1、（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（ ）。 、高压流体； 、蒸汽； 、易结垢的流体； 、腐蚀性流体； 、粘度大的流体； 、被冷却的流体； 答案
2、：、；、 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 2d u常数 当管径增大时， a. 2/u l d ， 0 .8 0 .2 1 .8/ 1 /u d d b. d 增大时，增
3、大， d 综合以上结果， 1.81/Ad ，管径增加， A 下降 根据 21pm c t t K A m t 对于该系统 K 2112lnmttK A t A TtTt 即 121lnpm c A TtTt A 则 12lnTtTt 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： 0.80.023 R e P r nuN ，即物性一定时， 0.8 0.2/ud 。 根据连续性方程，流量不变时， 24V d u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 6、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中 K 值从
4、大到小正确的排列顺序应是（ ）。 A、 ； B、 ； C、 ； D、 ； 冷流体 热流体 水 气 体 水沸腾 水蒸气冷凝 水 水 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： 加热器应置于该空间的上部； 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、 ； C、 ； B、 ； D、 ； 空气流速为 30m/S 时的 a； 水的流速为 1.5m/s 时的 a； 蒸汽
5、滴状冷凝时的 a； 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 4102.1 eR ,此时对流传热系数为 。若将水的流量减半，其对流传热系数 （ ）。 A、 (1/2) 8.0 ； B、 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
6、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）。 分析：由传热基本方程 mQ KA t着眼考虑：空气流量增加 20%而进出口温度不变，即 QCS2 CS2CS2 水 水 冷却段 冷凝段 K1 K2 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 tm及 A。 解： 空气蒸汽 ，又管壁较薄可忽略其热阻 空气K 4.08.024.08.04/0 2 3.0PrRe0 2 3.
7、0rPdWsddd 空气在物性不变的前提下 8.18.01 dWC A空气 (a) mm tdLntAKQ 由题意， n 为常数 将 （ a）式代入： 8.08.02 d LtWCQ mA （ 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： 1212128.021128.08.021128.0122.1mmmmAAttddLLttddLLWWQQ已知：12QQ1.2 (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。 由于原来的冷却
8、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2110010012lnttttAKKtKtt ttm2110010012 ln2 0604.05.679092 )3035(1483100 30100ln 2 tC1.342 t64.13035 )301.34(2)( )(21212 ttCW ttCWQQWWcpccpc 很少，这可由 2t 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 0.82 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
9、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 25mm2.5mm 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， 21 /(250 mW ）水侧 20 /(10000 mW ）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 wT 及 wt 。 解：方法一： （ 1） 先求总传热系数（以管子内表面为基准） Ki=242W/(m2 ) （ 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
10、牛顿冷却定律： 又 2 3 92 5 0103.655 0 0 3 iiw qTT 再眼于管外的对流传热 2 3 51 0 0 0 0103.522 3 0 300 qtt w 方法二： (1) 先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面） 0 0 0 0 8.00 0 0 0 4 9 5.00 0 4.0251 0 0 0 0205.2220450 0 2 5.02 5 011100321 ddddbRRRKR imii =0.00413( 2m )/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 RRtT TT W 1 RRtT ttW 3 已知： t = 2300c T
11、= 2450550 = 500 0 0 4 1 3.00 0 0 0 8.00 0 0 0 4 9 5.0004.025201 0 0 0 012520450 0 2 5.0250111ooimiii ddddbK C2 7 02 )2 3 04 5 0()2 3 05 5 0( mt2k W / m3.652 7 02 4 2 miii tKAQq2k W / m3.522 7 025202 4 2 moiimooo tddKtKAQq)( wii TTq C5 0 02 4 5 05 5 0 T tw = T- )(1 tTRR = 2 3 9)2 3 05 0 0(0 0 4 1 3.0
12、 0 0 4.05 0 0 tw = t + )(3 tTRR = 235)230500(00413.0 0008.0230 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
13、倍； (2)传热管的数目加倍 试估算 /tm将如何变化？ 解：（ 1） 蒸汽 空气 K 空气 由 Q =KA tm 得 Q/ AAKt m 空气 Re= dGdu 由上可知，当压强加倍后，管内空气的 ， u 将有所改变，具体说 增大 u 减少，但质量流速 G = u 不变。即 Re= dG 不变。 又 r= pc 不变 不变 Q/ tm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 574.05.0 80 。 倍。 15.12574.0/121212 AAtQ tQmm ）（ ）（ 6、 平均温
14、度为 270的机油从一 108mm 6mm 的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为 340W/(m2 )，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aT=8+0.05tW来计算。其中 tW表示壁温，； T的单位为 W/(m2 )。 解：（ 1）设油和空气的温度分别为 t1、 t2。 从热油和空气的传热来看 Q=KA(t1-t2) 欲求 Q 必先知 K，而 K 又与 T有关。 由 T的计算式可以看出，求解 tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程 QT= TA(tW-t)分析，要想求得 tW又须知 QT。如此应采取试差法求解 。
