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化工原理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=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)***答案***1140w2.（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=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)***答案***1000w3.（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=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁)***答案***91mm4.（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,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.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,此时传热系数α=_____________.***答案***α=0.023(λ/d)RePrα=3.81(kw.m.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,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.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,此时传热系数α=________________.***答案***α=0.023(λ/d)RePrα=5.26(kw.m.K)6.（3分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。***答案***q=αA△tw.m.K7.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________.***答案***27.9K8.（4分）某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________.***答案***41.6K9.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、______***答案***热传导热对流热辐射10.（6分）圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.α_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w.m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000(w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________.***答案***1/K=1/α+bd/λd+1d/αd946(w.m.K)11.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的进出.口温度为20℃和45℃,此时传热平均温度差△t=_______.***答案***32.5℃12.（3分）对流传热中的努塞特准数式是＿＿＿＿＿＿,它反映了＿＿____________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿***答案***N/λ,对流传热过程几何尺寸对α的影响。13.（4分）稳定热传导是指__________不随时间而改变***答案***传热系统中各点的温度仅随位置变14.（2分）两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为_____***α一侧的换热壁面15.（2分）在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中,A表示为____________________。***答案***A泛指传热面,与K相对应16.（3分）两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时,平均传热温差△tm=____________,当并流时,△tm=_________。***答案***50℃47.2℃17.（4分）冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T400℃，出口温度T200℃，冷气体进口温度ｔ50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温化工原理度为＿_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿＿℃***答案***250℃，240℃18.（3分）一列管换热器，列管规格为φ38×3,管长4m,管数127根，则外表面积F=_________________，而以内表面积计的传热面积F***答F1=127×4π×0.038=60.6mF2=127×4π×0.032=51.1m19.（2分）当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数可变为原来的_________倍220.（2分）进行换热的两流体，若α》α时，要提高K值，应设法提高_______；当α时，要提高K值，应使_________________。***答案***α；α与α同时提高二、选择题：1.（2分）间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻(A)A.成正比B.成反比C.没关系2.（2分）翅片管换热器的翅片应安装在(A)。A.α小的一侧B.α大的一侧C.管内D.管外3.（2分）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RRR(C)。A.R(R+R)B.R(R+R)C.R=(R+R)D.无法比较本题目有题图：4.（2分）工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（C）。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。5.（2分）有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为120℃）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20℃加热到80℃，该换热器的平均传热温度差ΔｔB）。A.-60/ln2.5;B.60/ln2.5;C.120/ln56.（2分）将1500kg.h80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃，硝基苯比热为1.38kJ.kg.KB）。A.19800kJ.h;B.82800kJ.h;C.82800kw;7.（2分）对流传热是由（C）因素产生的。A.流体分子的热振动;B.流体体内电子的移动;C.流体质点的位移、扰动。8.（2分）法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（C）。A.kw;B.kcal;C.J9.（2分）热量传递的基本方式是（D）。A.恒温传热和稳态变温传热;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10.（2分）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（D）。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。11.（2分）公式q＝KAΔttB）。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。12.（2分）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（C）。化工原理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。13.（2分）对一台正在工作的列管式换热器，已知α116w.m.K11600w.m.K高传热系数（K），最简单有效的途径是（A）。A.设法增大α;B.设法增大α;C.同时增大α14.（2分）用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A）A.蒸汽的温度；B.空气的出口温度；C.空气进、出口平均温度15.（2分）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（B）A.α蒸汽B.α空气C.α蒸汽与α空气的平均值16.（2分）对流传热仅发生在（C）中。A.固体B.静止的流体C.流动的流体17.（2分）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（A）。A.愈大B.愈小18.（2分）流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（A）方式进行的。A.热传导B.对流传热C.热辐射19.（2分）当壳体和管束之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用（B）A.固定管板式B.浮头式C.套管式20.（2分）强化传热的主要途径是（B）。A.增大传热面积B.提高K值C.提高△t三、判断题：1.（2分）凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。()×2.（2分）传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比，而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。（）√3.（2分）凡稳态的园筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。×4.（2分）热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。×5.（2分）当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。（）×6.（2分）多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度差之和。（）√7.（2分）无相变的折，错流换热器，其平均温度差△t）√8.（2分）换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（√9.（2分）导热系数是物质的一种物理性质（√10.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（X）11.（2分）在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小×12.（2分）在对流传热中，传热管壁的温度接近α值小的哪一侧流体的温度（）.×13.（2分）对于问壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。（）×14.（2分）列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K值，在管外装设折流挡板。（）×15.（2分）蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（√16.（2分）列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α）√17.（2分）维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（）×18.（2分）为了提高间壁式换热器的传热系数K值，必须设法提高α值大的那一侧流体的对流传热系数。（）×19.（2分）强化传热的途径主要是增大传热面积（）×20.（2分）付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（）×化工原理四、简答题：1.（8分）在化工生产中,传热有哪些要求?传热一般有两方面的要求：1、尽量使传热情况良好,即要求高的传热效率,以减少设备尺寸；2、尽量避免传热,即保温或保冷。2.（10分）传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量,辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。3.（10分）试述对流传热的机理?热流体流过管道时,在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡,使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。4.（8分）强化传热过程应采取哪些途径?根据ｑ＝K.A.△t,指任一个K、A、△t(1)增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t可采用逆流操作,因为当TTttt大；(3)提高传热系数K由K＝1/（1/α1/α/λ提高α,都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。5.（4分）传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式?传导、对流、辐射导热－－分子原位振动，电子定向流动。对流－－流体质点