传热答案

第三章 传热

一、单项选择题（每小题1分）

1. 多层平壁定态热传导时，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 D.不确定 2．传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是( ) B。

A．管壁热阻； B．污垢热阻； C．管内对流传热热阻； D．管外对流传热热阻。 3．因次分析法的目的在于( )。D

A．得到各变量间的确切定量关系； B．得到各无因次数群间的确切定量关系； C．用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠； D．用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。

4．流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数与雷诺数Re的n次方成正比，其中n

的值为( )。B

A．0.5； B．0.8； C．1； D．2。 5．在蒸汽冷凝传热中，不凝气的存在对α的影响是( )。A

A．使α降低； B．使α升高； C．没有影响； D．无法确定。 6．下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是( )。C

①空气流速为30 m·s-1时的α；②水的流速为1.5 m·s-1时的α；③蒸汽滴状冷凝时的α；④水沸腾时的α。

A．③>④>①>②； B．④>③>②>①； C．③>④>②>①； D．③>②>④>①。

7．一定质量的流体在?25×2.5 mm的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数?i＝1000 W·m-2·K-1，如果流量和物性不变，改在?19×2 mm的直管内流动，其?i为( )。D

A．1259 W·m-2·K-1； B．1496 W·m-2·K-1； C．1585 W·m-2·K-1； D．1678 W·m-2·K-1。

8．圆直管内流体在强制湍流流动时对管壁的对流传热系数为α1，若流量不变，将管径增加一倍，则α2值为( )。A

A．0.287α1 ； B．2α1 ； C．1.74α1 ； D．0.87α1。

9．冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90 ℃，出口温度为50 ℃，冷水进口温度为15 ℃，出口温度为53 ℃，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )。A

A．5%； B．6%； C．7%； D．8%。 10．关于传热系数K下述说法中错误的是( )。B

A．传热过程中总传热系数K实际是个平均值；

B．总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； C．总传热系数K随着所取的传热面不同而异； D．要提高K值，应从降低最大热阻着手。

11．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，总传热系数应( )。B

A．减小； B．增大； C．不变； D．无法确定。

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12．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的进出口温度及流量不变。今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使K( )。C

A．不变； B．下降； C．增大； D．不确定。

13．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的进出口温度及流量不变。今因冷却水进口温度升高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量，其结果使Δtm( )。B

A．增大； B．下降； C．不变； D．不确定。

14．冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若αi远小于αo，则列管的壁温接近于( )的温度 A A．热流体 B．冷流体 C．冷流体和热流体的平均温度 D．无法确定 15. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体间的温度差为50?C，现因某种原因，两者的温度均升高50?C，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该 ( ) A

A. 增大 B. 减小 C. 相等 D. 不确定

16. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体间的温度差为50?C，现因某种原因，两者的温度均降低50?C，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该 ( ) B

A. 增大 B. 减小 C. 相等 D. 不确定 17. 两个大的黑体平行放置与任意放置，辐射传热的量（ ）A

A. 相等 B. 平行放置传热量小大于任意放置的传热量 C. 均等于零 D. 平行放置传热量大于任意放置的传热量 18. 下列表述正确的是（ ）D

A. 发生在流体各部分之间的热传递过程均为对流传热过程 B. 热传导仅发生固体物质的各个部分或固体之间 C. 低温物体只能吸收来自高温物体的辐射 D. 对流传热与流体流动状态密切相关 二、填空题（每空1分）

1．一般而言，气体的导热系数随温度升高而 。[答：增大] 2．在钢、水、软木之间，保温效果最佳的是__________。[答：软木] 3．在钢、水、软木之间，导热效果最佳的是_________。[答：钢]

4．间壁传热时，各层的温度降与各相应的热阻 。[答：成正比] 5．多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差最 。[答：大] 6. 金属的导热系数一般随温度的升高 而降低 。

7. 工业上用玻璃棉等作为保温材料，利用的是玻璃棉中气体导热系数小 的特点。 8. 工业上用玻璃棉等作为保温材料，利用的是玻璃棉中气体导热系数小的特点。 9．某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右图中所示，则λA ______ λB (填“>”或“<”)。[答：<]

10．某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，当λA<λB时，将______层材料放在里层时保温效果更好。[答： A] 11．因次分析法的目的在于 减少变量数目，使关联工作简化 。

12．为了在某固定空间造成充分的自然对流，加热器应置于该空间的 。[答：上部] 13. 流体流经弯管时，给热系数 增大 。对于高黏度流体, 当液体、气体被加热时, 黏度校正系数?μ

可分别取为 1.05 1书249页 。

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14．圆直管内流体在强制湍流流动时对管壁的对流传热系数为α1，若流体流速增加一倍，则α2值为_____α1。[答：1.74]

15. 当小直径的圆管外包裹性能不良的保温材料时，若保温层的外径为d，保温层的临界直

径为dc，则当d < dc时，d增大热损 增大 。

16. 大容器液体沸腾传热分为 自然对流、泡状沸腾、膜状沸腾 三个阶段。 17．冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若αi远大于αo，则列管的壁温接近于 的温度。[答：冷流体]

18. 在管壳式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，则传热管壁的温度接近 饱和蒸汽 的温度。

19．换热器管程内流体流速的选取，对一般液体取 ，气体取 。 [答： u＝0.5~3 m·s-1；u＝5~30 m·s-1]

20．在设计列管式换热器中，设置隔板以提高 程流速，以达到强化传热的目的。[管] 21．在设计列管式换热器中，设置折流挡板，以提高 程流速。[答：壳] 22．管程内流体流速的选取，对一般液体取 。[答： u＝0.5~3 m·s-1]

23．在列管式换热器中用水蒸汽冷凝来加热原油，水蒸汽应在 程流动。[答：壳程] 24．化工生产中最常用的载热体(加热剂)为___________。[答：饱和蒸汽] 25．化工生产中最常用的冷却剂为_____________。[答：水]

26．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，空气出口温度 。[答：下降]

27. 一单程列管换热器，列管管径为ф38╳3mm,管长为6m，管数为120根，该换热器以内

表面积计的传热面积为 n3.14dl 72.3 m2。 28．物体黑度在数值上它与同一温度下物体的_________相等。[答：吸收率]

29. 两个大的黑体平行放置与任意放置，辐射传热的量 相等 （比较大小）。 30. 冷热流体通过间壁两侧进行传热时，过程包括 内侧流体对管壁传热、管壁热传导、管壁对外侧流体传热 三个步骤。

31．传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是 。[答：污垢热阻]

32. 当总传热系数K随温度呈非线性变化时,换热器的换热面积可使用 分段计算、图解积分、数值积分 法计算得到。书236页

33．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，总传热系数应_____。[答：增大] 三、简答题（每小题5分，共25分）

1．气体、液体、固体的导热系数各有什么特点？

答：导一般而言，气体的导热系数随温度升高而增大(①分)；对于液体随温度升高而减小(水、甘油例外) (①分)；对于固体，金属的导热系数随温度升高而减小(高合金钢例外) (①分)，非金属的导热系数随温度升高而增大(冰例外) (①分)；多数匀质固体：?＝?0?1??t?(①分)。 2．流体在圆形直管中作强制湍流时对流传热系数的计算式Nu?0.023Re件。

答： (1) Re>10000，充分湍流；(①分) (2) 0.750，即进口段只占总数的很小一部分，而管内流动是充分发展的时候。(②分)

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0.8Prb的使用条

3．傅立叶定律Q???A?t的物理意义。 ?n答：傅立叶定律是热传导的基本定律(②分)，表示传导的热流量和温度梯度以及垂直于热流方向的截面积成正比(③分)。 4．热传导、热对流和热辐射。

答：若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(导热)；(①分)热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递；(②分)任何物体，只要其绝对温度不为零度(0 K)，都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量，同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能，当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体就与外界产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。(②分)

5. 试述膜状冷凝和滴状冷凝，提出冷凝给热强化措施。垂直短管 水平细管 6. 试述影响冷凝给热的影响因素。 书258页。 7．根据dQ?T?TwTw?twt?t??w，当αi较大或较小时，如何估算壁温？ 1?1?idAi?dAm?odAo答：金属壁的热阻通常可以忽略，即Tw＝tw，于是

T?Tw?odAo1，(②分)若αi较大，则?Tw?t?idAi?idAi较小，Tw接近T；若αi较小，则

1较大，Tw接近t。(②分)此式表明，传热面两侧温差?idAi之比等于两侧热阻之比，壁温Tw必接近于热阻较小或给热系数较大的流体温度。(①分) 8. 什么是黑体、白体和透热体？试分别举1个黑体、白体和透热体的实例。黑煤 金属 H2 9. 灰体与黑体的共同点和不同点是？A《1

10. 试述黑体、白体、灰体之间的区别和联系。理想物体A＝1 R＝1 D＝1 11．总传热系数K的倒数的物理意义，它包含了哪几个分热阻？

答：总体热系数K的倒数为总热阻(①分)。总热阻包括内层对流给热热阻(①分)、间壁热传导热阻(①分)、外层对流给热热阻(①分)以及两侧的污垢热阻(①分)。

12．根据热补偿方式的不同，列管换热器有哪几种形式？各有什么特点？书273页 四、计算题（每小题8分，共40分）

1．在外径为140 mm的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40 ℃。保温材料的λ可视为常数，为0.143W·m-1·K-1。若要求每米管长的热损失Q/L不大于450 W·m-1，试求保温层的厚度。 解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2＝0.07 m，t2＝390 ℃，t3＝40 ℃ 保温层厚度

lnr3?2???t2?t3? ②分

r2Q/L lnr3?2??0.143?390?40??ln0.07②分

450得 r3=0.141 m ②分

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