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传热练习题2_化工原理.doc
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传热练习题2_化工原理.doc
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- -
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(
)。
26、黑体的表面温度提高一倍,则黑体的辐射能力提高( )倍。
- 考试资料
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27、在列管换热器中使用饱和水蒸汽加热冷空气时,管壁的温度接近( )侧温度。
二、选择题
1、管壁热阻和污垢热阻可忽略,当传热面两侧的对流传热膜系数相差较大时,总传热系数总是接近于(
)。
热阻大的那侧的传热膜系数 B 热阻小的那侧的传热膜系数
C 上述两者的平均值 D 不一定
2、在两灰体进行辐射传热,两灰体的温度相差 50℃。现因某种原因,两者的温度差升高到 100℃,则
此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比,应该( )。
增大 B 变小 C 不变 D 不确定
3、为减少室外设备的热损失,拟在保温层外包一层金属皮,则选择金属皮时应优先考虑的因素是选用的
材料( )。
颜色较深 B 表面粗糟 C 颜色较浅 D 表面光滑
4、推导过滤方程式的一个最基本的依据是( )。
滤液通过滤饼时呈湍流流动
假定滤饼大小均一
滤液通过滤饼时呈层流流动
假定过滤介质的阻力可忽略不计。
5、某一套管换热器,由管间的饱和蒸汽加热管内空气,设饱和蒸汽的温度为 100℃,空气进口温度为
20℃,出口温度为 80℃,问此套管换热器内管壁温度应是( )。
接近空气温度
接近饱和蒸汽和空气的平均温度
接近饱和蒸汽温度
三、计算题:
1、某一逆流操作套管换热器,冷却水进口温度 t1=30℃ ,出口温度 t2=84℃;热流体进口温度
T1=180℃, 出口温度 T2=120℃.若改为并流操作,其它条件均不变,两流体的出
口温度分别为多少?(设平均温度差可用算术平均值)。
2、一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热至 73℃,氯苯流量为 5500kg/h,
现因某种原因,氯苯流量减少到 3300 kg/h,但其进出口温度欲维持不变,试问此时饱和蒸汽温度应为
多少,才能满足要求? 此时饱和蒸汽的冷凝量为原工况的百分之几?
(设在两工况下蒸汽冷凝热阻、管壁热阻、垢层热阻及热损失均可忽略,且氯苯在管内作湍流流动,忽
略两工况下饱和蒸汽汽化潜热的变化)。
3、在套管换热器中,冷流体以 500kg/h 流过 φ23×2mm 的管内,冷流体的比热为 1k J/kg℃,进出口
温度为 20℃和 80℃,管壁的导热系数为 45w/m℃,加热介质走管外,温度由 150℃降为 90℃,已知
管内传热膜系数为 α1=700w/m2℃,总传热系数 K0(基于管外表面积)为 300w/m℃,热损失可以忽略
不计。求:
管外对流传热膜系数 α0;
逆流传热所需管长;
如果加热介质换为 140℃的饱和蒸汽,冷凝为饱和液体,蒸汽冷凝传热膜系数
α0=8000 w/m2℃,其它条件不变,所需管长;
D、换热器使用一年后,发现冷流体的出口温度达不到 80℃,请说明原因。
4、在一单程的列管换热器中,壳程通入 100℃的饱和水蒸汽,将管内湍流的空气从 10℃加热至
60℃,饱和蒸汽冷凝成同温度下的水。若空气流量和空气的进口温度不变,仅将原换热器改成双管程。
试求:
A、空气的出口温度 t2
B、空气冷凝量有何变化? (忽略管壁热阻及换热器的热损失)
- 考试资料
- -
例 4-1 某平壁厚度为 0.37m,内表面温度 t
1
为 1650℃,外表面温度 t
2
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
- 考试资料
- -
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
- 考试资料
- -
设 t
2
耐火砖和绝热砖间界面温度,t
3
绝热砖和普通砖间界面温度。
,
由式可知:
再由式得:
所以
所以
各层的温度差和热阻的数值如本列附表所示。由表可见,各层的热阻愈大,温度差也愈大。
导热中温度差和热阻是成正比的。
例 4-2 附表
材料 温度差 热阻
耐火砖
59.5 0.1429
绝热转
805.1 1.933
普通砖
117.4 0.2815
- 考试资料
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pyhm63
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