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4-传热习题x

第四章传热习题

（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；答案：C

2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（）。 A 、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C 、折射； B 、克希霍夫； D 、普郎克；答案：B

3、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；答案：Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、Ｆ

4、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；答案:A 、B 、C 、D 、E

5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：

A 、不可行的；

B 、可行的；

C 、可能行，也可能不行；

D 、视具体情况而定；答案：A

解：原因是：流量不变 2

d u =常数

当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8

/1/u d d α∝=

b. d 增大时，α增大，d α∝

综合以上结果， 1.8

1/A d α∝，管径增加，A α下降

根据

()21p mc t t KA -=m Δt

对于该系统K α≈∴

12ln

m t t KA t A

T t α-?≈-

即

121ln

p mc A

T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓

? 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n

u N =，

即物性一定时，0.80.2

/u d α∝。

根据连续性方程，流量不变时，2

V d u π=

=常数

，所以管径变化，管内流速也发生变

化。

管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈ 6、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 水轻油答案：D

7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法： ①加热器应置于该空间的上部；

②冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（）。 A 、这两种说法都对； C 、第一种说法对，第二种说法错； B 、这两种说法都不对； D 、第二种说法对，第一种说法错；答案：B

8、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； C 、③>④>②>①； B 、④>③>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 ；答案：C

9、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；答案：B

10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数4

102.1?=e R ,此时对流传热系数为α。

若将水的流量减半，其对流传热系数'

α（）。 A 、>(1/2)α8.0； B 、<(1/2)α8.0； C 、=(1/2)

α8

.0； D 、无法确认；

答案：B

分析：水的流量减半后，按流()104

>e R 公式计算，αα8

.0')2/1(=但本例中流型已

变成渡流)1053?=e R ，此时ααΦ='。又5

0.86101Re ?-＜1，∴

()'12α＜ 11、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；

答案：A

12、关于下面两种说法的正确结论应是（）。

1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关；

2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。

A、这两种说法都对； C、第一种说法对，第二种说法不对；

B、两种说法都不对； D、第二种说法对，第一种说法不对；

答案：C

13、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%；

答案：A

解：由

()

，

()

得

()()()()

14、某套管换热器由?108×4mm和?55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为

（）mm。

A、53；

B、45；

C、50；

D、58；

答案：B

15、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（）

A、气体走管外，气体并联逆流操作；

B、气体走管内，气体并联逆流操作；

C、气体走管内，串联逆流操作；

D、气体走管外，串联逆流操作；

答案：D

16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（）在工程上是可行的：

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温度；

D、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；

答案：A

17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（）

A、通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；

B、系统中任一点的温度维持恒定；

C、总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；

D、系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；

答案：C

18、在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（）

A、20℃；

B、100℃；

C、60℃；

D、49.7℃。

答案：B

19、有一套管换热器，长10m，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（）

A 、2倍；

B 、1.75倍；

C 、1.15倍；

D 、2.30倍；答案：Ｃ

20、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）Ａ、表面光滑，颜色较浅；Ｂ、表面粗糙，颜色较深；Ｃ、表面粗糙，颜色较浅；Ｄ、表面光滑，颜色较深；答案：Ａ

（一）填空题

1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的和边界层外的合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；对流传热

2、给热是以和的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度

3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要。答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动的方向相反，引起湍动加剧。

4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而，随其温度的升高而。答案：增大；减小

5、在工程计算中，对两侧温度分别为t 1,t 2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。

答案；22

1λλλ+=

；2

1t t +=

6、对流传热的热阻主要集中在，因此，是强化对流传热的重要途径。

答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度

7、在λ、μ、 ρ、 p c

这4个物性参数中，若值大，对流传热系数α就增大；若值大，对流传热系数α就减小。

答案：ρ、p c

、λ；μ

8、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍. 答案: 5.39

分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温

度,即4

273300273600??? ?

?++=5.39。 9、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大倍。

答案：1

10、由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为。

答案：临界温度差；临界热负荷 11、处理量为440kg/h 的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为。答案：400kg/h

分析：设Q=

m t KA ? m t A K Q ?='' ∴ ==''

K K Q Q K K 11'

=1.1

故 Q '

1.14401.1=Q =400kg/h 12、苯在内径为20mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（2

m ·℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm 的圆管，其对流传热系数将变为Ｗ／（2

m ·℃）。

答案：612

分析： α=0.023n

P d

8.0Re λ

=0.023d λn

S d W d Pr 4/8

.02?

???

??????

????????

??????????????μρρ

α∝8.0)21(1?-+-d =8

.1-d

αα'=8

.12030-???

??=0.482

α'=0.482α=0.482?1270=612W/(2

m ·℃)

13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为。答案：104℃

分析： ε=20

20751--T =0.65 ∴1T =104℃

14、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于。答案：4%

15、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于的缘故。答案：传热管表面有污垢积存

16、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况

下,

.03

/155

.0)(

36.0W P R N r

u μμ??=。可见对流传热系数与当量直径的__________成反比。

答案：0.45次方

17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的为特征尺寸。答案：垂直高度

18、用套管换热器加热内管的空气，蒸汽在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸汽和空气的给热系数，需用的主要仪器有。答案：热电偶温度计、水银温度计、流量计

19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：

.03/13

/13

/1)()(

86.1W L d P R N i r

u μμ=。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管

内对流传热系数变为原来的倍。

答案：2

分析：

.03/13

/13

/12)()(

4/86.1W

L d P d W d d i r

S i μμμ

ρρλα???????

???????????????????????????=由

2)2

(1'1

/13/11==∴=∝--+--αααd d

故αα2'

20、传热效率随传热单元数的增加而，但最后趋于一定值。答案：增大

（二）计算题

1、某流体通过内径为100mm 圆管时的流传热系数为120W/(m 2

·℃),流体流动的雷诺数Re=1.2×105

,此时的对流传热系数关联式为4

.08.0Pr Re 023.0=Nu 。

今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？

解：由对流传热系数α的计算公式： 0.8

0.4

0.023Pr

du d λραμ??= ???

当物性不变时0.8

0.2

u d α-∝ ∵u 不变， ∴0.2

d α-∝

求扁管的当量直径de ：

设a 、b ，分别为矩形截面的宽与长

由题意1

3a b =

2()a b d π+=

解之

8d a π= 38d b π=

∴

324338

8 3.140.0050.02952()

16162d d

ab de d m d a b ππππ?

==??=+ 设αα'、分别为圆管与扁管的对流传热系数，则

11.1)0295.005.0()(2

.02.0'===e d d a a

∴ α'

=1.11α=1.11?100=111W/(?2

m ℃)

对流传热系数由原来的100W/(m 2·℃)，增至现在的111 W/(m 2

·℃)。

分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。

2、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 ℃ 降至10 ℃，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

知

流流动。冷却水进出口温度为5 ℃ 和30℃。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·℃)和K 2=100 W/(m 2

·℃)。问此换热器是否合用？

分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积A 1和冷却段所需面积A 2，而A 1、A 2的求得又须以Δt m1、Δt m2为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t 。解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积： 2

007.73025.014.330m 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=-?=-=

②两段的平均温差总传热量：kW Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+=

冷却水用量

()()s

kg t t C Q W c p c /263.053018.45

.2712=-?=-=

冷却水离开冷却段的温度

.718

.4263.065

.2521=?+=+

=C p C C W Q t t ℃

冷凝段的平均温差

4646→℃

6.384.716

30←

℃ 4.16166.38ln 16

6.381=-=

?m t ℃

冷却段的平均温差 4646→℃

.384.7←

℃ 4.1656.38ln

6.382=-=

?m t

③所需传热面积

冷凝段

11184.47.25200109.241m t K Q A m =??=?=

冷却段 2

22261.14

.161001065.22m t K Q A m =??=?=

2145.661.184.4m A A A =+=+=' A>'

A ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。

3、将流量为2200kg/h 的空气在蒸汽预热器内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。

冷却段

冷

凝段

分析：由传热基本方程m Q KA t =?着眼考虑：空气流量增加20%而进出口温度不变，即Q 增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K 接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有Δt m 及A 。解：

空气蒸汽αα>> ，又管壁较薄可忽略其热阻

空气α≈∴K

[[]]4

.08.024.08.04

/023.0Pr Re 023.0r P d

Ws d d

d ?==ρπρ

λα 空气

在物性不变的前提下

8.18

.01

d W C A

=空气α (a)

()m m t dL n t A K Q ?≈??=πα

由题意，n 为常数

将∴（a ）式代入：8.08.02

d L

t W C Q m A ???= （b ）（a ）、（b ）二式中1C 、2C 均为比例系数。

设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b ）式：

212

.02

1128

.08

.02112

.0122

.1m m m m A A t t d d L L t t d d L L W W Q Q ?????

? ??=?????

? ?????? ?????

????=

已知：=1

Q Q 1.2 (b)

比较（a ）、（b ）二式得

将已知数据代入 ∴

增加冷凝量为

即蒸气冷凝量增加了64％。此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。

1001001

2ln ‘

’t t t t A K ---=’

K t K t t t m 2

10012ln 2-=?-0604.05.679092)

3035(148310030100ln 2

=??-=--‘t C

1.342?=‘t 64.13035)

301.34(2)()(21212=--?=--==t t C W t t C W Q Q W W c p c c p c ‘‘‘

由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由2'

t 与2t 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管内对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管内对流传热系数增

大到原来的0.8

2 1.74=倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管内对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。

4、废热锅炉由φ25mm ?2.5mm 的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2.8MPa ，管内走

合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧，?=2

1/(250m W α℃）水侧?=20/(10000m W α℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温w T 及w t 。

解：方法一：

（1）先求总传热系数（以管子内表面为基准）

Ki=242W/(m 2·℃)

（2）平均温度差 2.8MPa 下水的饱和温度为230℃。

∴

（3）热通量

（4）管壁温度

1）先着眼于管内的对流传热。由牛顿冷却定律：又

239

250103.655003

=?-=-=i i

w q T T α℃

②再眼于管外的对流传热

235

10000103.522303

=?+=+=αq t t w ℃

方法二：

(1) 先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面）

00413.000008.00000495.0004.025

1000012520450025.02501

11=++=?

+?+

++=o

o i m i

i i d d d d b K αλαC

2702

)230450()230550(?=-+-=?m t 2kW/m 3.65270242=?=?==

m i i

i t K A Q

q 2kW/m 3.5227025

242=??

=?=?==m

i i m o o o t d d K t K A Q

q )(w i i T T q -=αC 5002

450

550?=+=

00008.00000495

.0004.025

10000205.2220450025.02501110

0321++=?+?+=

++=++==d d d d b R R R K R i m i

i αλα

=0.00413(2

m ℃)/W

(2) 再求管壁温度

在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故

R R t

T T T W 1=-- R R t T t t W 3

=-- 已知：t = 2300

c T = 2450

550+= 500℃ ∴ t w = T- )(1

t T R R - =239

)230500(00413.0004

.0500=--℃

t w = t + )(3

t T R R - =235

)230500(00413.00008.0230=-?+℃

两种解法结果相同

分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。

壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。

5、在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍试估算Ｑ/?t m 将如何变化？

解：（1） α蒸汽》α空气 ∴K ≈ α空气

由 Q =KA Δt m 得 Q/

A A K t m ?≈?=?空气α

Re=μμ

du = 由上可知，当压强加倍后，管内空气的ρ，u 将有所改变，具体说ρ增大 u 减少，但质量

流速G = u ρ不变。即Re=μdG

μ不变。

又 P r=λμ

p c 不变

∴ α不变

∴ Q/Δt m 亦不变化（2）传热管数目加倍。

传热管数目加倍，则传热面积A 加倍；但流通面积增大1倍后，流速相应减少1倍，管内对流传热系数减至原来574.05

.08

0=。倍。

∴ 15

.12574.0//121212

=?=?=??A A t Q t Q m m αα）（）（

6、平均温度为270℃的机油从一φ108mm ×6mm 的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为340W/(m 2

·℃)，大气温度为12℃。试求：(1)每米管长的热损失；(2)若管外包以导热系数为0.045W/(m ·℃)，厚度为20mm 的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？

假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用

a T =8+0.05t W 来计算。其中t W 表示壁温，℃；αT 的单位为W/(m 2

·℃)。解：（1）设油和空气的温度分别为t 1、t 2。从热油和空气的传热来看 Q=KA(t 1-t 2)

欲求Q 必先知K ，而K 又与αT 有关。

由αT 的计算式可以看出，求解t W 是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程Q T =αT A(t W -t)分析，要想求得t W 又须知Q T 。如此应采取试差法求解。设未保温时管外壁温度为265℃则

αT =8+0.05×265=21.3 W/(m 2

·℃) 每米钢管的外表面积

A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m 2

散热量

Q T =αT A(t W -t)

=21.3×0.339(265-12)=1827W 校核壁温

由 Q=KA(t 1-t 2)

其中: 3.21134011111+

=+=T

K αα =0.0499（m 2

℃）/W

∴ K=20W/(m 2

·℃)

又 Q=20×0.339(270-12)=1753W

稳定传热时，Q T 应等于Q ；现Q T >Q ，说明假设的壁温偏高。重设t W =250℃

αT =8+0.05×250=20.5W/(m 2

·K) Q T =20.50×0.339(250-12)=1654W 校核壁温

5.20134011+

=K =0.0517(m 2

·℃)/W

∴ K=19.3W/(m 2

·K)

Q ≈19.3×0.339(250-12)=1688W Q T ≈Q,说明所设壁温合理。

故每米钢管的损失约为21688

1654+=1671W 。

(2)设保温后外壁温度为50℃ αT =8+0.05×50=10.5W/(m 2

·℃)

此时每米管长的外表面积 A T =π(0.108+0.04)×1=0.465m 2

散热量 Q T =10.5×0.465(50-12)=186W 校核壁温

由于增加了保温层的热阻λb

，总热阻

045.002.05.10134011111+

+=++=λααb K T =0.543(m 2

·℃)/W

∴ K=1.84W/(m 2

·℃)

传热面积取保温层内、外表面积的平均值 A=2465

.0339.0+=0.402m 2

Q=KA(t 1-t 2)

=1.84×0.402(270-12)=190W Q ≈Q T ，说明所设壁温合理。

故保温后每米钢管热损失仅有2190186+=188W ，为不保温时的1671188

=11.3%。

分析：比较保温前后可以看出：保温前总热阻为0.0517(m 2

·℃)/W ，保温后总热阻为

0.543(m 2

·℃)/W ，大了一个数量级；保温前钢管外壁温度为250℃，保温后保温层表面温度降至50℃，下降了200℃。

本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。

7、用传热面积1A =2

1m 的蛇管加热器加热容器中的某油品，拟将油温从201=t C ?升至

C t ?=802。已知加热器的总传热系数)/(2002C m W K ??=，油品质量kg m 500=，比热容)

/(2.2C kg kJ c p ??=。容器外表面散热面积2

212m S =,空气温度20=α

t ℃,空气与器壁的对流传热系数

)/(102

C m W ??=α，加热蒸汽的压强为kPa 250。试求：（1）所需加热时间；

（2）油品能否升至C ?90。

不考虑管壁热阻及油与壁面的对流传热热阻。

分析：显然，这也是个不定态的问题。蒸气通过蛇管加热器使油品不断升温，当油品温度超过容器外空气温度后在自身升温的同时又不断向器外空气散热。器内﹑器外传热推动力都随时间不断变化。但不管情况如何改变，热平衡关系却总是成立的。因此，求解本题的关键在于找出其间这样一个平衡关系：蒸气的加热速率等于油品的吸热速率与容器向外散热速率之和。

又：油温升高的过程即为器壁向环境散热量不断增加的过程，直至这两个过程速率相等。此时的油品温度即为其可能达到的最高温度。

解：油品从C ?20升至C ?80所需时间查表得，250KPa 时蒸气的饱和温度T A =127℃ 蛇管加热器的传热速率

()t T KA Q A h -=1

式中 t ——任一瞬间油品温度，C ?

油品的吸热速率

θd dt mc Q p

c = 器壁的散热速率 ()αα

αt t A Q -=2

由热平衡关系 a c h

Q Q Q +=

故

()()ααθt t A d dt

mc t T KA p

S -+=-2

将已知条件代入

()()201210102.250012712003

-?+??=-??t d dt

t θ

整理

t dt d -=9.863438

θ 积分 ??-=80200

9.863438t dt d θθ

∴

809.8620

9.86ln

3438--=Q h s 17.27810==

(2) 油品可能升至的最高温度

令加热器的传热量与器壁的散热量相等

即

()()ααt t A t T KA A -=-21

代入数据 ()()2012101271200-?=-??t t

解之 t =86.9℃<90℃

由计算结果知：油品从20℃升至80℃需2.17h 。油温最高升至86.9℃，不能达到90℃。 8、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6000kg ，用夹套加热，传热面积为2

6m ，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?2

/800m w ℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要的时间？

已知溶液比热为?kg kJ /5℃，热损失忽略不计。解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量：

t t wc Q p t 8312109)3060(1056000)(?=-??=-=

而夹套的传热效率：

m t KA Q ?=

其中，对于MPa 1.0的饱和水蒸气，100=T ℃

6.536010030

100ln 30

60ln

112=---=---=

?∴t T t T t t t m ℃

则

w Q 5

1057.26.536800?=??= ∴ 所需加热时间为：8

315

910 3.5100.9722.5710Q s h Q τ?===?=?

9、现有两台单壳程单管程的传热面积均为2

20m 的列管式空气加热器，每台加热器均由64根mm 5.357??钢管组成。壳程为170℃的饱和水蒸气冷凝（冷凝潜热kg kJ r /2054=），空气

入口温度301=t ℃，流量为s kg /5.2，以湍流方式通过管内。

（1）若两台换热器并联使用，通过每台热换器的空气流量均等，此时空气的对流传热

系数为?2/38m W ℃，求空气的出口温度2t 及水蒸气的总冷凝量0w 为多少？

（2）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度'2t 及水蒸气的总冷凝量

'0w 为

多少？

假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量?

=kg c p /1℃。

解：（1）两台并联使用：

?==∴<<2/38,m W K 空蒸空ααα ℃

对于其中一台：m

p t KA t t c w ?=-)(21222

211

21222ln

)(2

t T t T t t KA t t c w p ---=-?

即：KA t T t T c w p =--2122ln 21

203817030170ln 1015.2212

3?=--???∴t 解得：8.932=t ℃

即空气的出口温度2t 为93.8℃ 两台的传热量：

t t c w Q p 53122210595.1)308.93(105.2)'(2?=-?=-=

蒸汽总冷凝量：h kg s kg r Q w /280/0777.010*********.123

0==??==

（2）两台串联使用：

741

.12)2('2

28.08.0222

2===∴?

=w w

w w 空

空αα

?=?==?2/2.6638741.1741.1'm W 空空αα℃ 即 2

/2.66''m W K ==空α℃

又 2'11

2''

1'2

22'

'1'

22ln

)2()()2()(t T t T t t A K t t c w t

A K t t c w p m

p ---?

=-???=-

即：

A K t T t T c w p '

1222ln

=--

∴

202.66217030

170ln

105.22'3??=--?t C t ?=1212'

即空气的出口温度C t ?=1212

总传热量：

t t c w Q p 5312'22'10275.2)30121(105.2)(?=-?=-=

水蒸汽总冷凝量：h kg s kg r Q w /400/111.010*********.23

'0'

==??==

10、有一套管换热器，管内为mm 254??，套管为mm 4116??的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为h Kg /4000

。环隙为133.3℃的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为Kg KJ /1.2168

，冷凝传热膜系数为K m W ?2/11630。苯在50～80℃之间的物性参数平均值为密度3

/880m KJ =ρ，比热Kg KJ c p /86.1=℃，粘度

23/1039.0m Ns -?=μ，导热系数K m W ?=/134.0λ，管内壁垢阻为W cm /000265.02，

管壁及管外侧热阻不计。试求：

（A ）加热蒸汽消耗量；

（B ）所需的传热面积（以内管外表面计）。

（C ）当苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？解：（1）加热蒸汽消耗量：

)

(1222t t c w Dr p -=

h kg D D /103)5080(86.140001.2168=-?=??

（2）内管中苯的流速：

s m d w u /643.005.0785.08803600

/4000785.0/2

22=??==

210245.71039.0880643.005.0?=???==-μρu d R e 湍流

C m W P R d c P r e p r 024.08.044

.08.02

3/937)41.5()10254.7(05.0134

.0023

.0023.041

.5134

.01039.01086.1?=?==∴=???==-λ

αλμ

则以内管外表面计的传热系数为：

000265.050545093754116301112212211?+?+=?++=s R d d d d k αα

2/656m W K =?℃

2.6780

3.13350

3.133ln 50

80ln

112=---=---=

?t T t T t t t m ℃

1131122241.12.67656)5080(1086.1)36004000

(

)(m A A t KA t t c w m p =?=-????=-∴

（3）苯的流量增加50%，而进出口温度不变，

则 383

.15.1'8.022

==αα

?=?=?22/1296937383.1'm W α℃

221

'''1d d k d d k αα-=-

5093754

501296546561)'1('1221221?-?+=-+=∴d d d d K K αα ?=?2/830'm W K ℃（以内管外表面计）

p t A K t t c w '')(5.111222??=-∴

2'1

121

1222'ln ')(5.1t T t T t t A K t t c w p ---=-?

即：

22'''ln

5.1A K t T t T c w p =--

41.183080'50

'ln 1086.1)36004000(

5.13?=--????T T

解得：2.145'=T ℃ 即苯的流量增加50%而温度不变时，加热蒸汽的温度应为145.2℃。

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]

第一章思考题 1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。 2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3．导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7．什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。第二章思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。

传热学练习题

传热学练习题一、填空题 1、在范德瓦耳斯方程中，是考虑分子之间的斥力而引进的改正项，V an 2 2 是考虑到分子之间的而引进的改正项。 2、在等压过程中，引进一个函数H 名为焓则其定义为，在此过程中焓的变化为，这正是等压过程中系统从外界吸收的热量。 3、所在工作于一定温度之间的热机，以的效率为最高，这是著名的。 4、一个系统的初态A 和终态B 给定后，积分与可逆过程的路径无关，克劳修斯根据这个性质引进一个态函数熵，它的定义是，其中A 和B 是系统的两个平衡态。 5、在热力学中引入了一个态函数TS U F -=有时把TS 叫做，由于F 是一个常用的函数，需要一个名词，可以把它叫做。 6、锅炉按用途可分为电站锅炉、___________ 锅炉和生活锅炉。 7、锅炉按输出介质可分为、___________ 、__________ 和汽水两用锅炉。 8、锅炉水循环可分为___________ 循环和_________ 循环两类。 9、如果温度场随时间变化，则为__________。 10、一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时__________。 11、导热微分方程式的主要作用是确实__________。 12、一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时__________。 13、膜状凝结时对流换热系数__________珠状凝结。二、判断题 1、系统的各宏观性质在长时间内不发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。（） 2、温度是表征物体的冷热程度的，温度的引入和测量都是以热力学定律为基础的。（） 3、所谓第一类永动机，就是不需要能量而永远运动的机器。（） 4、自然界中不可逆过程是相互关联的，我们可以通过某种方法把两个不可逆过程联系起来。（） 5、对于处在非平衡的系统，可以根据熵的广延性质将整个系统的熵定义为处在局域平衡的各部分的熵之和。（） 6、测量锅炉压力有两种标准方法，一种是绝对压力，一种是相对压力都称为表压力。（）

传热学题目

传热学 1．热流密度q 与热流量的关系为（以下式子A 为传热面积，λ为导热系数，h 为对流传热系数）：( ) (A)q＝φA (B)q＝φ/A (C)q=λφ (D)q＝hφ 2．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：( ) (A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 3. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (A)传热系数较大的一侧（B）传热系数较小的一侧 (C)流体温度较高的一侧（D）流体温度较低的一侧 4. 导温系数的物理意义是什么? ( ) （A）表明材料导热能力的强弱（B）反映了材料的储热能力（C）反映材料传播温度变化的能力

（D）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( ) (A)切线方向(B)法线方向 (C)任意方向(D)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响? ( ) (A)出现温差(B)出现临界热流 (C)促进传热(D)没有影响 7. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? ( ) （A）变大（B）变小（C）不变（D）可能变大，也可能变小 8. 物体之间发生热传导的动力是什么? ( ) (A)温度场(B)温差 (C)等温面(D)微观粒子运动

9. 通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？( ) (A)直线(B)双曲线 (C)抛物线(D)对数曲线 10. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W/(m. K)，通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( ) (A) 220m (B)22m (C)2.2m (D)0.22m 11. 第二类边界条件是什么? ( ) （A）已知物体边界上的温度分布。（B）已知物体表面与周围介质之间的传热情况。（C）已知物体边界上的热流密度。（D）已知物体边界上流体的温度与流速。12. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120℃，三层热阻之比R λ1、R λ2 、R λ 3 =1：2：3，则各层的温度降为( )

传热学第四版课后题答案第四章

第四章复习题 1、试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。 2、试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。 3、推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。 4、第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数用差分公式表示来建立。试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。 5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之． 6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？ 7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？ 8．有人对一阶导数()()()2 21,253x t t t x t i n i n i n i n ?-+-≈ ??++ 你能否判断这一表达式是否正确，为什么？一般性数值计算 4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ 3,2,1,tan == n Bi n n μμ 并用计算机查明，当2 .02≥=δτ a Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。解：Bi n n =μμtan ，不同Bi 下前六个根如下表所示： Bi μ 1 μ2 μ3 μ 4 μ 5 μ 6 0.1 0.3111 3.1731 6.2991 9.4354 12.5743 15.7143 1.0 0.8603 3.4256 6.4373 9.5293 12.6453 15.7713 10 1.4289 4.3058 7.2281 10.2003 13.2142 16.2594 Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表： Fo=0.2 δ=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.94879 0.62945 0.11866 前六和的值 0.95142 0.64339 0.12248 比值 0.99724 0.97833 0.96881 Fo=0.2 0=x Bi=0.1 Bi=1 Bi=10 第一项的值 0.99662 0.96514 0.83889 前六项和的值 0.994 0.95064 0.82925 比值 1.002 1.01525 1.01163 Fo=0.24 δ=x

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（）

传热学习题

习题(2009年10月9日) 1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大?(圆管壁) 2.一个外径为50mm的钢管，外敷一层8mm、导热系数λ=0.25W/(m·K)的石棉保温层，外面又敷一层20mm厚，导热系数为0.045W/(m·K)的玻璃棉，钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉外测温度为40℃，试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。(275.2℃) 3.一个外径为60mm的无缝钢管，壁厚为5mm。导热系数λ=54W/(m·K)，管内流过平均温度为 95℃的热水，与钢管内表面的换热系数为1830W/(m2·K)。钢管水平放置于20℃的大气中，近壁空气作自然对流，换热系数为7.86W/(m2·K)。试求以管外表面积计算的传热系数和单位管长的换热量(7.8135 W/(m2·K)，110.4W/m) 4.无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y2cosx。试说明该导热物体在x=0， y=l处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低?(升高) 5.两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20℃，分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温度突然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需时间之比。铜和钢的热扩散率分别为103×10-6m2/s，12.9×10-6m2/s。(0.125) 6.用热电偶测量气罐中气体温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为 10W/(m2·K)。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几?(16.6%) 要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多长时间? (25.6s) 己知热电偶焊锡丝的λ=67W/(m·K)，ρ=7310kg/m3，c=228J/(kg·K)。 7.一直径为5cm的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的表面传热系数为24 W/(m2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间（570s）。已知钢球的λ=33W/(m·K)，ρ=7753kg/m3，c=480J/(kg·K)。 8.一温度计的水银泡呈圆柱形，长20mm，内径为4mm，初始温度为t0，今将其插入到温度较高的储气罐中测量气体温度。设水银泡同气体间的对流传热表面传热系数为11.63 W/(m2·K)，水银泡一层薄玻璃的作用可以忽略不计，试计算此条件下温度计的时间常数（148s），并确定插入5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几（0.133）？水银的物性参数如下：λ=10.36W/(m·K)，ρ=13110kg/m3，c=138J/(kg·K)。 9.有一各向同性材料的方形物体，其导热系数为常量。已知各边界的温度如图1所示，试求其内部网格节点1、2、3和4的温度。（t1=250.04℃；t2=250.02℃；t3=150.02℃；t4=150.01℃）10.如图2所示，一短直肋二维稳态导热体，肋高H=10cm，肋厚δ=10cm，肋宽b=1m，沿肋宽无温度梯度。已知肋材料λ=0.4W/（m·K），肋基温度t0=500℃，对流传热边界条件h=400W/ （m2·K），t f=20℃。（1）建立各节点的温度方程式并求各节点的温度；（t1=144.1℃；t2=27℃；t3=20.09℃；t4=22.38℃）（2）计算该直肋的散热量。（9931.2W） t=100℃ t = 1 ℃ 4 图1 图2

传热部分习题

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/(m 2 .K)，壁面厚δ＝2.5mm ， )./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/(m 2.K)。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 ＝94.7 )./(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 ＝34.6)./(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 ＝57.5W -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0.1)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为37.22 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 1.5)./(2K m W 及 2.5 )./(2 K 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?+ +++-- ＝357.14W 357.14×3600＝1285.6KJ

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、、

传热学例题

例4-1某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表面温度t2为300℃，平壁材料导热系数（式中t的单位为℃，λ的单位为 W/(m·℃)）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。解：（1）导热系数按常量计算平壁的平均温度为：平壁材料的平均导热系数为：由式可求得导热热通量为：设壁厚x处的温度为t，则由式可得：故上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x和等温表面的温度呈直线关系。（2）导热系数按变量计算由式得：

或积分得（a）当时，，代入式a，可得：整理上式得：解得：上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的；而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。例4-2燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝热转，厚度为290mm，最外层为普通砖，厚度为228mm。已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃，试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。

解：在求解本题时，需知道各层材料的导热系数λ，但λ值与各层的平均温度有关，即又需知道各层间的界面温度，而界面温度正是题目所待求的。此时需采用试算法，先假设各层平均温度（或界面温度），由手册或附录查得该温度下材料的导热系数（若知道材料的导热系数与温度的函数关系式，则可由该式计算得到λ值），再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。若计算结果与所设的温度不符，则要重新试算。一般经5几次试算后，可得合理的估算值。下面列出经几次试算后的结果。耐火砖绝热砖普通砖设t2耐火砖和绝热砖间界面温度，t3绝热砖和普通砖间界面温度。，由式可知：再由式得：所以

化工原理传热习题

第五章练习 1、棉花保温性能好，主要是因为______。（A）棉纤维素导热系数小；（B）棉花中含有相当数量的油脂；（C）棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到极为严重的阻碍；（D）棉花白色，因而黑度小。 2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为；（A）传导和对流（B）传导和辐射（C）传导、对流和辐射，但对流和辐射是主要的。 3、一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数α＝1000w/m2.℃。如流量与物性都不变，改用一 φ19×2mm的直管，则其α值将变为_______w/m2.℃。（A）1059 （B）1496 （C）1585 （D）1678 4、有一列管换热器，由38根φ25×2.5无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，水流速0.5m/s，相应的Re>104及对流传热膜系数为α，当水流量减为一半时，对流传热膜系数改变为α'＝_____。（A）α'=（1/2）α（B）α'>（1/2）α （C）α'<（1/2）α（D）不一定 5、蒸汽冷凝时的热阻_______。（A）决定于汽膜厚度（B）决定于液膜厚度（C）决定于汽膜和液膜厚度（D）主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响 6、沸腾传热的的过热度增大，其传热系数_________。（A）增大（B）减小（C）只在某范围变大（D）沸腾传热系数与过热度无关 7、在一列管式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，冷却水应走_______。（A）管程（B）壳程（C）易于清洗侧（D）抗压性大的一侧 8、红砖的黑度为0.93，若温度为300℃，则红砖的辐射能力为______W/m2。（A）6112.3 （B）5684 （C）916.8 （D）1000 9、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。（A）大于（B）等于（C）不能确定是否大于（D）小于

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 = W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB = 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)(223 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= （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， ℃ ℃ 则 ∴ 所需加热时间为： 2、解：（1）甲苯蒸气冷凝放热量为：h kJ r W Q /726000363200011=?== 冷却水吸收热量：h kJ t t t Cp W Q Q /726000)16(19.45000)(212212=-??=-== C t ο65.502=∴ (3分) (2)传热平均温差为C t T t T t T t T t m ο35.7565.5011016 110ln 16 65.50ln )(2 121=---=-----= ? (2分) 总传热系数： W K m h d h d K /1075.510000150240057112421122??=+?=+=- ∴K 2= W//(m 2·K) (2分)

传热学第四版课后题答案第九章

第九章思考题 1、试述角系数的定义。“角系数是一个纯几何因子”的结论是在什么前提下得出的? 答：表面1发出的辐射能落到表面2上的份额称为表面]对表面2的角系数。“角系数是一个纯几何因子”的结论是在物体表面性质及表面湿度均匀、物体辐射服从兰贝特定律的前提下得出的。 2、角系数有哪些特性?这些特性的物理背景是什么? 答：角系数有相对性、完整性和可加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净辐射换热量为零的条件下导得的；完整性反映了一个由几个表面组成的封闭系统中。任一表面所发生的辐射能必全部落到封闭系统的各个表面上；可加性是说明从表面1发出而落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部份的辐射能之和。 3、为什么计算—个表面与外界之间的净辐射换热量时要采用封闭腔的模型? 答：因为任一表面与外界的辐射换热包括了该表面向空间各个方向发出的辐射能和从各个方向投入到该表面上的辐射能。 4、实际表面系统与黑体系统相比，辐射换热计算增加了哪些复杂性? 答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定律，这都给辐射换热计算带来了复杂性。 5、什么是一个表面的自身辆射、投入辐射及有效辐射?有效辐射的引入对于灰体表面系统辐射换热的计算有什么作用？答：由物体内能转变成辐射能叫做自身辐射，投向辐射表而的辐射叫做投入辐射，离开辐射表面的辐射叫做有效辐射，有效辐射概念的引入可以避免计算辐射换热计算时出现多次吸收和反射的复杂性。 6、对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射换热量的基本步骤。答：(1)画出辐射网络图，写出端点辐射力、表面热阻和空间热阻；(2)写出由中间节点方程组成的方程组；(3)解方程组得到各点有效辐射；(4)由端点辐射力，有效辐射和表面热阻计算各表面净辐射换热量。 7、什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作用你是怎样认识的？答：出辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻，由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻，网络法的实际作用是为实际物体表面之间的辐射换热描述了清晰的物理概念和提供了简洁的解题方法。 8、什么是遮热板?试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的例子。答：所谓遮热板是指插人两个辐射表面之间以削弱换热的薄板。如屋顶隔热板、遮阳伞都

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

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为室内空气的温度，保温层外表面的发射率问：(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式； (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解： (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： q i厂d (T； -T；) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t的单位为°C, x单位为m 试求： t (1) 墙壁两侧表面的热流密度； (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x

解：(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度： q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线，每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝缘层的外表面温度受环境影响，假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多少？解：(1)以长度为L 的导线为例，导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分热量用于导线的升温，其热量为心务中：一部分热量通过绝热层的导热传到大气中，其热量为：门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知：l 2RL -门述二厶E = I 2RL -门即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.： 0 = 0

传热学重点章节典型例题

第一章 1-1 对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？解：（ a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。（ b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流和热辐射。所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（ a ）布置。 1-7 一炉子的炉墙厚 13cm ，总面积为 20m 2 ，平均导热系数为 1.04w/m · k ，内外壁温分别是 520 ℃及 50 ℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是 2.09 × 10 4 kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式每天用煤 1-9 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度 t w = 69 ℃，空气温度 t f = 20 ℃，管子外径 d= 14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率 8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？解：根据牛顿冷却公式

1-14 宇宙空间可近似的看作 0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为 0.7 ，试计算航天器单位表面上的换热量？解：航天器单位表面上的换热量 1-27 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ = 0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面 3 被高温流体加热，平板的平均导热系数λ =17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面 3 的 t w3 温度为多少？解：表面 1 到表面 2 的辐射换热量 = 表面 2 到表面 3 的导热量第二章

传热学第四版课后题标准答案第十章

传热学第四版课后题答案第十章

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第十章思考题 1、所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径为d i 、外径为d 0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。 01 10 00011011110 00010111112)/ln(1 1 12)/ln(1βπβπηβληβηβππληβπo d d d h d d d d h k d h d d d h t 算面积为管外表面传热系数得计算面积为管内表面传热系数得计传热系数：得以管内表面为基准得＝答：由传热量公式：++= + +?Θ 2、在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。 3、重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于1。 4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。 5、对于22112211221m1q c q c q c q c q c c q m m m m m =<≥及、三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与c q m 相对大小的关系。 6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？答：换热器设计所依据的基本方程有： m m m t KA t t c q t t c q ?=" -'="-'=)()(22221111φ 传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。 7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，说明略o 8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？

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