1、第四章 传热练习题一、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：C2、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ ） 。A、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C、折射定律；B、克希霍夫定律； D、普郎克定律；答案：B3、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
2、；答案：A、C、D；B、E、F4、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、E5、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 2du常 数当管径增大时，a. 2/l，0.80.21.8/uddb. d 增大时， 增大，综合以上结果，1.8/Ad，管径增加， A下
3、降根据21pmcttKAm t对于该系统 K212lnmttTt即 12lnpmcATt 则12lt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：0.8.23RePrnuN，即物性一定时，0.8.2/ud。根据连续性方程，流量不变时，24Vdu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 K6、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、 ；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：D7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，
4、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：B8、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、； B、； C、； D、； 空气流速为 30m/S 时的 a； 水的流速为 1.5m/s 时的 a；蒸汽滴状冷凝时的 a； 水沸腾时的 a；答案：C9、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、管壁热阻； 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：B10、热油和
5、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（ ） 。A、104； B、130； C、95； D、85；答案：A 分析： =20751T=0.65 1T=10411、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：A12、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
6、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：C13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为 90C，出口温度为 50C，冷水进口温度为 15C，出口温度为 53C，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 21TcWQphh，21tcWQpc 得 05.438050930211 tThc14、某套管换热器由 1084mm 和 552.5mm 钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（ ）mm。A、53； B、45；
7、 C、50； D、58；答案：B15、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：D16、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：A17、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
8、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：C18、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：B19、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
9、； D、2.30 倍；答案：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：21 气体的导热系数值随温度的变化趋势为（ ）A T 升高， 增大 B T 升高， 减小C T 升高， 可能增大或减小 D T 升高， 不变答案：A22、水银、水、软木的导热系数分别为 1、2、3 其大小顺序为（ ）A 12 3 B 13 2 D 312答案：A23、多层平壁定态热传导时，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 D 不确定答案：A24、对由多层平壁
10、组成的多层平壁稳定热传导而言，若三层的传热推动力t1t2 t3,则三层平壁的传热阻力R1、R2、R3 之间的关系为（ ）A R1R2R3 B R1R3R2 D R2R1R3答案：A25、双层平壁稳定热传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为 1 和 2，其对应的温度差为t1 和t2 ，若t1t2,则1 和 2 的关系为（ ）A 12 C 1=2 D 无法确定答案：A26、由厚度都相同的平壁组成的三层平壁而言，若 123，则热阻 R1、R2 、R3 之间的关系为（ ）A R1R2R3 B R1R3R2 D R3R1R2答案：B27、由傅立叶定律，可以定义出导热系数 ；由牛顿冷却定律，可以定义出对流传
11、热系数 。对于 和 的下列认识中正确的是（ ）A 和 皆为物质的热物理性质 B 和 具有相同的因次C 和 不一样，仅 为物质的热物理性质D 和 不一样，仅 为物质的热物理性质答案：C28、传热中的相似准数有努塞尔准数 Nu，雷诺准数 Re，普朗特准数 Pr。格拉斯霍夫准数 Gr，大空间内无相变的自然对流传热现象可由其中的（ ）来描述。A Re、Pr、Gr B Pr、Gr、Nu C Nu、Re、Pr D、 Nu、Re答案：B29、设水在一圆直管内湍流流动，在稳定段处，其对流传热系数为 1；若将水的质量流量加倍，而保持其他条件不变，此时的对流传热系数 2 与 1 的关系为（ ）A 2=1 B 2=
12、21 C 2=2 0.81 D 2=2 0.4 1答案：C30、下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：C31、下列准数中反映自然对流对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：D32、下列准数中反映流动状态和湍流程度对对流传热影响的是（ ）A Nu B Re C Pr D Gr 答案：B33、对由外管直径为 d1,内管直径为 d2 组成的套管而言，按润湿周边计算而得的当量直径为（ ）A （d1+d2 ）/2 B d1+d2 Cd1-d2 D d2-d1答案：C34、换热器中任意截面上的对流传热速率=系数推动力，其
13、中推动力是指（ ）A 两流体温度差（T-t） B 冷流体进、出口温度差（t2-t1）C 热流体进、 出口温度差（ T2-T1） D 液体温度和管壁温度差（ T-TW）或（t W-t）答案：D35、液体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数 与雷诺准数 Re 的 n 次方成正比，其中 n 的值为（ ）A 0.5 B 0.8 C 1 D 2答案： B36、工业生产中，沸腾传热操作应设法保持在（ ）A 自然对流区 B 泡核沸腾区 C 膜状沸腾 D 过渡区答案：B37、在通常操作条件下的同类换热器中，设空气的对流传热系数为 1，水的对流传热系数为 2，蒸汽冷凝的传热系数为3，则（ ）A12 3 B
14、231 C 321 D213答案：C二、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；热对流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 t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热
15、传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。答案； 21；21t6、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；减薄滞流内层的厚度7、在 、 、 、 pc这 4 个物性参数中，若 值大，对流传热系数 就增大；若 值大，对流传热系数就减小。答案： 、 p、 ；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4273306=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：11
16、0、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= mtKAmtAKQ QK1=1.1 故 Q = 1.40.1=400kg/h12、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/（ 2m） 。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 /( 2m)。答案：612分析
17、： =0.023nrPd8.0Re=0.023 dnSdWPr4/8.02 8.0)21(= .1=.3=0.482=0.482 =0.4821270=612W/( 2m)13、工业上常见的载热体加热剂有 、 、热水、联苯混合物，熔盐(KNO 353%，NaNO 240%, NaNO37%)等。答案：饱和蒸汽；烟道气14、工业上常见的载热体冷却剂有冷水、 、 等。答案：空气；冷冻盐水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、根据冷热流体的接触情况，两种流体实现热交换的形式有 、混合式换热 和 三种。答案：间壁式换热、蓄热式换热17、
18、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、传热的三种基本方式是 、 和热辐射。答案：热传导；对流传热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：14.03/1/3/1)(86. WLdPRNireu 。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：14.03/1/3/12 )(4/86.1WLdPdWiriSi 由 2)1( 13/d故 220、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%三、计算题1、某燃烧炉的平壁由耐火砖、
19、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为 1.2W/(m)，0.16 W/(m)和 0。92 W/(m)，耐火砖和绝热转厚度都是 0.5m，普通砖厚度为 0.25m。已知炉内壁温为 1000，外壁温度为 55，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。 21/8.47 )92.0/5()16.0/5()1/.0)5(/mwbtSQi（ （）解 2、在外径 100mm 的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为 0.08 W/(m)，已知蒸汽管外壁 150，要求绝热层外壁温度在 50以下，且每米管长的热损失不应超过 150W/m，试求绝热层厚度。mrmrrLntLQ9.150.69. 50)
20、/()1(0/122 212壁 厚 为 ：解 3、382.5mm 的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失，在管外保温。第一层是 50mm 厚的氧化锌粉，其平均导热系数为 0.07 W/(m)；第二层是 10mm 厚的石棉层，其平均导热系数为 0.15 W/(m)。若管内壁温度为 180，石棉层外表面温度为35，试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度？解：r 0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1 1 = 0.0190.05 = 0.069 mr3 = r2 2 = 0.0690.01 = 0.079 m知0 = 45 W/(m)W/mQLt
21、rrr211231480559671796410301232(lnlln.()l.ln.l. 即 tr23()l47019.()lt t 2 = 41.8 4、有一外径为 150mm 的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料导热系数之比 ，两层绝热层厚度相等皆为 30mm。试问应把哪一种材料包在里层时管壁热损失小。设两种情况下两绝热层的总温差不变。 420./)(/)( 6./2,1135,0375/)(/)(/123212 21失 小 。小 的 包 在 里 层 时 ， 热 损若 大 的 包 在 里 层 是 ：设 包 在 里 层 时 ：解 ： 若 小 的rLnrLnmrrmrLnLntQ5、冷冻盐水（25%的氯化钙溶液）从 252.5mm、长度为 3m 的管内流过，流速为 0.3m/s，温度自-5升至 15。假设管壁平均温度为 20，试计算管壁与流体之间的平均对流给热系数。已知定性温度下冷冻盐水的物性数据如下：密度为1230kg/m3，粘度为 410-3Pas，导热系数为 0.57 W/(m)，比热为 2.85kJ/(kg)。壁温下的粘度为 2.510-3Pas。解：d = 0.0250.00252 = 0.02 m 50L3015. u = 0.3m/s 2000 层流Re.du023104845Pr.Cp28510733100edLi 4246
