(?tm??tmax??tmin)
?tmaxln?tmin16． 复杂流型传热器的平均温差Δtm可以通过逆流布置时的平均温差Δtm逆来计算，表
达式是 ，其中Φ为 。 (?tm???tm(逆流）,温差修正系数)
17． 传热过程是指 。 (热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程)
18． 传热器的效能是指 。 (换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比)
19．间壁式传热器是指 。
(冷、热两种流体被固体壁面隔开,各自在一侧流动,热量通过固体壁面由热流体传给冷流体的换热设备)
20．在冷、热流体的进出口温度一定的情况下，为了传递相同的热量，比较各种流动型式，采用 布置的对数平均温差最大，所需传热面积 。
(逆流,最小) 三、 选择题
1． 加热炉外壁面与环境间的传热属于下述哪种传热方式？ ( )
(1)辐射传热 (2)导热 (3)对流传热 (4)复合传热 2． 热量传递的三种基本方式是什么？ ( )
(1)热对流、导热、辐射 (2)复合传热、热辐射、导热
(3)对流传热、导热、传热过程 (4)复合传热、热辐射、传热过程 3． 下述几种方法中，强化传热的方法是哪一种? ( )
(1)夹层抽真空 (2)增大当量直径 (3)加肋片 (4)加遮热板
4． 当采用加肋方法强化传热时，肋片应加在 会最有效。 ( )
(1)传热系数较大一侧 (2)传热系数较小一侧 (3)随便哪一侧 (4)两例同样都加 5． 公式Φ＝hAΔt的名称是什么? ( )
(1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式 (3)传热方程式 (4)热路欧姆定律
6． 在某一传热过程中，热流给定，若传热系数增加1倍，冷热流体间的温差将是原来的多少
倍？ ( )
(1)1倍 (2)2倍 (3)3倍 (4) 0.5倍
7． 强化传热时，增强传热过程中哪一侧的传热系数最有效? ( )
(1)热流体侧 (2)冷流体侧
(3)传热热阻大的一侧 (4)传热热阻小的一侧
8． 若冷、热流体的温度给定，传热器热流体侧结垢后传热壁面的温度将如何改变？( )
(1)增加 (2)减小 (3)不变 (4)有时增加，有时减小
9． 有一板式传热器，热流体进口温度80℃、出口温度50℃，冷流体进口温度10℃、出口温
21
度30℃，则顺流布置时和逆流布置时的对数平均温差分别为多少? ( ) (1)45．0℃，45．0℃ (2)42．5℃，40．0℃ (3)44．8℃，39．9℃ (4)39．9℃，44．8℃
10． 用ε—NTU法进行换热器的校核计算比较方便是由于下述的哪个理由? ( )
(1)流体出口温度可通过查图得到 (2)不需要计算传热系数 (3)不需要计算对数平均温差 (4)不需要进行试算
11． 在相同的进出口温度下，换热器采用哪种流动型式有可能获得最大平均温差?( )
(1)顺流 (2)交叉流 (3)逆流 (4)混合流
12． 对于换热器的顺流与逆流布置，下列哪种说是错误的？ ( )
（1）逆流的平均温差大于等于顺流 (2)逆流的流动阻力大于等于顺流 (3)冷流体出口温度逆流可大于顺流 (4)换热器最高壁温逆流大于等于顺流 13． 临界热绝缘直径是指：（ )
（1） 管道热损失最大时的热绝缘直径 （2） 管道热损失最小时的热绝缘直径 （3） 管道完全没有热损失时的热绝缘直径 （4） 管道热阻最大时的热绝缘直径
14． 增厚圆管外的保温层，管道热损失将如何变化? ( )
(1)变大 (2)变小 (3)不变 (4)可能变大，也可能变小 15． 试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最大? ( )
(1)从气体到气体传热 (2)从气体到水传热 (3)从油到水传热 (4)从凝结水蒸气到水
16． 下列哪种传热器不是间壁式换热器? ( )
(1)板翅式换热器 （2）套管式换热器 (3)回转式换热器 (4)螺族板式换热器
17． 高温换热器为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用哪种流动型式？ （ ）
(1)逆流 (2)顺流 (3)叉排 (4)顺排
18． 换热器管内为被加热水；管外为烟气，水侧结垢后管壁温度将会如何改变？或烟侧积
灰后，管壁温度又将如何改变? ( ) (1)增大，增大 (2)减小，减小 (3)增大，减小 (4)减小，增大
19． 已知敷设在圆管外的保温材料的导热系数为0．08 W／(m.K),管外环境介质的传热系
数为8W／(m2．K)，其临界热绝缘直径为： (1)0．02m (2)200m (3)0.005m (4)50m
20． 已知一传热设备，新投入时传热系数为78W／(m2．K)，使用一年后其传热系数为55W
／(m2．K)，则其污垢热阻:
(1)0．018(m2.K)／W (2)0.005(m2.K)／W (3)0.0128(m2.K)／W (4)0.003(m2.K)／W 21． 下列哪个是传热单元数？
??tmin(1)ε (2) Cmin/Cmax (3) KA/Cmin (4) ?tmax ?tlnmax?tmin22． 下列哪个不是增强传热的有效措施？
(1)波纹管 (2)逆流 (3)板翅式换热器 (4)在对流传热系数较大侧安装肋片
22
23． 试计算逆流时的对数平均温差，已知热流体由300℃冷却到150℃，而冷流体由50℃
加热到100℃。
(1)124 ℃ (2)134 ℃ (3)144℃ (4)154℃
19．热流体和冷流体交替地流过同一流道的换热器称为 。
(1)热管换热器 (2) 间壁式换热器 (3)回热式换热器 (4)混合式换热器
四、简答题
1． 试举出3个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理？
(提示:可以从导热、对流、辐射等角度举出许多隔热保温的例子.例如采用遮热板,可以显著削弱表面之间的辐射换热，从传热学原理上看，遮热板的使用成倍地增加了系统中辐射的 表面热阻和空间热阻，使系统黑度减小，辐射换热量大大减少；又如采用夹层结构并抽真空，可以削弱对流换热和导热，从传热角度看，夹层结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对流，使对流换热系数大大减小，抽真空，则杜绝了空气的自然对流，同时也防止了通过空气的导热；再如表面包上高反射率材料或表面镀银，则可以减小辐射表面的吸收比和发射率(黑度)，增大辐射换热的表面热阻，使辐射换热削弱，等等。)
2． 解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构。
(提示：从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行；从对流换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间。使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著。)
3． 什么叫换热器的顺流布置和逆流布置?这两种布置方式有何特点？设计时如何选用？ (提示：从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流，换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流，换热器逆流布置具有平均温差大、所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的特点。设计中，一般较多选用逆流布置，使换热器更为经济、有效，但同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性，如果希望得到较高的壁面温度，则可选用逆流布置，反之，如果不希望换热器壁面温度太高，则可以选择顺流布置，或者顺、逆流混合布置方式。) 4． 试解释并比较换热器计算的平均温差法和ε—NTU法？
(提示：从平均温压法和ε—NTU法的原理、特点上加以阐述。两种方式都可以用于换热器的设计计算和校核计算，平均温差法是利用平均温差来进行换热器的计算，而ε—NTU法是利用换热器效能ε与传热单元数NTU来进行换热器计算。平均温压法要计算对数平均温压，而ε—NTU法则要计算热容量比、传热单元数或换热器效能。设计计算时，用平均温差法比用ε—NTU法方便，而在校核计算时，用ε—NTU法比用平均温差方便。)
5． 请说明在换热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响，如何防止。
(提示：从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小了传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易于发生腐蚀，并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率下降·，而冷流体侧壁面结垢，会导致壁温升高，对于换热管道，甚至造
23
成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰，加强水处理，保证水质，采用除尘、吹灰设备等。)
传热过程及换热器部分
1、对壳管式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内，何种走管外？
(1)清洁与不清洁的；(2)腐蚀性大与小的；(3)温度高与低的；(4)压力大与小的；(5)流量大与小的；(6)粘度大与小的。
答：(1)不清洁流体应在管内，因为壳侧清洗比较困难，而管内可定期折开端盖清洗；(2)腐蚀性大的流体走管内，因为更换管束的代价比更换壳体要低，且如将腐蚀性强的流体置于壳侧，被腐蚀的不仅是壳体，还有管子；(3)温度低的流体置于壳侧，这样可以减小换热器散热损失；(4)压力大的流体置于管内，因为管侧耐压高，且低压流体置于壳侧时有利于减小阻力损；(5)流量大的流体放在管外，横向冲刷管束可使表面传热系数增加；(6)粘度大的流体放在管外，可使管外侧表面传热系数增加。
2、为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著c试分析原因。
答：冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流换热热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，故效果不显著。
3、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。
答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装肋片可强化传热。注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。
4、为了简化工程计算，将实际的复合换热突出一个主要矛盾来反映，将其次要因素加以适当考虑或忽略掉，试简述多孔建筑材料导热、房屋外墙内表面的总换热系数、锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热等三种具体情况的主次矛盾。
答：⑴通过多孔建筑物材料的导热,孔隙内虽有对流和辐射,但导热是主要的,所以热量传递按导热过程进行计算,孔隙中的对流和辐射的因素在导热系数中加以考虑。⑵房屋外墙内表面的总换热系数是考虑了对流和辐射两因素的复合,两者所起作用相当,因对流换热计算简便,将辐射的因素折算在对流换热系数中较方便些。⑶锅炉炉膛高温烟气与水冷壁之间的换热,由于火焰温度高达1000℃以上,辐射换热量很大,而炉膛烟气流速很小,对流换热相对较小,所以一般
24
忽略对流换热部分,而把火焰与水冷壁之间的换热按辐射换热计算。 5、肋片间距的大小对肋壁的换热有何影响?
答：当肋片间距减小时，肋片的数量增多，肋壁的表面积相应地增大,故肋化系数β值增大,这对减小热阻有利;此外适当减小肋片间距可以增强肋片间流体的扰动,使换热系数h相应提高。但是减小肋片的间距是有限的,一般肋片的间距不小于边界层厚度的两倍,以免肋片间流体的温度升高,降低了传热的温差。 6、如何考虑肋片高度l对肋壁传热的影响?
答：肋高l的影响必须同时考虑它对肋片效率ηf和肋化系数β两因素的作用。l增大将使ηf降低,但却能使肋面积A2增大,从而使β增大。因此在其他条件不变的情况下,如能针对具体传热情况,综合考虑上述两项因素,合理地选取l,使1/(hηfβ)项达一最低值,从而获得最有利的传热系数KА值,以达到增强传热的目的。
7、试述平均温差法(LMTD法)和效能─传热单元数法(ε-NTU法)在换热器传热计算中各自的特点?
答：LMTD法和ε-NTU法都可用于换热器的设计计算和校核计算。这两种方法的设计计算繁简程度差不多。但采用LMTD法可以从求出的温差修正系数φ
Δt
的大小看出所选用的流动形式接近逆
流程度,有助于流动形式的选择,这是ε-NTU法所做不到的。对于校核计算,两法都要试算传热系数,但是由于LMTD法需反复进行对数计算故较ε-NTU法稍嫌麻烦些,校核计算时如果传热系数已知,则ε-NTU法可直接求得结果,要比LMTD法简便得多。
8、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么?
答：采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热组较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。
25
《传热学期末复习试题库》含参考答案
