第四章 传热及换热器习题讲诉Word文档下载推荐.docx

第四章 传热及换热器习题讲诉Word文档下载推荐.docx

《第四章 传热及换热器习题讲诉Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 传热及换热器习题讲诉Word文档下载推荐.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求各平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。

3）某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/（m·

℃），0.16W/（m·

℃）和0。

92W/（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。

4）在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。

绝热层的导热系数为0.08W/（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。

5）Φ38×

2.5mm的钢管用作蒸汽管。

为了减少热损失，在管外保温。

50第一层是mm厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07W/（m·

℃）；

第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为0.15W/（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：

①r0=16.5mm=0.0165m，r1=19mm=0.019m

r2=r1＋1=0.019＋0.05=0.069m

r3=r2＋2=0.069＋0.01=0.079m

0=45W/（m·

℃）

W/m

②

即

∴t2=41.8℃

6）通过空心球壁导热的热流量Q的计算式为：

，其中

，A1、A2分别为球壁的内、外表面积，试推导此式。

7）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。

已知两种绝热材料的导热系数之比

1，两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。

8）试用因次分析法推导壁面和流体间强制对流给热系数α的准数关联式。

已知α为下列变量的函数：

。

式中λ、CP、ρ、μ分别为流体的导热系数、等压热容、密度、粘度，u为流体流速，l为传热设备定型尺寸。

9）水流过φ60×

3.5mm的钢管，由20℃被加热至60℃。

已知

，水流速为1.8m/s，试求水对管内壁的给热系数。

10）空气流过φ36×

2mm的蛇管，流速为15m/s，从120℃降至20℃，空气压强4×

105Pa（绝压）。

已知蛇管的曲率半径为400mm，

，试求空气对管壁的给热系数。

空气的密度可按理想气体计算，其余物性可按常压处理。

11）苯流过一套管换热器的环隙，自20℃升至80℃，该换热器的内管规格为φ19×

2.5mm，外管规格为φ38×

3mm。

苯的流量为1800kg/h。

试求苯对内管壁的给热系数。

12）冷冻盐水（25%的氯化钙溶液）从φ25×

2.5mm、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4×

10-3Pa·

s，导热系数为0.57W/（m·

℃），比热为2.85kJ/（kg·

壁温下的粘度为2.5×

s。

d=0.025－0.0025×

2=0.02m

∴

50

∵u=0.3m/s∴

＜2000∴层流

＞100

=354.7W/（m2℃）

13）室内分别水平放置两根长度相同，表面温度相同的蒸汽管，由于自然对流两管都向周围散失热量，已知小管的

，大管直径为小管的8倍，试求两管散失热量的比值为多少？

∵小管GrPr=108∴b=1/3又因Gr∝d03，故大管GrPr＞108

则

14）某烘房用水蒸汽通过管内对外散热以烘干湿纱布。

已知水蒸汽绝压为476.24kPa，设管外壁温度等于蒸汽温度现室温及湿纱布温度均为20℃，试作如下计算：

①使用一根2m长、外径50mm水煤气管，管子竖直放于水平放置单位时间散热量为多少？

②若管子水平放置，试对比直径25mm和50mm水煤气管的单位时间单位面积散热之比。

（管外只考虑自然对流给热）。

15）油罐中装有水平蒸汽管以加热管内重油，重油温度为20℃，蒸汽管外壁温为120℃，在定性温度下重油物性数据如下：

密度为900kg/m3，比热1.88×

103J/（kg·

℃），导热系数为0.175W/（m·

℃），运动粘度为2×

10-6m2/s，体积膨胀系数为3×

10-4l/℃，管外径为68mm，试计算蒸汽对重油的传热速度W/m2。

16）有一双程列管换热器，煤油走壳程，其温度由230℃降至120℃，流量为25000kg/h，内有φ25×

2.5mm的钢管70根，每根管长6m，管中心距为32mm，正方形排列。

用圆缺型挡板（切去高度为直径的25%），试求煤油的给热系数。

已知定性温度下煤油的物性数据为：

比热为2.6×

℃），密度为710kg/m3，粘度为3.2×

10-4Pa·

s，导热系数为0.131W/（m·

挡板间距

，壳体内径

17）饱和温度为100℃的水蒸汽在长为2.5m，外径为38mm的竖直圆管外冷凝。

管外壁温度为92℃。

试求每小时蒸汽冷凝量。

又若将管子水平放置每小时蒸汽冷凝量又为多少。

18）由φ25×

2.5mm、225根长2米的管子按正方形直列组成的换热器，用1.5×

105Pa的饱和蒸汽加热某液体，换热器水平放置。

管外壁温度为88℃，试求蒸汽冷凝量。

19）设有A、B两平行固体平面，温度分别为TA和TB（TA>

TB）。

为减少辐射散热，在这两平面间设置n片很薄的平行遮热板，设A所有平面的表面积相同，黑度相等，平板间距很小，试证明设置遮热板后A平面的散热速率为不装遮热板时的

倍。

20）用热电偶测量管内空气温度，测得热电偶温度为420℃，热电偶黑度为0.6，空气对热电偶的给热系数为35W/（m·

℃），管内壁温度为300℃，试求空气温度。

21）外径为60mm的管子，其外包有20mm厚的绝热层，绝热层材料导热系数为0.1W/（m·

℃），管外壁温度为350℃，外界温度为15℃，试计算绝热层外壁温度。

若欲使绝热层外壁温度再下降5℃，绝热层厚度再增加多少。

22）设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖、绝热砖和普通砖。

耐火砖和普通砖的厚度为0.5m和0.25m。

三种砖的系数分别为1.02W/（m·

℃）、0.14W/（m·

℃）和0.92W/（m·

℃），已知耐火砖内侧为1000℃，外壁温度为35℃。

试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖温度不超过940℃，普通砖不超过138℃。

23）为保证原油管道的输送，在管外设置蒸汽夹套。

对一段管路来说，设原油的给热系数为420W/（m2·

℃），水蒸气冷凝给热系数为104W/（m2·

管子规格为φ35×

2mm钢管。

试分别计算Ki和K0，并计算各项热阻占总热阻的分率。

取钢管的热导率为45W/（m.℃）[由P139常温、常压下各种物质的热导率值查得]，由题可知b=0.002m

管子内外壁半径的对数平均值

=0.0001+0.000047+0.002688

=0.002835【1/[W/（m2·

℃）]】

=0.002381+0.000042+0.000089=0.002512【1/[W/（m2·

原油侧热阻占总热阻的分率=

=0.002688/0.002835=94.8%

蒸汽侧热阻占总热阻的分率=

=0.0001/0.002835=3.53%

管壁导热热阻占总热阻的分率=

=0.000047/0.002835=1.66%

24）某列管换热器，用饱和水蒸汽加热某溶液，溶液在管内呈湍流。

已知蒸汽冷凝给热系数为104W/（m·

℃），单管程溶液给热系数为400W/（m·

℃），管壁导热及污垢热阻忽略不计，试求传热系数。

若把单管程改为双管程，其它条件不变，此时总传热系数又为多少？

25）一列管换热器，管子规格为φ25×

2.5mm，管内流体的对流给热系数为100W/（m·

℃），管外流体的对流给热系数为2000W/（m·

℃），已知两流体均为湍流流动，管内外两侧污垢热阻均为0.0018m·

℃/W。

①传热系数K及各部分热阻的分配；

②若管内流体流量提高一倍，传热系数有何变化？

③若管外流体流量提高一倍，传热系数有何变化？

①Ri=R0=0.00118m2℃/W钢管=45W/（m℃）

m

=0.015421/（W/m2℃）

K0=64.84W/（m2℃）

热阻分配：

污垢：

管外：

管内：

管壁：

②

，

=0.01010m2℃/W

W/（m2℃）

③

=0.01521m2℃/W

26）在列管换热器中，用热水加热冷水，热水流量为4.5×

103kg/h，温度从95℃冷却到55℃，冷水温度从20℃升到50℃，传热系数为2.8×

103W/（m2℃）。

冷水流量；

两种流体作逆流时的平均温度差和所需要的换热面积；

两种流体作并流时的平均温度差和所需要的换热面积；

根据计算结果，对逆流和并流作一比较，可得到哪些结论。

根据附录2，查得

=4.191kJ/（kg.℃），

=4.174kJ/（kg.℃）

根据热量衡算知

，即

4.5×

103×

4.191×

（95-55）=Wc×

4.174×

（50-20）

解得Wc=6024kg/h

逆流时

=95-50=45℃；

=55-20=35℃

=

=39.79℃

由

知，A=4.5×

（95-55）/（2.8×

39.79×

3600）

=1.88m2

并流时

=95-20=75℃；

=55-50=5℃

=25.85℃

25.85×

=2.895m2

计算结果表明，在相同情况下，逆流传热的平均温度差大于并流传热的平均温度差，这意味着满足相同换热能力要求时，采用逆流传热比并流传热的传热面积小（即载热体使用量减少）。

31）120℃饱和水蒸汽将空气从20℃加热至80℃，空气流量1.20×

104kg/h。

现有单程列管换热器，25×

2.5mm钢管300根，管长3m，0=104W/（m2℃），污垢及管壁热阻不计。

问此换热器能否满足要求。

℃

50℃空气，=1.093kg/m3，Cp=1.005kJ/（kg℃），=0.02824W/（m℃）

=1.96×

10-5Pas，Pr=0.698

m/s

＞10000

W/（m2℃）

∵0＞＞i∴Ki=i=