1、 *答案* 50 47.217.(4分)冷、热气体在间壁换热器中换热,热气体进口温度T 400,出口温度T 为200,冷气体进口温度 50,两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,冷气体出口温度为_;若热损失为5时,冷气体出口温度为 *答案* 250, 24018.(3分)一列管换热器,列管规格为383, 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=12740.038=60.6m F2=1270.032=51.1m 19.(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 2
2、20.(2分)进行换热的两流体,若 时,要提高K值,应设法提高_;当 时,要提高K值,应使_。 *答案* ; 与 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. 小的一侧 B. 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 R 与第二、三层热阻R 、R 的大小( C )。 A. R (R +R ) B. R ,则 + K 即K接近小的数值。14.(4分)说明列管式换热器的基本结构。 由壳体、管束、管板、封头
3、等组成。16.(6分)有以下传热公式 A. Q=.A.(t -t )/ B. Q=.A.(T -T) 回答下列问题: (1)在什么传热情况下,可利用以上公式进行计算? (2)写出以上公式中,热阻的表达式 (1)A、B两公式均应用在稳定传热下传热速率的计算。公式A为物质内部传导的传热速率计算。公式B为物质表面与流体间对流传热的传热速率计算。 (2)A式:R=/或R=/A B式:R=1/或R=1/A17.(8分)换热器的散热损失是如何产生的?应如何来减少此热损失? 由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度,外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失,即产生散热损失。为了减少散
4、热损失,一般在换热器外壁面上包上一层(或两层)导热系数较小的绝热材料(或不同的两种导热系数较小的绝热材料),使传热热阻增大,外壁面温度降低,从而减小了散热损失。18.(6分)列管换热器由哪几个基本部分组成? 主要由壳体、管束、管板和顶盖(又称封头)等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间,通过管壁进行换热。管束安装在管板上,通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖(封头)上有管程流体进出口,且有分程、密封,封头可拆卸,便于管子清洗等作用。19.(8分)当间壁两侧流体稳定变温传热时,工程上为何常采用逆流操作?并简要定性分析主要原因。 因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析:(
5、1)当T 、T 、t 、t 四个温度一定时,逆流操作的t 比其它流向大。根据:Q=KAt ,当K、A一定时,t 则Q,对现有的换热器来说,可提高生产能力。当Q、K一定时,t 则A,对生产能力要求一定时,新设计制造换热器由于A较小,设备尺寸可减小,节省投资费。(2)一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时,载热体用量比其它流向的要小,降低能耗,提高了经济效益。20.(8分)有一高温炉,炉内温度高达1000以上,炉内有燃烧气体和被加热物体,试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。 炉内以对流和辐射并联联合传热,将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热,将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面
6、,它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热,将热量从炉的外壁面传到大气中,它与炉壁内的传导传热相串联,所以该传热过程的特点是:(1)传导、对流、辐射三种传热方式同时存在;(2)并联、串联的联合传热同时存在。五、计算题:1.(8分)外径为100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为w.m .K 的绝缘材料,管外壁温度为t ,每米管长的热损失为Qw.m ,试求绝热层外壁温度t (设管外壁与绝热层接触良好) Q=2(t1-t2)/ln(r2/r1) t2=t1-Q ln(r2/r1)/(2) =t1-Q/ln(0.13/0.05)/(23.14) =t1-0.152Q/ 2
7、.(14分) 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582w.m .K ,为使炉内壁温度保持1000, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为10cm,炉外壁温度为83,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t 为多少?(假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800) 设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为: q=(t1-t2)/(b1/1) b1=1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为: q=(t1-t4)/(b1/1)+(b2/2)+(
8、b3/3) b2=(t1-t4)/q-b1/1-b3/32 =(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.5820.233 =0.14m,跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/3, t3=q.b3/3+t4=9300.1/0.582+83=2433.(15分)在内管为18010mm的套管换热器中,将流量为3500kg.h 的某液态烃从100冷却到60,其平均比热为2.38kJ.kg .K ,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40和50,平均比热为4.174kJ. kg K, 基于传热外面积的总传热系数K=2000w.m K ,且保持不变.设热损失可以忽略。试求:(1)冷却水用
9、量;(2)计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 冷却水用量:W (T T )W (t t ) 35002.38(10060)W 4.174(5040) W 7982kg.h t 逆(5020)/(50/20)32.75 t 并(6010)/(60/10)27.9 QKAt Q333200kJ.h A逆33320010 /(200032.753600)1.41m 1.41 3.140.181.41 2.5 m A并33320027.93600) 1.66 m 3.141.66 2.93 m4.(15分)已知一外径为75mm,内径为55mm的金属管,输送某一热的物流,此时金属管内表面温度
10、为 120,外表面温度为115,每米管长的散热速率为4545w. m ,求该管材的导热系数。为减少该管的热损失, 外加一层石棉层(导热系数为0.15w.m .K )此时石棉层外表面温度为10, 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%,求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。 Q/L=2(120-115)/1/(ln(75/55)=4545 (1/)ln(75/55)=23.14(125-115)/4545=0.00691 =44.9w.m .K 设外加石棉层厚度为 则:Q/L =23.14(120-10)/(1/44.9)ln(75/55)+(1/0.15)ln(75+2)/75 =45
11、450.0387=175.9w.m 690.8=175.90.00691+(1/0.15)ln(75+2)/75 解得: =30mm (石棉层厚度) 设钢管和石棉层接触面间的温度为t2 23.14(120-t2)/(1/44.9)ln(75/55)=175.9 t2=119.85.(12分)1205mm的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为0.07w.m .K 。设蒸汽管的内壁温度为110,管壁导热系数为45w.m .K 。要求保温层外壁温度不超过20,每米蒸汽管的热损失控制在60w以下,试计算保温层的最小厚度。 按多层圆筒导热 (t t )/( / )/(2 )( / )/(2 ) 将 0.06m, 0.055m, 0.06 0.07w/(mK), 45w/(mK), 60w