在通电的初始瞬间，可得：令作热平衡，可得：度解：对导线的任意段长
3－18 直径为1mm 的金属丝置于温度为250C 的恒温槽中，其电阻值为m /01.0Ω。设电阻强度为120A 的电流突然经过此导线并保持不变，导线表面与油之间的表面传热系数为
)/(5502K m W ?，问当导线温度稳定后其值为多少从通电开始瞬间到导线温度与稳定时之
值相差10C 所需的时间为多少设表面传热系数保持为常数，导线的
)/(W 25/0008)/(5003K m m kg k kg J c ?=?=＝、、λρ。
一维非稳态导热
解：（1）稳定过程热平衡：
R I t t D h w 2
)(=-∞π '
C
t Dh R
I t w 024.108=∞+=π
（1） 可采用集总参数法：令∞-=t t θ，由热平衡
???
?
?===+=Φ?
0,00θτθτθρhA d d cV v
解齐次方程
)ex p(0τρθθτθρcV hA
C hA d d cV
-=?=+
方程的解为：
)exp(1τρθcV hA
C hA v +Θ=
?
，由o ==θτ,0得
s hA C v
04.81＝，代入数据得τ?
Θ-
=
（a ） 无限大平板
（b ） 3-25 有一航天器，重返大气层试壳体表面温度为10000C ，随即落入温度为50C 的
海洋中，设海水与壳体表面间的传热系数为
)/(13512
K m W ?，试问此航天器落入海洋后5min 时表面温度是多少壳体壁面中最高温度是多少壳体厚mm 50=δ，
)/(8.56k m W ?=λ，s m /1013.426-?=α，其内侧可认为是绝热的。
（c ）
解：496.005.03001013.4,0.105.011358.5612620=??===?==-δτδλa F h Bi
（d ）
由图3-6查得8.00=θθm ，由图3-7查得52.065.08.0,65.00=?=?∴=m
l m m l θθ
θθθθ
（e ） ~
（f ）
C t C t t t t m n n m 0052299552.05,801)51000(8.05)(8.0=?+==-?+=-+=∞
（g ）
（h ） 3－26 厚8mm 的瓷砖被堆放在室外货场上，并与－150C 的环境处于热平衡。此后
把它们搬入250C 的室内。为了加速升温过程，每快瓷砖被分散地搁在墙旁，设此
时瓷砖两面与室内环境地表面传热系数为
)/(4.42
K m W ?。为防止瓷砖脆裂，需待其温度上升到100C 以上才可操作，问需多少时间已知瓷砖地s m /105.72
7-?=α，
)/(1.1k m W ?=λ。如瓷砖厚度增加一倍，其它条件不变，问等待时间又为多长
（i ）
解：
.5.62004.04.41
.11,375.0,
402515,1525100000=?==-=--=-=-=Bi C C m m θθθθ
（j ）
由图3-6查得
（k ）
m in
3.211280105.700
4.060.607
2
2
00==??==∴=-s a F F δτ
（l ）
厚度加倍后，
（m ） m in 442645105.7008.031,31,25.31172
200==??==∴==-s a F F Bi δτ查得
（n ） 3-54、已知：一正方形人造木块，边长为0.1m ，
,/810),/(65.03
m kg K m W =?=ρλ （o ） ),/(2550K kg J c ?=初温为25C ?，
),/(5.6,4252
K m W h C t ?=?=∞经过4小时50分
（p ） （
（q ） 24秒后，木块局部地区开始着火。 （r ） 求：此种材料的着火温度。
（s ） 解：木块温度最高处位在角顶，这是三块无限大平板相交处。
（t ）
.
411)42525(0353.0425)(0353.0t 0.0353
0.328.
328.041.08.0,4.06-319.205.01742410147.3,/10147.3255081065.0,
8.07-3;1.05.065.005
.05.6i 03
300
s 0
m s 0s 0m 2
722
7s C t t t R a F s m c a h B m o m
?=-?+=-+=∴===Θ=?====??==?=?===>=?=
=
∞∞--角顶温度：，）（角顶处无量纲温度：查得由图；
查得由图θθθθθθθθθθ
τρλθθλ
δ
（u ）
3-55、已知：一易拉罐饮料，初温为
C ?30，物性可按水处理，罐的直径为50mm ，高为120mm ，
（v ）
罐壳的热阻可以忽略，罐中的饮料的自然对流可以忽略。C t ?=∞5，
)./(102
K m W h ?= （w ）
求：饮料到达
C ?10所需的时间。
（x ）
解：物性按C ?=+20210
30计，则有
.
4.2,417.0599.002
5.010,0.1,002.1599.00
6.010,/103.14),/(599.01
128==?====?==?=?=---c i c i i i B hR B B h B s m a K m W λλδλ
（y ）
，
对平板：9980.1)1(2575.01010.1)1(,7580.0)1.002
9188.04022.0()(.
,2.0255,5510,25530 1.0024271.011210
000
2
1=-+=-+==+=+
====?=-=?=-=?-----e e b a A Bi b a Ae C C cBi F μθθ
θθθθμ
（z ）
，
对柱体：9530.1)1(8775.04200.1)1(,2458.0)0.417
3494.07001.0()(.,2.0255,
5510,25530417.04238.01
1c 210
000
2
1=-+=-+==+=+
====?=-=?=-=?-----e e b a A Bi b a Ae C C c cBi F μθθθθθθμ
（aa ） )
（bb ）
.
27.265.8162)103.14/(06.0324.0,
324.0,5071.57856.1,1660.02046
.12
.0,2046.1)()(,76.5000625.00036
.0.000625.0025.0,0036.006.0,,82003071.50
m 0m 0m 00022222
02000
h s F F e e F F F R R
a F a F F F
c ==??==-=-=====?======
=
--τθθθθθθδτδτ
ρρρρρρττττ于是有：
（cc ）
（dd ） 4-8、一个二维物体的竖直表面收液体自然对流冷却，为考虑局部表面传热系数的影响，表面传热系数采用25
.11)(t t c h -=来表示。试列出附图所示的稳态无内热源物体边界节点（M,n ）的温度方程，并对如何求解这一方程提出你的看法。设网格均分。
：利用热平衡法： （ee ）
()()
0.25
M n f M n f
h c t t t
t =--，，，
（ff ） 将h 写为()()
0.25
M n f M n f
h c t t t
t =--，，，其中M n t
，为上一次迭代值，则方程即可
线性化。
（gg ）
5-3、已知：如图，流体在两平行平板间作层流充分发展对流换热。 求：画出下列三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：（1）
21w w q q =；
（2）
212w w q q =；（3）01
=w q 。
】
解：如下图形：
5-9、已知：20℃的水以2m/s 的流速平行地流过一块平板，边界层内的流速为三次多项式分布。
求：计算离开平板前缘10cm 及20cm 处的流动边界层厚度及两截面上边界层内流体的质量流量（以垂直于流动方向的单位宽度计）。
解：20℃的水 s m v /10006.12
6-?= s m u /2=
（1）x=10cm=0.1m
61000.101
.02Re -∞??==
v x u x = 小于过渡雷诺数x Re .
按（5—22）
m
u vx 36100406.121
.010006.164.464.4--∞?=??==δ
设3)(2123δδy y u u y
?-?=
∞
y
y y y d y
y u d u u u ud u u ud m ])(2123[3000
δδρρρρδδδδ
?-?====???
?∞∞∞∞
=]843[)](8143[0342δδρδδρδ-=-?∞∞u y y u =?δ85?= 2
/m kg
…
（2）x=20cm=0.2m
610006.102
.02Re -??=
x = （为尽流）
3
61047.1202
.010006.164.464.4--∞?=??==u vx δ m
834.185
22.9980=??==?δρδy x d u m 2
/m kg
6－1 、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C 的空气来模拟实物中平均温度为
2000C 空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s ，问模型中的流速应为若干若模型中的平均表面传热系数为195W/(m 2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值
用价值的。这样的模化试验是有实分相近
数并不严格相等，但十型与流体的上述模化试验，虽然模得：又
由
：：时的物性参数为：
和空气在应相等实物中的根据相似理论，模型与解：Pr )
/(99.3659
.293
.381195))((/85.2003.6885.3406
.15))((680.0Pr ,/1093.3,/1085.34200703.0Pr ,/1059.2,/1006.15C 2020020Re 2122122
1222112
2
211222262121261K m W l l h h Nu Nu s
m u l l u l u l u K m W s m C K m W s m C C l l l
?=??====??==?=
=??=?=?=??=?=???----λλννννλνλν
6－14、已知：Pa 5
10013.1?下的空气在内径为76mm 的直管内流动，入口温度为65℃，
入口体积流量为s m /022.03
，管壁的平均温度为180℃。
求：管子多长才能使空气加热到115℃。
解：定性温度
902115
65=+=
f t ℃，相应的物性值为：3
/972.0m kg =ρ
()()()690
.0Pr ,/105.21,/1013.3,/009.162=??=??=?=--s m kg K m W K kg kJ c p μλ 在入口温度下，3
/0045.1m kg =ρ，故进口质量流量：
s kg m kg s m m
/10298.2/0045.1/022.0233-?=?= ， 》
4
6
210179065.21076.01416.31010298.244Re >=?????==-μπd m ，先按60/>d l 计， ()
K
m W h Nu ?=?=
=??=24.08.00/62.20076
.00313
.008.50,08.5069.017906023.0 空气在115 ℃时，
()
K kg kJ c p ?=/009.1，65℃时，
()
K kg kJ c p ?=/007.1。
故加热空气所需热量为：
()(
)W t c t c m p p 3.11626510007.111510009.102298.033'
'""=??-???=-=Φ 采用教材P165上所给的大温差修正关系式：
885
.04533631802739027353
.053
.053
.0=??
? ??=??
? ??++=???
? ??=w f
t T
T c 。
所需管长：
()()
m
t t dh l f w 96.290180885.062.20076.01416.33
.1162==????=-Φ=
π
606.38076.0/96.2/<==d l ，需进行短管修正。采用式（5-64）的关系式：
()
0775.1/17
.0=+=l d c f ，∴所需管长为=2.75m 。
6-19、已知：水以1.2m/s 平均速度流入内径为20mm 的长直管。（1）管子壁温为75℃，水从20℃加热到70℃；（2）管子壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃。 )
求：两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。
解：s m w /2.1= m d 020.0=
（1）45)7020(21
=+?=
f t ℃ 17.3950610675.002.02.1Re 6
=??==-v ud f
0.80.40.80.40.023Re Pr 0.02339506.17 3.952189.05
f f f Nu ==??=
)/(77.606302.010
15.6405.1922
k m W d N h u m ?=??=?=
-λ
（2）
896.164925.317.39506023.0023.03
.08.03.08.0=??==r e u P R N )
/(05.528902.01015.64896.16422
k m W h m ?=??=-
因为加热，近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低，流体粘度增加，对传热有减弱作用。
6-25、已知：冷空气温度为0℃，以6m/s 的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为m m 11?，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为20℃。
￥
求：由于对流散热而散失的热量。
解：
10220
0=+=
f t ℃
10℃空气的物性
705.0Pr ,1051.2,1016.142
6=?=?=--λγ 56
1023728.41016.140
.16Re ?=??=
=
-γ
ul
x
68.384Pr Re 664.03
12
1
==Nu
)
(655.90.11051.268.38422k m w h ?=??=-
2
0.111m s =?=
w t t s h w 1.193)020(655.9)(0=-?=-?=Φ
6-30、已知：如图，一个空气加热器系由宽20mm 的薄电阻带沿空气流动方向并行排列组成，其表面平整光滑。每条电阻带在垂直于流动方向上的长度为200mm ，且各自单独通电加热。假设在稳定运行过程中每条电阻带的温度都相等。从第一条电阻带的功率表中读出功率为80W 。其它热损失不计，流动为层流。
求：第10条、第20条电阻带的功率表读数各位多少。 ，
解：按空气外掠平板层流对流换热处理。
第n 条加热带与第一条带的功率之比1n /Q Q 可以表示为：()
1
1111/Q Q Q Q Q n n n ----=
其中
()()()t
h A Q t h A Q n n n n n n ?=?=---------111111111,，
故有：()()()()
1
1111111111111h h n nh h A h A h A Q Q n n n n n n n -----------=
-=
5
.05
.0333.0333.05.0Pr 664.0Pr 664.0L u uL L h ???
??=??? ??=ννλ，
代入得：()()()[]
{}()
()
5
.05.05
.05/05.01
111--=??---?=---n n L L n n L n n Q Q n ，
对
()1623.011010,
105
.05.01
10=--==Q Q n ，
对()1132.012020,
205
.05.01
20=--==Q Q n ，
W Q W Q 1.906.91132.080,1398.121632.0802010?=?=?=?=∴。
7-17为了强化竖管外的蒸汽凝结换热，有时可采用如附图所示的凝结液泄出罩。设在高l 的竖管外，等间距地布置n 个泄出罩，且加罩前与加罩后管壁温度及其他条件都保持不变。试导出加罩后全管的平均表面传热系数与未加罩时的平均表面传热系数间的关系式。
*
如果希望把表面传热系数提高2倍，应加多少个罩如果l ／d ＝100，为使竖管的平均表面传热系数与水平管一样，需加多少个罩
解：设加罩前平均表面传热系数为0h ，加罩后为n h
，则有：
0h ～41
)/1(L ，n h ～[]{}41
)1/(/1+n L ，
则
[]{}4
1
4
1
4
1
)
1()/1()1/(/1+=+=n L n L h h n ，
与欲使20=h h n
，应有15116,161,2)1(41
=-==+=+n n n ，
设需把直管等分为几段才能使全管平均换热系数与水平管一样，
则有：
4
1
3
2
725.0?????????t d r g l l l μλρ＝()4
13
2
/10013.1????
?????t n d r g l l l μλρ，即：41)
100(13.1725.0n =， 17
9.16)13.1725.0(1004
≈==n 段，即共需17-1＝16各泄出罩。
7-22直径为5cm 的电加热铜棒被用来产生压力为的饱和水蒸汽,铜棒表面温度高于饱和温度
5℃，问需要多长的铜棒才能维持90kg ／h 的产汽率 ）
解：再×105Pa 的压力下，水的物性参数为：
)
/(4287K kg J c pl ?=，kg J r /101.21443
?=，3/1.926m kg l =ρ，3/967.1m kg v =ρ，
m N /102.5074-?=γ，)/(101.2016s m kg t ??=-η，013.0=wv c ，26.1Pr =f ，于是有：
33
.04
6
63967.11.9268.910
2.50710144.2101.20101
3.026.1101.214454287??
?
????
?-????????--）（＝q
，由此
解得：q ＝40770W/m 2，不考虑从过冷水加热到饱和水所需消耗的热量，把20kg 饱和水变成
饱和蒸汽所需的热量为20××103，因而加热棒之长为：m
37.84077005.01416.33600
/101.2144203＝????。
7-24、一台电热锅妒，用功率为8kw 的电热器来产生压力为的饱和水蒸汽。 电热丝置于两
根长为1.85m 、外径为15mm 的钢管内(经机械抛光后的不锈钢管)，而该两根钢管置于水内。设所加入的电功率均用来产生蒸汽，试计算不锈钢管壁面温度的最高值。钢管壁厚1.5mm ，导热系数为10w ／(m ·K)。 解：由已知条件可得，热流密度2
/45882015.085.11416.328000
m W q =???=
，
在×105Pa 压力下：
3/951m kg l =ρ，3/8265.0m kg v =ρ，)/(4233K kg J c pl ?=，kg J r /103.26913?=，
m N /105694-?=γ，)/(102596s m kg t ??=-η，)/(685.0K m W l ?=λ，60.1Pr =f 。
代入式（6-17）有：
33
.04
3
63
8265.09518.910
569103.26911025945882
0132.0423360.1103.2691??
?
????
?-?????????=?--）（t t ?＝7.37℃，4.12737.7120=+=∴w
t ℃。
不锈钢管内的热量都是通过内壁面导出的，导热温差：
：
68.7)85.1101416.32/()12/15ln(4000)2/()/ln(12=???=Φ=?l d d t πλ℃。
最高壁温位于内壁面上，其值为＋＝℃。
8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。
解：可见光波长范围是～m μ
4
0100?
??
??=T C E b ＝64200 W/2m
可见光所占份额
()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F
8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。板背面可以认为是绝热的，向阳面
得到的太阳投入辐射G=1300W/2
m 。该表面的光谱发射率为：m μλ20≤≤时();5.0=λε
m μλ2>时()2.0=λε。试确定当该板表面温度处于稳态时的温度值。为简化计算，设太阳的辐射能均集中在0～2m μ之内。
解：由
4
100?
?? ??=T C G ε <
得T=463K
8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm 的圆，辐射力2
5/1072.3m W E b ?=。
一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m ，处，该热流计吸收热量的面积为
510-?2m 。问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少
解：
2
5/10185.1m W E
L b b ?==λ
W
A L r A b c 2.37.104.65
2
=?==
Ω-
8-8、试确定一个电功率为100W 的电灯泡发光效率。假设该灯泡的钨丝可看成是2900K 的黑体，其几何形状为mm mm 52?的矩形薄片。
解：
4
0100?
??
??=T C E b 可见光的波长范围～m μ
则K m T K m T .2204;.110221μλμλ== 由表可近似取
()()19
.10;092.076.0038.00==--b b F F
在可见光范围内的能量为()%
094.019.101004
0-????
??=?E T C
《
发光效率
%09.10=E ?E
=
η
8-17一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示，试：
（1） 计算此时的辐射力；
（2） 计算此时法线方向的定向辐射强度，及与法线成600
角处的定向辐射强度。
解
：
（
1）
W
d E d E d E E 125020
15
15
10
10
5
=++=???λλλλλλ
()()ΩΦ=
d dA d L θθθcos
（2）
()()str m W L ./3980,02==θ
()()str m W L ,/91960;6020==θ
8-18、暖房的升温作用可以从玻璃的光谱透比变化特性解释。有一块厚为3mm 的玻璃，经测定，其对波长为～m μ的辐射能的穿透比为，而对其他波长的辐射能可以完全不穿透。试
据此计算温度为5800K 的黑体辐射及温度为300K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比。
解：T=5800K,14500,17402211==T T λλ （ 由表查得
()()29
.96,862.25.203.00==--b b F F
()%84%862.229.969.01=-?=τ
同理%02.02=τ
8-21、温度为310K 的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如附图所示。试分析，在计算与太阳能的交换时，哪些表面可以作为灰体处理为什么
解：太阳辐射能的绝大部分集中在2um 以下的区域，温度为310K 的物体辐射能则绝大部分在6um 以上的红外辐射，由图可见，第一种情形与第三种情形，上述波段范围内单色吸收率相同，因而可以作为灰色处理。
8-22、一直径为20mm 的热流计探头，用以测定一微小表面积1A 的辐射热流，该表面温度为1T ＝1000K 。环境温度很低，因而对探头的影响可以忽略
不计。因某些原因，探头只能安置在与1A 表面法线成45°处，距
1A 是漫射离l=0.5m 。探头测得的热量为3
10815.1-?W 。表面1A 的发射率。
的 ，而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定
1A 的面积为24104m -?。
解：对探头：()()()()3
2
2110
815.14545cos 4545cos 4545-?=Φ?
?=Ω=Φ? r A A L d dA L
8
.010815.145
cos 23
2
21=∴?=?∴
-επr A A E
9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X 1,2。
2,121,212,1221,2
2
11,21,2(1)1
223/4
0.4244
(2)1
0.52(3)20.5/40.125
(4)0.5
X A R
X A R X A R X A R
X X πππ==
=
?======解：因为因为参考（），具有对称性，＝假设在球得顶面有另一块无限大平板存在，由对称性知
＝
）
9-7试确定附图a 、b 中几何结构的角系数X 1,2。
[]11,222,122,12,11,21,2
1,2111,21,1,2,()(/)()(/)()
188A A A A A A A B A B A A B A B A X A X A X X A X A X X A A X X A A X X ++++++++==-=-=?--?-解：由角系数性质可列出下列关系：
由图中尺寸查参考文献，图－得
1,2A H
X +-
1,A B
X +
,2A B
X +
,A B
X
/Z X
，
/Y X
角系数
@
1,23 1.5(0.190.165)(0.2750.255)1.5 1.50.050.020.03X =
?---=-=。
11,222,122,12,1,2212,12,1,2()/)()
1.5/1.5(0.270.225)0.045A A A A A X A X A X X X A A X X X ++==--?-=由角系数性质可列出下列关系式：＝（由图中尺寸查参考文献，得：＝（）。
9-10、已知：如图。求：每一对边的角系数、两邻边 的角系数及任一边对管子的角系数。
解：（1）先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示：
设圆管表面为5，则由对称性知：
5,15,25,35,41
0.254X X X X ====
=，
51,55,110.25 3.14160.10.31420.25A d
X X A π∴=
=?=?=。
，
（2）再计算两邻边的角系数。如图示：
()
3,42AD AB DF BE EF X AD +-++=
，
()
2
20.12520.050.1696m
BE DF ==
-=，
arccos arccos 1.2840.1252OE BO α??===
? ?????，
22 1.2840.5735θπαπ=-=-?=（弧度），0.050.57350.02867EF r θ=?=?=，
3,40.25220.16950.02867
0.2647
20.25X ?-?-=
=?。
（3）计算每一对边角系数。 如图示：
3,13,43,23,51120.26470.31420.1564
X X X X =---=-?-=。
9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为，温度t 1=5270C 及t 2=270C ，板间远小于板的宽度与高度。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）
板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射（6）板1、2间的辐射换热量。
2
212122111212
211111121112
44821212
12
4
811/7.1761521)6(/5.25342)5(/2.430197.8505.57918)1(1)4(/7.850)8.01(5.2534)1(1)3(/5.25348.0/)7.176155.57918(/)()
1(/7.1761518.0/2)
300800(1067.51/1/11)2(/5.57918)273527(1067.58.01)1(m W q m W G J m W G E J m W G m W q E G G E J q G J m W E E q m W E E b b b ＝间的辐射换热量：，板的有效辐射：板＝的有效辐射
板＝的反射辐射：
板则由量：首先计算两板间的换热的投入辐射：对板的本身辐射板解：------===+-+==-?-=-=-=-+==-=--??=-+-==+???==εεεεεεε
|
9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为10cm ，高为26cm 的圆柱体，夹层抽真空，其表面发射率为。试估沸水钢冲入水瓶后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为1000C ，200C 。
222441212233/2 3.140.10.26 3.140.1/20.0994m () 1.70W
1/1/1
2.0410958.4Kg /m 4220J /(Kg K p p A dl d A T T dt
c V
V r l d c ππσεερπτ
ρ-=+=??+?=-Φ==+-Φ==?==?解：热水瓶的表面积为：
热水瓶由外壁的辐射热量为：
而＝，其中，水的物性参数为：，）
4
31.7 2.0610K /s 958.44220 2.0410
p dt d c V ?τρ--===?-??所以初始时刻水温的平均下降速率为：
9-35设有如附图所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D ＝m ）分为1、2两部分。表面1为灰体，
11550K 0.35T ε=，＝；
表面2为黑体，T2=330K 。试计算表面1的净辐射损失 及表面3的温度。 解：网络图如下：
212,33,1212,323,13,21,32,3221234
214
2
210.520.5/20.25
1
111
3.140.20.0157
24820.0628
5505.67(
)5188.4W /m 1007305.67()6272W /m 100b b R X X X R
X X X X A D A R E E ππππ+++=?==?======?=??====?==?=
-
2
1112
33,133,2
122
133
34333110.35118.3m 0.350.015711
63.7m 15188.4672.418.38W
118.363.725188.41843.24W /m 118.363.7
()424.6K 100b b b b b b b A A X A X E E R E E E E R T
E T εε??σ----==?==--===∑-?--==?='∑-=?=表面的净辐射损失：
由又。
1，2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。
9-58、已知：一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃，直径为5cm ，穿透比r=，发射率3.0=ε，反射比0=ρ。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的，其表面与壁
面齐平，外表面的对流换热表面传热系数为
)/(2
K m W ?。燃烧温度为1000k 。
传热过程自测题
第三章 传热单元自测题 一、填空题 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、对流传热系数的主要影响因素有 、 、 。 3、流体在圆形直管中做强制湍流传热时，对流传热系数关联式为 ，式中n 是为校正 的影响，当流体被加热时，n ＝ ，当流体被冷却时，n ＝ 。 4、蒸汽冷凝有 和 两种方式；液体在大容器内沸腾时，随着温度差(t w －t s )的不同，会出现 、 和 不同的沸腾状态，工业上应维持在 状态内操作。 5、总传热系数K 的倒数1/K 代表 ，提高K 值关键是 。 6、在管壳式换热器，用饱和水蒸汽冷凝加热原油，则原油宜在 流动，总传热系数接近于 的对流传热系数。 7、写出三种间壁式换热器的名称： 、 和 。 8、二流体逆流流动，T 1＝300℃，T 2＝200℃，t 2＝180℃，t 1＝25℃，则△t ＝ 。 9、有相变时的对流传热系数比无相变时 ；粘度μ值大，对流传热系数 ；热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数 。 10、平壁稳定热传导过程．通过三层厚度相同的材料，每层问 温度变化如图所示。试判断λ1、λ2、λ3的大小顺 序 ，每层热阻的大小顺序 。 11、有一列管式换热器，由38根φ25mm ×2.5mm 的无缝钢管 组成。苯在管内流动，由20℃被加热到80℃，苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进 行加热。则管壁对苯的传热系数为 W/(m 2 .℃)；若将苯的流量提高一倍，则传热系 数又为 W/(m 2.℃)。（已知苯的物性数据为：密度ρ＝860kg/m 3 ；比热容C p ＝ (kg.℃)；粘度μ＝；导热系数λ＝ W/(m 2 .℃)。） 12、对于圆筒壁的稳定热传导，其总热阻为各层热阻之 ；总推动力为 ；各层温差与 成正比；Q Q 1 Q 2 …；但q q 1 q 2 …。 13、固定管板式列管换热器中，压力高，腐蚀性以及不清洁的物料应走 。 14、套管换热器的管隙通入压强一定的饱和水蒸汽，使管内空气由t 1升温至t 2，空气的流量为m sc ，今保持蒸汽压强不变，而使m sc 增大，其它条件不变，则Q 、K 、 t 2 、△t m 。(变大、变小、不变、不确定) 15、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_______操作。 二、选择题 1、水在圆管中强制湍流时的对流传热系数αi 为1000W/(m 2 .℃)，若将水流量增加一倍，而其它条件不变，则αi 为( )。 A 、2000 B 、1740 C 、1000 D 、500 2、对间壁两侧流体一侧恒温，另一侧变温的传热过程，逆流和并流时△t m 大小为( )。 A 、△t m 逆＞△t m 并 B 、△t m 逆＜△t m 并 C 、△t m 逆＝△t m 并 D 、无法确定 3、某保温材料λ＝／，厚度为300mm ，测得低温处t 0＝80℃，单位面积导热速率为／，求高温处t 1＝( )。 A 、530℃ B 、82℃ C 、125℃ D 、无法确定 4、某流体在圆形直管内作湍流运动，温度由t 1加热至t 2，若流体流速为u 时，其对流
传热习题答案
1. 外径为100 mm 的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A ，λA =0.05 W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB =0.075 W/(m.℃)。若绝缘层A 的内表面及绝缘层B 的外表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A 、B 两种材料的界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。 解：以下标1表示绝缘层A 的内表面，2表示绝缘层A 与B 的交界面，3表示绝缘层B 的外表面。 （1）每米管长的热损失 2 31231ln 1 ln 1) (2r r r r t t l Q B A λλπ+-= ∴ m W r r r r t t l Q B A /3.495050255050ln 075.01505050ln 05.01)38170(2ln 1ln 1)(22 3 1231=+++++-=+-=πλλπ (2)A 、B 界面温度t2 因系定态热传导，故 3.4921===l Q l Q l Q ∴ 3.4950 5050ln 05.01) 170(22=+-t π 解得 t 2=61.3 （3）两种材料互换后每米管长的热损失 同理 1.5350 5025 5050ln 05.01505050ln 075.01) 38170(2' =+++++-=πl Q W/m 由上面的计算可看到，一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。 1、欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000，用 夹套加热，传热面积为 ，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的， 加热蒸气为0.1MPa 的饱和水蒸气，传热系数为 ℃，求将溶液由30℃加热至60℃ 所需要的时间？ 已知溶液比热为℃，热损失忽略不计。 解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量： 而夹套的传热效率： 其中，对于 的饱和水蒸气， ℃
《传热学期末复习试题库》含参考答案
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）
传热学试题(答案)
①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流
?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热
31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )
传热复习题附答案
传热复习题 1、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差__最小__。 2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动，其对流传热系数 αi=1000W/(m2·℃)，如果流量和物性不变，改在Ф19mm×2mm的直管内流动，其αi=__1678__W/(m2·℃) 3、在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是__A__。 A.提高空气流速 B.提高蒸汽流速 C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液 4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则 （1）传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度 （2）换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数 5、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是____A____ A. 不凝气体的存在会使α大大降低 B. 不凝气体的存在会使α升高 C. 不凝气体的存在对α无影响 6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____ 阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。 7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是 4 0100?? ? ? ? = T C E b ，该式表明__黑体的辐射能力与 热力学温度的四次方成正比___ 8、物体黑度是指在___相同__温度下，灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比，在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。 计算题 9、质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ/(kg·℃)，导热系数为2.85×10-2W/(m·℃)，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。 现有一单程列管式换热器，装有Ф25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？ 计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻，不计热损失 解：空气需要吸收的热量是已知的，蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得，就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用，就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较，最直接的方法就是比较两者的Q或S0 （1）核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率，即Q需要＜Q换热器 （2）核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积，即S0需要＜S0换热器 解题时，首先应确定列管换热器中流体的流径，因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水，故蒸汽走
第四章传热习题
第四章 填空题: 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。 3、各种物体的导热系数大小顺序为 。 4、在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。 5、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有 、 、 和 四种。 6、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe 0.8Pr n 公式中，n 是为校正 的影响。当流体被加热时，n 取 ，被冷却时n 取 。 7、某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是 。 8、当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为：1 0111αα+=K 此时若10αα<<，则有 。 9、努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。 10、蒸汽冷凝有 和 两种方式。 11、总传热系数的倒数 K 1 代表 ，提高K 值的关键
是 。 12、在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走 程，而总传热系数K 接近于 的对流传热系数 13、在管壳式换热器中，当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。其基本形式有 、 和 。 14、写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。 选择题： 1、两流体可作严格逆流的换热器是( ) A 板翅式换热器 B U 型管式列管换热器 C 浮头式列管换热器 D 套管式换热器 2、管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如 0αα>>i ),为有效提高K 值，关键在于（ ） A 提高i α B 提高0α C 减小垢层热阻 D 提高管内流体流量 3、双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温度差为1t ?和2t ?，若1t ?>2t ?，则1λ和2λ的关系为（ ） A 1λ<2λ B 1λ>2λ C 1λ=2λ D 无法确定 4、空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1 5、对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）
传热练习题2_化工原理
传热 一、填空 1、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放（），这是因为（）。 2、某物体（可近似为灰体），在20℃时，其黒度为ε=0.8，则其辐射能力的大小为 （），其吸收率为（）。 3、管内对流传热，流体内温度梯度最大是在（），原因是（）。 4、膜系数α越（），液体核状沸腾时，△t越大，α越（）。 5、在一列管换热器中用壳程的饱和蒸汽加热管程的液体（无相变），若饱和蒸汽侧的饱和蒸汽压力增大，而液体的流量和进口温度不变，则液体出口温度（），蒸汽侧的对流传热系数（）。 6、某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液，现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均无变化，请列举二个可以导致上述现象的原因：①（）②（） 7、常见的列管换热器折流板型式有（），（）。 在列管式换热器的壳程中设置折流板的优点是（），缺点是（）。 8、随着温度的增加，空气的黏度（），空气的导热系数（）。 9、某一段流体流过一段直管后，在流入同一内径的弯管段，则弯管段的传热系数比直管段传热系数（），因为（）。 10、角系数取决于换热物体的（），（）和（），而与（）和（）无关。 11、基尔霍夫定律的表达式为（），该定律的前提假设条件是（）。 12、在空气—水换热的换热器中，为强化传热可能采取的措施有哪些（）， 传热壁面的温度接近于（）的温度。 13、列管换热器中，若冷热两种流体的温度差相差较大，则换热器在结构上常采用（）办法，常用的结构形式有（）。 14、化工生产中常以水蒸汽作为一种加热介质，其优点是（）。水蒸汽冷凝时应及时排除不凝性气体，其原因是（）。 15、大容积中的饱和沸腾传热可分为（），（）和（），而在工业生产中常在（）阶段操作。 16、一回收烟道气热量的废热锅炉，在流程安排上，烟道气（入口温度为60℃）应走（），水（入口温度为90℃）应走（），主要是为避免（）。 17、三层圆筒壁热传导过程，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同，在其它条件不变时，若将第二层和第三层的材质互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。 18、在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（），冷凝传热量（）。 19、在管壳式换热器中热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程改为双程，则传热温度差（）。 20、在高温炉外设置隔热挡板，挡板材料黑度愈低，热损失愈（）。 21、写出两种带有热补偿的列管换热器名称①（），②（）。 22、斯蒂芬—波尔茨曼定律的数学表达式为（），它表示（ ）。 23、327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的（）倍。 24、若换热器中流体温度变化较大，总传热系数随温度变化大时，传热面积可采用（ ）求之。 25、沸腾传热设备壁面越粗糙，气化核心越（），沸腾传热系数越（
化工原理传热练习习题及标准答案.docx
化工原理习题及答案 第五章传热 姓名 ____________ 班级 ____________ 学号 _____________ 成绩 ______________ 一、填空题： 1.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为240mm,λ =此时单位面积的热损失为_______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 ***1140w 2.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为500℃ ,而 环境温度为20℃ ,采用某隔热材料, 其厚度为120mm, λ =此时单位面积的热损失为 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 1000w 3.（ 6 分）某大型化工容器的外层包上隔热层, 以减少热损失 , 若容器外表温度为150℃ ,而 环境温度为20℃ , 要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料, 其导热系数λ =则其 厚度不低于 _______。 ( 注 : 大型容器可视为平壁) *** 答案 *** 91mm 4.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形直管内湍流的传热系数表达式为 ___________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 0.8m.s时,此时传热系数α =_____________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr α = .K) 5.（ 6 分）某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为 _____________________. 当管内水的流速为0.5m.s时,计算得到管壁对水的传热系数α= .K). 若水的其它物性不变, 仅改变水在管内的流速, 当流速为 1.2m.s时,此时传热系数α =________________. *** 答案 ***α =(λ /d)Re Pr
化工原理—传热复习题
一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； C 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体； A、C、D； B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。 A、②>④>③>①； B、③>④>②>①； C、③>②>①>④； D、②>③>④>①； 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>②>①； D、③>②>④>①； ①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a； ③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a； C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。 A、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过； B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围； C、热射线和可见光一样，都服从折射定律； D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； A 8、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷
传热习题集资料
一、填空题 1、按热量传递的途径不同，我们一般把传热分为 、 、 三种方式。 2、按冷热流体接触的方式不同，我们一般把传热分为 、 、 三种 方式。 3、常见的加热介质有 、 、 、 、 等。 4、按传热管的结构形式可分为 、 、 、 换热器等。 5、列管换热器是由 、 、 、 和封头等部分组成。 6、设置列管式换热器折流挡板的目的是 。 7、列管式换热器热补偿的方式有 、 、 。 8、在间壁式换热器中，总传热过程由下列步骤所组成：首先是热流体和管外壁间的_____ 传热，将热量传给管外壁面；然后，热量由管的外壁面以____________方式传给管的内壁面 最后，热量由管的内壁面和冷流体间进行_________________传热。 9、采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T 1/ 、加热蒸汽压力P 不变， 现冷体流量增加，则冷流体出口温度T 2/_______，传热速率Φ______，总传热系数K _______ , 传热平均温度差△T m ________。 10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B ，温度分布线 如右上图（b ）中所示，则λA ______λB (填“﹥”或 “﹤”)，将______ 层材料放在里层时保温效果更好。 11、若间壁侧流体的传热过程α1，α2相差较大（α1<<α2），K 值接近_____________侧的 值。 12、金属固体的导热系数是随温度的升高而 ，非金属固体的导热系数是随温度的升 高而 。水和甘油的导热系数是随着温度的升高而 。 13、在导热速率方程式为δ λt S Q ?=，中λ称为： ，单位是 ； 14、两流体在列管换热器中并流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 ; 在逆流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 因此，在 流传热时， 载热体的用量少 。 15、传热的基本方式可分为 、 、 三种。间壁式换热器传热过程强 化的途径主要有 、 、
工程传热学试题及其答案
工程传热学试题及其答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 得 分 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 得分 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此， 1.（6分）非周期性的加热或冷却过程可以分 2.（6分）时间常数是从什么导热问题中定义
同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 得 分 答： 四个无量纲准则的物理量组成为：2 3 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热性能与其导热性能的对比关系，而后者则反映了换热系统中流体与壁面地换热性能与其自身的导热性能的对比关系。（2分） 3.（10分）写出对流换热过程中的无量纲准
化工原理传热练习题(DOC)
传热 概念： 1、传热的三种基本方式 2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热 计算公式 （1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8） （2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。（3）实验测K (例4－9) （4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10） 二实验题（10） 1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？ 2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？ 3.为了提高换热器的总传热系数K，应提高空气侧，还是水侧的 和S？为什么？ 换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？ 4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。（1分） 当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常，换热器尽可能采用逆流操作。（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。（3分） 一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。 （3分）5．灰体的定义及特点 6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、 仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 三计算题（60分） 3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程，流量为 1.5kg/s，由80o C 被冷却至30o C。冷却水在壳程内呈湍流流动，且与苯逆流流动，其进口温
第五章 传 热(自测题)
第五章传热【学生自测题】 一、填空或选择 1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差。 2. 一定质量的流体在φ25×2.5mm的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数 a i=1000W/m2·℃，如果流量和物性不变，改在φ19×2mm的直管内流动，其a i为W/m2·℃。 A．1259；B．1496；C．1585；D．1678。 3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从20℃升至30℃，苯由80℃降至40℃，则最小值流体为，此换热器的传热效率η=____ 。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_________ 。 5. 有一套管换热器，在内管中空气从46℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸气冷凝，管壁温度接近___ ℃。 A．35；B．119.6℃；C．77.3 。 6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈____ 。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度；乙）换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。则： A．甲乙均合理；B．甲乙均无理；C．甲合理，乙无理；D．甲无理，乙合理。 8. 在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对a的影响是______ 。 A．不凝气体的存在会使a大大降低；B．不凝气体的存在会使a升高； C．不凝气体的存在对a无影响。 9. 对在蒸气-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上可行的是____ 。 A．提高空气流速；B．提高蒸气流速；C．采用过热蒸气以提高蒸气流速； D．在蒸气一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。 10. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该____ 。 A．增大；B．变小；C．不变；D．不确定。 11. 327℃的黑体辐射能力为27℃黑体辐射能力的____倍。 12. 物体黑度是指在___温度下，物体的___与_____ 之比，在数值上它与同一温度下物体的_____相等。 13. 在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在___流动，总传热系数接近的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于___温度。 14. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板，以提高___程流速。设置隔板以提高____程流速，以达到强化传热的目的。管程流速的选取，对一般液体取___，气体取____，如果该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在____流动。 15. 斯蒂芬─波尔茨曼定律的数学表达式是____ ，该式表明____ 。 二、计算题 1. 设计由φ25×2mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/kg·℃的溶液在管内作湍流流动，流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为a i=520W/m2·℃，蒸气冷凝时的对流传热系数a o=1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数l=17W/m ·℃，忽略污垢热阻和热损失，试求： （1）管程为单程时的列管有效长度； （2）管程为四程时的列管有效长度（仍为136根）。 2. 有一单程列管式换热器，内装有φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将质
最新传热复习题
1. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( ) A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 （答案 A） 2. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 （答案 A） 3. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层 的热阻 R 1R 2 R 3 ( )。 A. R 1>(R 2 +R 3 ) B. R 1 <(R 2 +R 3 ) C. R 1=(R 2 +R 3 ) D. 无法比较 （答案 C） 4. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ 12 有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却 蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ 2 ( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 （答案 A） 5. 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时: （1）传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （2）空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( ) （答案 A、B、 C） 6. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观 C. 增加传热面积，提高传热效果。 （答案 C） 7. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。
A. 等于 B. 大于 C. 小于 （答案 C ） 8. 导热是（ ）热量传递的主要方式。 A. 固体中 B. 液体中 C. 气体中 （答案 A ） 9. 热量传递的基本方式是（ ）。 A. 恒温传热和稳态变温传热字 B. 导热给热和热交换 C. 气化、冷凝与冷却 D. 传导传热、对流传热与辐射传热 （答案 D ） 10. 在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ ）。 A. 热流体的热阻 B. 冷流体的热阻 C. 冷热两种流体的热阻 D. 金属壁的热阻 （答案 D ） 11. 传热速率公式q ＝KA Δt m Δt m ）。 A.器壁内外壁面的温度差 B.器壁两侧流体对数平均温度差 C.流体进出口的温度差 D.器壁与流体的温度差 （答案 B ） 12. 湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ ）。 A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 （答案 C ） 13. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1116)(2K m W ?，α2 11600) (2K m W ? 要提高传热系数（K ），最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α1; B. 设法增大α2;C. 同时增大α1α2 （答案 A ） 14. 用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度 （答案 A ） 15. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高K 值，关键在于提高对流传热系数（ ）之值。 A. 大者； B. 小者； C. 两者； （答案 B ） 16. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K 值接近于（ ）。 A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 （答案 B ） 17. 对流传热仅发生在（ ）中。 A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体 （答案 C ） 18. 稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（ ）。
传热试题
传热学（1）试题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．肋片效率值（） A．小于负1 B．小于1 C．等于1 D．大于1 2．非稳态导热过程中两侧壁温差________稳态导热。（） A．远小于B．远大于 C．等于D．无法确定 3．对流换热系数为5000W／（m2·K）、温度为20℃的水流经50℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A．1.5×105W/m2 B．1.5×104W/m2 C．2×105W/m2 D．3×103W/m2 4．Re准则数的表达式为（） A． L/λB．uL/v c C．v/a D．gβΔtL3/v2 5．蒸汽中若含有不凝结气体，将_________凝结换热效果。（） A．大大减弱B．大大增强 C．不影响D．可能减弱也可能增强 6．空间辐射热阻与_________无关。（） A．表面粗糙度B．表面尺寸 C．表面间的相对位置D．表面形状 7．灰体的吸收率与_________无关。（） A．波长B．温度 C．表面粗糙度D．波长和温度 8．暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为（） A．纯对流换热B．纯辐射换热 C．传热过程D．复合换热 9．五种具有实际意义的换热过程为：导热、辐射换热、复合换热、传热过程和（）A．热对流B．热辐射 C．无法确定D．对流换热 10．高温过热器常采用_________布置方式。（）
A．顺流B．顺流和逆流混合 C．逆流D．顺流和交叉流混合 二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11．铝钣盒内倒上开水，其外壁很快就很烫手，主要是因为铝的___________________值很大的缘故。 12．各类物质材料的导热系数差别很大。一般来说，合金的导热系数__________________相关的纯金属的导热系数。 13．通过炉墙的的热传递过程属于___________________。 14．沸腾换热时，管子应尽可能_______垂直____________布置，以免出现汽水分层。15．出现紊流边界层后，对流换热的热阻主要发生在___________________。 16．凝汽器通常都采用____水平叉排_______________的布置方案。 17．___________________准则是判别流体在强制对流时层流和紊流的依据。 18．任何物体只要其温度高于___________________，就会不停地向外进行热辐射。19．对可见光来说，同一物体的Xλ与λ有很大关系，太阳辐射中有1／3以上是可见光，所以物体对太阳能的吸收________不能__当作灰体。 20．温度对辐射换热的影响___________________对对流换热的影响。 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为（） A.复合换热、导热、对流换热 B.导热、对流换热、复合换热 C.对流换热、复合换热、导热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（）对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m2·K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A.8×104W/m2 B.6×104W/m2 C.7×104W/m2 D.5×104W/m2 4．流体流过管内进行对流换热时，当l/d（）时，要进行入口效应的修正。 A.>50 B.=80
对流传热例题
例题 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C ，出口温度为50?C ，冷水进口温度为15?C ，出口温度为53?C ，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的 。 A ．5% B ．6% C ．7% D ．8% 在管壳式换热器中，热流体从90?C 冷却至70?C ，冷流体从20?C 加热到60?C ，如两流体作逆流时的对数平均温差为 ；两流体作并流时的对数平均温差为 。 一立式换热器规格如下：管长3m ，管数30根，管径为 φ25×2.5mm ，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却CS 2饱和蒸气，使之从饱和温度46 ?C 降至10 ?C ，走管外，其流量W=0.07kg/s ，其冷凝潜热为356kJ/kg ，比热容为1.05kW/(kg ℃) 。水走管内，且与CS 2呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ?C 和30?C 。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为K 1=200W/(m 2·?C)和K 2=100 W/(m 2·?C)。问此换热器是否合用？ 解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积： 2007.73025.014.330m L d n A =???==π （2）求所需的传热面积 ①冷凝段与冷却段的传热量 kW r W Q 9.2435607.0=?=?= ()()kW T T c W Q s P h h 2065104605.107.022=-?=-= 总传热量：kW Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+= ②两段的平均温差 冷却水用量 ()()s kg t t C Q W c p c /263.053018.45.2712=-?=-= 冷却水离开冷凝段的温度 4.718.4263.065.2521=?+=+=C p C C W Q t t 冷凝段的平均温差 4.16166.38ln 166.381=-=?m t 冷却段的平均温差
传热学试题库含参考答案
《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况） 3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。（提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同））