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*** 1140w 2.（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*** 1000w 3.（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*** 91mm
4.（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)RePr α=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)RePr α=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△t w.m.K
7.（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*** 27.9K
8.（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*** 41.6K
9.（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.αλ的关系为_________.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/αd 946(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
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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*** Nαｌ/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__________。 ***答案*** 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T为200℃，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______________。 ***答案*** F1=127×4π×0.038=60.6m F2=127×4π×0.032=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。 ***答案*** 2
20.（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αα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. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 ***答案*** A
2.（2分）翅片管换热器的翅片应安装在( )。
A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 ***答案*** A
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层热阻RR( )。
A. R>(R+R) B. R<(R+R) C. R=(R+R) D. 无法比较
本题目有题图：
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***答案*** C
4.（2分）工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。 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。 ***答案*** C
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Δｔ ）。 A. -60/ln2.5; B. 60/ln2.5; C. 120/ln5 ***答案*** B
6.（2分）将1500 kg.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.K ）。 A. 19800 kJ.h; B. 82800 kJ.h; C. 82800 kw; ***答案*** B
7.（2分）对流传热是由（ ）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。 ***答案*** C
8.（2分）法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（ ）。 A. kw; B. kcal; C. J ***答案*** C
9.（2分）热量传递的基本方式是（ ）。
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 ***答案*** D
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（ ）。
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。 ***答案*** D 11.（2分）公式q＝KAΔtΔt是（ ）。 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。 ***答案*** B
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（ ）。 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。 ***答案*** C
13.（2分）对一台正在工作的列管式换热器，已知α116w.m.Kα11600 w.m.KK），最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α; B. 设法增大α; C. 同时增大αα ***答案*** A
14.（2分）用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度
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***答案*** A 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（ ） A. α蒸汽 B. α空气 C. α蒸汽与α空气的平均值 ***答案*** B
16.（2分）对流传热仅发生在（ ）中。
A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体 ***答案*** C
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. 愈大 B. 愈小 C. 不变 ***答案*** A
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（ ）方式进行的。
A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射 ***答案*** A
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（ ） A. 固定管板式 B. 浮头式 C. 套管式 ***答案*** B
20.（2分）强化传热的主要途径是（ ）。
A. 增大传热面积 B. 提高K值 C. 提高△tm ***答案*** B 三、判断题：
1.（2分）凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( ) ***答案*** ×
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。（ ） ***答案*** √
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。（ ） ***答案*** ×
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。（ ）
***答案*** ×
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 。（ ） ***答案*** ×
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。（ ） ***答案*** √
7.（2分）无相变的折，错流换热器，其平均温度差△t ） ***答案*** √
8.（2分）换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（ ） ***答案*** √
9.（2分）导热系数是物质的一种物理性质（ ）， ***答案*** √
10.（2分）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（ ）
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***答案*** ×
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（ ）.
***答案*** ×
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（ ）. ***答案*** ×
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。（ ）
***答案*** ×
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。（ ） ***答案*** ×
15.（2分）蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（ ） ***答案*** √
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 ） ***答案*** √
17.（2分）维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（ ） ***答案*** ×
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。（ ） ***答案*** ×
19.（2分）强化传热的途径主要是增大传热面积（ ） ***答案*** ×
20.（2分）付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（ ） ***答案*** × 四、简答题：
1.（8分）在化工生产中,传热有哪些要求? ***答案***
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? ***答案***
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? ***答案***
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? ***答案***
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