化工原理 第六章 传热.docx

第六章 传热一、填空题1. 按冷热流体的接触状况，传热过程有 、 、 2. 传热按机理分为 、 、 3. 导热系数的物理意义是 ，它的单位是 4. 各种物体的导热系数大小顺序为 5. 对流传热速率方程的表达式为 ，其中温度差代表 6. 对流给热系数的主要影响因素有（1） （2） （3）____________________（4） （5） 7. 无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在a=0.023久/diRPrn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 8. 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 9•水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数 约为原来的 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的—倍设条件改变后仍在湍流范围）10. 在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 ，减少热阻的最有效措施是 11. 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 — 一、 — 一和三个阶段实际操作应控制在 在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 12. 蒸汽冷凝有 和 两种方式二、选择题1. 对于三层圆筒壁的定态热传导，若Q］、Q2、Q3为从内向外各层的导热量，则它们之间的关系为 。

A. Q1=Q2=Q3 B.Q3>Q2>Qi C.Q］>Q2>Q3 D. Q］、q2、q3之间无法比较2. 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 九和1九，其对应的温度差为At和At，若At > At，则九和九的关系为 2 12 12 12A尢 <尢 B尢 >尢 C尢=尢 D无法确定1 2 1 2 1 23•沸腾传热过程中，增大过热度，其沸腾对流传热系数—A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大，也可能减小4. 温度相差100°C的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了 10C，则此时的辐射传热量与原来的相比将 A.不变 B.变大 C.变小 D.不确定5. 在200〜600C在时，氧化铜的黑度大于氧化铝的，则氧化铝的发射能力_氧化铜的发射能力 (A)大于 (B)等于 (C)小于 (D)不确定三、简答题1. 若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？2. 圆筒壁的定态热传导与平壁的定态热传导有何区别？3. 试说明流体有相变化时的对流传热系数大于无相变时的对流传热系数的理由.四、计算题1. 平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，1.07W/(m.C)， b二200mm ；中间是绝缘砖，九二0.14W/(m.C)，b二100mm ；最外层是钢1 2 2板，九二45W/(m.C)， b二6mm。

若耐火砖层内表面温度t二1150C，钢板外3 3 1表面温度t二30C求(1)导热的热通量q 2 )实验测得热损失为4300W/m2，试分析原因并计算附加热阻R附2. 在外径为 140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失蒸气管外壁 温度为390C，保温层外表面温度不大于40Co保温材料的久与t的关系为 久=0.1+0.0002t (t的单位为C，久的单位为W/ (mC))若要求每米管长的热 损失Q/L不大于450W/m，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布3. 某蒸汽在套管换热器中冷凝，内管为①25x2.5mm钢管，管长2m蒸汽走管 外，冷却水走管内，流速为1 m/S,进口温度为20°C,出口温度为50°C求⑴管 壁对水的对流给热系数⑵若将管内径缩小1/2，且设流速及其它条件都不变， 此时对流给热系数有何变化？4.温度为10C、压力为101.3kkPa的空气以0.215kg/s在列管换热器官间沿管长 方向流动，空气出口温度为30C.列管换热器的外壳内径为190mm,其中装有37 根①57x3.5mm的钢管，钢管长度为2m，试求钢管外表面对空气的对流给热系 数练习题练习答案一、填空题1. 直接接触式传热、间壁式传热、蓄热式传热2. 传导、对流、辐射3. 单位温度梯度下的热传导通量，W/（m.°C）4. 金属九〉非金属固体九 >液体九〉气体九5. Q " ANt，流体与壁面（或反之）间温度差的平均值6. 流体的种类和相变化的情况，流体的性质，流体流动的状态，流体流动的原因，穿热面的形状、分布和大小7. 热流方向 0.40.38. 对流给热系数a lNu - 物性影响九Pr - Cp^9. 1.74 3.4810. 层流内层（或热边界层内） 提高流体湍动程度11. 自然对流 核状沸腾 膜状沸腾 核状沸腾 增加12. 膜状冷凝 滴状冷凝二、选择题1. A 2、A 3、D 4、C 5、C三、简答题1. 答：包括以下三个过程：（ 1） 热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2） 热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（3） 热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体2. 圆筒壁热传导与平壁热传导的区别是圆筒壁的传热面积不是常量，是随半径 而变的，且温度也是沿半径方向变化的。

3. 相变热大于显热，沸腾时气泡搅动，蒸汽冷凝时液膜很薄 四、计算题1.解：1）由三层平壁的定态热传导公式求qQ t -1 1150 - 30 1120= 14 = = A b、b b 0.2 0.1 0.006 0.187 + 0.714 + 0.000133艺+亡+亡而+丽+古12311200.901二 1242W/m2计算结果：q > 300W/m2，分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气t — t-i一? = 300bb+ R附层存在’产生了附加热阻R附即q =〒 b1 2 3代入数据得：1120 1120q 二 =300 解出 R = —0.901=2.83m2 • °C-W-i0.901 + R 附 300附2.解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2=0.07m -2=390C -3=40C先求保温层在平均温度下的导热系数，即九二 0.1 + 0.0002'390 + 40、< 2丿=0.143W/（m「C）1）保温层温度 将式（ 4-15）改写为’ r 2kX（- 一 -）In 3 = 2 3-r Q/ L2lnr3=2兀 x 0.143（390 - 40）450+ ln 0.07得 r3=0.141m故保温层厚度为b=r3—r2=0.141—0.07=0.071m=71mm2）保温层中温度分布 设保温层半径 r 处的温度为 -，代入式（ 4-15）可2兀 x 0.143（390 --）= 450lnr0.07解上式并整理得 -=—501lnr—9423.解：⑴求ai① 定性温度-=20+^° = 35C，查出水在35C下的物性。

m2P = 994Kg / m 3Cp = 4.174KJ /（Kg - C）,卩=0.7225 x 10-3 Pa - S ,九=0.626 W /（m - C）②Re, Pr, Ld，特征尺寸 d 二 25 — 2.5 x 2 二 20mm 二 0.02m i 1dup 0.02x1x994Re = = = 2.75 x 104 >10000卩 0.7225 x 10-30.626Pr 止=O.7225 x 10—3 x 4」74 x 103 = 4.822=100>60，且水被加热，取n=0.40.02a 二 0.023 x — R 0.8P0.4 二 0.023 x 0.626x (2.75 x 104x(4.82h4 i d e r 0.02二 4806 W / (m2 - C)化⑵管内径减少 1/2，其它条件不变，则 d'i=什，引起Re变化及产值变i,d up RR' = i = ee 2卩 2Pr不变，—di-“ -27500 = 13760>100002湍流200>60，求a公式仍适用，此时用a'（或a'）ii此时，1ax —,d 0.2二 d-2，得 a '二 ^2 0.2 L = 1.149a4.定性温度t二10旦 二20c，查出空气在20°C下的物性：p= 1.205kg/m3,2=1.005kJ/(kg・°C),卩二 18.1 卩Pa • s ,九=0.0259 W/(m・°C)兀4 x (0.192-37 x 0.0192)d 二 一4 =0.0255me 兀(0.19+37 x 0.019)0.215 /1.205u = q»J- = s— ‘ 一 =10m/s兀(D2 -nd2)/4 ； (0.192-37x0.0192)Re = dUP = °.°255 x 10 x1・205 = 1.70 x104>10418.1x10 - 6c pc 18.1x10-6 X 1.005 x 103Pr =——p = = 0.702九 0.0259a = 0.023 x — R 0.8P 0.4 = 0.023 x 0.0259 xG.7 x 104》8 x(0.702» d e r 0.0255e=49.1 W / (m2• C)。