化工原理完整答案

单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量；W/（m?℃）；千卡/小时?米?℃ 922、① 定性温度是指______________________。

② 沸腾传热可分为三个区域，它们是____________、____________和____________，生产中的沸腾传热过程应维持在____________区操作。

① 确定准数中各物性参数的温度

② 自然对流区；核状沸腾区；膜状沸腾区；核状沸腾

623、对多层圆筒壁的热传导，通过各层的传热速率________，热通量________,沿圆筒壁的径向温度分布为____________线。 相等；不相等；曲线 924、① 已知导热率λ=2.388×10-3Cal/(cm?s?℃)， 此值在SI制中为__________W/(m?K)。

② 写出比热Cp的单位，工程制为____________，SI制为____________。 ③ 物体的辐射传热速率与其绝对温度的_________次方成正比。 ① 1 ② kCaL/（kg?℃）；J/（kg?℃） ③ 四

925、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近于__________侧的对流传热系数，而壁温接近于________________侧流体的温度。蒸汽冷凝时的对流给热系数?较大。原因是_______________。

空气；饱和水蒸气；蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热

926、① 估计列管式换热器中金属管壁的温度tw，壳程为0.1MPa的饱和水蒸气冷凝。 A 管程是平均温度为40℃的空气，tw约为________；

B 管程是平均温度为40℃的水，水的对流给热系数为2000W/(m2?℃)，基于内面积的总传热系数Ki=1600W/((m2?℃)) ，tw约为_______。

② 在设计时，欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度看，宜采取的措施为_____________，因为____________________________ _________。

① 100℃；88℃

② 增加管长；如果采用增加管数的办法，则沿垂直方向管数也增加，冷凝液从上面各排流到下面各排，液膜逐渐增厚，α降低

327、管内湍流传热，流体内温度梯度最大的部分是在______________，原因是______________________

___________________________。

滞流底层；滞流底层的传热机理是导热，流体的导热率一般比较低。

628、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也____________。滴状冷凝的给热系数_________膜状冷凝给热系数。 大；大于

629、沸腾传热时，在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大，则?__________。 越大

931、下列各种情况下的对流给热系数

空气流速为6m/s时的?1； 空气流速为25m/s 时的?2；水的流速为1.2m/s时的?3； 水的流速为2.5m/s时的?4； 蒸汽膜状冷凝时的?5之间的数值按自大而小的顺序为 _______ > _______ > _______ > _______ > _______。

?5；?4；?3；?2；?1

332、不需要任何介质的传热称为_______传热。 辐射 633、在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经_______。 管程

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634、列管式换热器中，流体在_______流动称为流经壳程。 管间 635、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有 波长范围的辐射能的物体称_______。 灰体

336、在辐射传热中，气体的反射率为_______。 0 337、在辐射传热中，黑体的透过率为_______。 0 338、在辐射传热中，灰体的透过率为_______。 0

339、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的_______。 黑度

340、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近_______的温度。 饱和蒸气

941、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数Ｋ接近_______的对流传热系数。

空气

942、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走_______。 管内 943、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走_______。 管间 944、判断下列物性数值大小?金属 ____ ?液 ___?气。 ＞；＞ 四、判断题 （每题1分）

31、在辐射传热中，黑体的反射率为1。（ ）×

62、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。（ ）× 63、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。（ ） √

94、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等。（ ）× 95、一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大 小顺序为固体＞气体＞液体。（ ）×

96、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。（ ）× 37、对流传热仅发生在流体中。（ ）×

68、流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在流动边界层。（ ）× 69、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。（）×

610、虽然大气层包围着地球，但阳光仍能照射到地球表面，因为空气是透热体。（ ）√

五、问答题

61、在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？ 为什么？ （3分）

答：壁温接近饱和蒸气的温度。 因为

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T?TWtw?t? ， 饱和蒸气的

11?iAi?oAo?o＞＞空气的?i，则1＜＜

?i1 所以，?oT?TW＜＜tw?t,传热管的壁温接近饱和蒸气(?大)的温度。

62、为什么内部孔隙多的材料保温效果好? 3分

答：因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。

63、在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度? 3分

答：由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。

94、在传热实验中，试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数(α)如何确定的？并指出相应测试的基本参量有哪些？ 4分

答：

Q??A0(Ts?tw)?WcCp(t2?t1)

WcCp(t2?t1)(Ts?tw)A0

∴

??即需测参数：空气流量

Wc； 空气进、出口温度（ｔ、ｔ）； 饱和蒸汽压力,然后查

1

2

出饱和蒸汽温度Ts ；管壁温（ｔw）

95、在蒸汽冷凝时，其冷凝液为层流流动，若要提高蒸汽冷凝的给热系数，可考虑采取哪些措施？ 4分

答：措施一：让液膜和蒸汽同向流动，则磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而使增大；

措施二：若为单根管，将垂直放置改为水平放置。若为管束，则需减小垂直列上的管数，或把管子排列旋转一定的角度；

措施三：及时排除不凝气体。

96、 ①作图定性示出沸腾传热系数?随相应的传热温差Δｔ（壁面和沸腾液体之间）的变化关系。

②列管换热器封头装置隔板的作用是什么？4分 答：① 如图

② 隔板将管子分成若干组，构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程?。 97、现场有一列管式加热器，管程有φd×δmm钢管n根，每根长L米,内通水。壳程为压力等于PPa(绝)的饱和水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K，试问 ① 需要测取哪些数据?说出所用仪表。

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② 根据测得的数据列出计算K值的有关公式及计算方法。 4分

答：①需要测水的进、出口温度t1和t2，可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水的流量, 可使用转子流量计测量。

②

Q?W水Cp水(t2?t1)

A0?n?d0L

换热器面积

平均推动力 ?t??t1??t2

mln?(t1?t2

?t2?T?t1 ?t1?T?t2

基于外表面的总传热系数

?V水Cp水（t2?t1)QK0??A0?tmn?d0L??tm

五、计算题

31、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100 mm，其导热系

数分别为0.9 W/（ｍ·℃）及0.7 W/（ｍ·℃）。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃， 外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0.06 W/（ｍ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？ 10分 解：设单位面积炉壁的热损失为q（q?Q），加保温层前，是双层平壁的热传导 Sq1?t1?t3700?130??2240w/m2 4分

b1b20.10.1???1?20.90.749

加保温层后，是三层平壁的热传导

q2?t1?t4740?90??707w/m2 4分 0.10.10.04b1b2b3?????1?2?30.90.70.06热损失减少的百分数

q1?q22240?707??68.4% 2分

q1224062、外径为426 mm的蒸气管道，其外包扎一层厚度为426 mm的保温层，保温材料的导热

系数可取为0.615 W／(ｍ·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃，保温层的外表面温度为38℃，求每米管长的热损失。 10分 解：由已知 r2 = 0.426/2 = 0.213 m，

r3 = 0.213 + 0.426 = 0.639 m 5分

每米管长的热损失

Q2??(t2?t3)2??(177?38)???48w9/m 5分

r0.639Llnln30.213r263、在一套管换热器中，用水蒸气加热空气，已知空气侧的对流给热系数为 40W/(m2?℃),

蒸汽冷凝侧的对流给热系数为5000W／(m2?℃)，现欲提高此传热过程的总传热系数，应从何着手解决？试用具体数据说明理由。（注：管壁热阻及污垢热阻可忽略，空气湍流）15分 解：当忽略管壁及污垢热阻时

11111???? K?1?2500040K?39.7 W/(m2?℃) 4分

由于

?1?2>>

,故应设法增大

?2之值

在管程允许的压力降范围内增大空气的流量，设将空气流量提高2.4倍，则

?2??2.40.8?2?2.40.8?40?80 W/(m2·℃)

11?1?111?500080?78.7 W/(m2·℃) 5分

K???1?2K?78.7??1.98 K39.7若将

?1增大一倍???10000 W/(m?℃) 3分

1K??39.8 W/(m?℃)

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