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传热

（一） 判断题

1．液体在管内作强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径

更显著。（√）

2．在同一流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。（×） 3．采用错流和折流可以提高换热器的传热速率。（×） 4．对于同一种流体，有相变时的α值比无相变时要大。（√）

5．沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为二者都伴有流体的流动。（√） 6．对流传热系数是物质的一种物理性质。（×）

7．多层圆管壁稳定导热时，通过各层的热通量相等。（×）

8．在套管式换热器中，增大管内流体的扰动不仅对管内传热起促进作用，而且对整个传热过程都起显著的强化作用。（√）

9．一般来说，纯液体的导热系数比其溶液的导热系数小。（×）

10．在冷却器中降低冷却水的温度或增大冷却水的用量均可使传热推动力增大。（√） 11．角系数φ表示从辐射面积S所发射出的能量为另一物体表面所拦截的分数。（√） 12．设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，热损失愈少。（√） 13．在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上是相等的。（√）

14．两固（灰）体净辐射传热的热流方向既与两者温度有关，又与其黑度有关。（×） 15．黑体、镜体和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。（√） 16．辐射能力强的物体其吸收能力也强。（√）

（二） 单项选择题

1．对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确顺序是 （） A. ②>④>③>① B．③>④>②>① C．③>②>①>④ D．②>③>④>① 冷流体 热流体 ① 水 气体

② 水沸体 水蒸汽冷凝 ③水 水 ④水 轻油 答案： D

2．关于传热系数K下述说法中错误的是（ ） 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随着所取的传热面不同而异；

C． 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； D． 要提高K值，应从降低最大热阻着手 答案： C

3．为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：

① 加热器用置于该空间的上部； ② 冷凝器应置于该空间的下部。 正确的结论应该是（ ）。

A 这两种说法都对； B 这两种说法都不对；

C 第一种说法对，第二种说法不对；D 第二种说法对，第一种说法不对； 答案：B

4．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（ ）。

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

① 空气的流速为30m/s时的α； ② 水的流速为1.5m/s时的α； ③ 蒸汽滴状冷凝时的α； ④ 水沸腾时的α 答案：C

5．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（ ）。 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 答案：B

6．在冷凝器中用水冷凝苯蒸气，水走管程，其雷诺数Re=1.2×104，此时对流传热系数为α。若将水的流量减半，其对流传热系数α1（ ）。

0.80.8

A ＞（1/2）α； B ＜（1/2）α； C ＝（1/2）0.8α； D 无法确定 答案：B

7．揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ ）。

A 斯蒂芬-波尔兹曼定律； B 克希霍夫定律； C 折射定律； D 普朗克定律 答案：B

8． 关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。 A． 除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；

B． 热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；

C． 热射线和可见光一样，都服从折射定律； D． 物体的温度不变，其发射的辐射能也不变 答案：A

9．关于下面两种说法的正确结论应是（ ）

① 物体的相对位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关； ② 通过改变表面黑度的方法不能强化或削弱辐射过程。 A 这两种说法都对； B 这两种说法都不对；

C 第一种说法对，第二种说法不对；D 第二种说法对，第一种说法不对 答案：C

10．关于下面两种说法的正确结论应是（ ）

① 固体的辐射和吸收只能在表面上进行，因此只和表面积的大小和表面特性有关； ② 气体的辐射和吸收是在整个容积上进行的，必然和气体容积的大小和形状有关

A 这两种说法都对； B 这两种说法都不对；

C 第一种说法对，第二种说法不对；D 第二种说法对，第一种说法不对 答案：A

（三）多项选择题

1．用扰流子翅片管制成空气预热器回收加热炉烟气中的余热，可以（ ） A 节省燃料油（气）的用量； B 提高加热炉的热效率； C 增大空气预热器的总传热系数； D 降低动力消耗 答案：A、B、C

2．确定换热器总传热系数的方法有（ ）。

A 查样本书； B 经验计算； C 公式计算； D 实验测定 答案：B、C、D

3．热管换热器特别适合气-气换热的原因在于（ ）。

A． 把传统的内、外表面间的传热巧妙的转化为两管外表面的传热； B． 可以耐高温； C 冷热两端皆可用加翅片的方法进行强化； C． 热管内部热量的传递是一个沸腾-冷凝过程，α较大 答案：A、C、D

4．下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（ ）

A 设置折流板； B 增大板间距 ；C 换热管采用三角形排列； D 增加管程数。 答案：A、C

5．在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。 A 高压流体； B 蒸汽； C 易结垢的流体； D 腐蚀性流体； E 粘度大的流体； F 被冷却的流体 答案：A、C、D；B、E、F

6．下列换热器中属于间壁式换热器的有（ ）。 A 蛇管式； B 螺旋板式； C 板翅式； D 夹套式 答案 ：A、B、C、D

7．通过一换热器用一定温度的饱和蒸汽加热某油品。经过一段时间后发现油品出口温度降低。究其原因可能是（ ）。

A 油的流量变大； B 油的初温下降；

C 管内壁有污垢积存； D 蒸汽侧有不凝气体产生 答案：A、B、C、D

8．在套管换热器中用冷水从热流体中移走一定的热量。已知该地冬（Ⅰ）、夏（Ⅱ）两季的平均温度相差10℃。若维持水的终温不变，则（ ）。

A． ΔtmⅠ＞ΔtmⅡ； B ΔtmⅠ＜ΔtmⅡ； C WcⅠ＞WcⅡ； D WcⅠ＜WcⅡ； E KⅠ＞KⅡ； F KⅠ＜KⅡ； 答案：A、C、F

9．高翅片管换热器对下列几种情况无明显效果的是（ ）。

A 一侧为蒸汽冷凝，一侧为液体沸腾； B 一侧为油气冷凝，一侧为气体被加热； C 两侧均为液体； D 一侧为水，一侧为空气 答案：A、C

10．采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致（ ）。 A 管内易结垢； B 壳程流体流速过低； C 平均温差下降； D 管内流动阻力增大 答案：C、D

11．物体的导热系数与其（ ）有关。

A 组成； B 颜色 ； C 温度； D 密度 答案：A、C、D

12．关于对流传热系数有两种说法：

① 对流传热系数是衡量对流传热过程强烈程度的标志；

② 对流传热系数越大，在相同传热推动力下所交换的热量越多。

正确的结论应是（ ）。

A 两种说法都对； B 两种说法都错；

C 第一种说法对，第二种说法错； D 第二种说法对，第一种说法错 答案：A

13．影响对流传热系数的因素有（ ）。

A 产生对流的原因； B 流体的流动状况； C 流体的物性； D 流体有无相变； E 壁面的几何因素 答案：A、B、C、D、E

14．增大换热器传热面积的办法有（ ）。

A 选用粗管排列； B 选用翅片管； C 增加管程数； D 采用板式换热器 答案：B、D

15．选择换热器管长的原则是（ ）

A 和壳程相适应； B 管材使用合理； C 与管板配套； D 清洗方便 答案：A、B、D

16．下面关于辐射的说法中正确的是（ ） A． 同一温度下，物体的辐射能力相同；

B． 任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关； C． 角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关； D． 只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程 答案：B、C

17．黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的（ ）有关。 A． 种类； B 表面状况； C 表面温度； D 颜色 答案：A、B、C

（四）填空题

1．对流传热总是着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将滞流底层的————————————和滞流底层外的————————————合并考虑，并命名为给热。 答案：热传导；对流传热

2．传热是以————————————————和————————————————的温度差作为传热推动力来考虑的。 答案：流体的平均温度；壁面温度

3．流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要——————————。

答案：大。原因：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动方向相反，引起湍动加剧。 4．金属的导热系数大都随其纯度的增加而————————，随其温度的升高而————————。

答案：增大；减小

5．写出三种间壁式换热器的名称：———————————、—————————————和————————————。 答案：套管式、管壳式、板式。

6．下图表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为————————管程，管程流体的流向为————————————————或————————————————。

答案：4；2?4?1?5?3；3?5?1?4?2

1

4 5

2 3

7．对流传热的热阻主要集中在————————，因此，——————————是强化对流传热的重要途径。 答案：滞流内层；减薄滞流内层厚度。

8．在λ、μ、ρ、cp这4个物性参数中，若————————值大，对流传热系数α就增大；若————————值大，对流传热系数α就减小。

答案：?、cp、?；?

9．黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的--------------倍。

答案：5.39

10．流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增加1倍，则对流传热速率增大--------------倍。

答案：1

11．由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为------------------------------------------。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为-----------------------------------------。 答案：临界温度差；临界热负荷。

12．用0.1MPa的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则管内壁的温度约为-----------------------------------------。 答案：100℃

13．处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器的总热阻增加了10%，若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为——————————。 答案：400kg/h

14．苯在内径为20mm的圆形直管内作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m2.℃）。如果流量和物性不变，

2

改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数变为------------------------W/（m.℃）。 答案：612

15．在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于------------------------。 答案：4%

16．换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于-------------------------------的缘故。 答案：传热管表面有污垢积存

17．流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况下， ?0.14

0.551/3

Nu=0.36RePr（）。可见对流传热系数与当量直径的-------------------------------成反比。 答案：0.45次方。 ?w18．工程上流体流经换热器的压降通常限定在-------------------------------kPa。 答案：10.3～101.3

19．对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的-------------------------------为特征尺寸。 答案：垂直高度

20．用套管换热器加热内管的空气，蒸气在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸气和空气的给热系数，需要的主要仪器有------------------------------------------------------------------------------------------------------------------。 答案：热电偶温度计；水银温度计；流量计

21．柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算： di1/3?0.14

1/31/3

Nu=1.86RePr（）（）。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管内对流传热

L?w系数变为原来的-------------------------------倍。

答案：2

计算题

1、 过热氨蒸汽于95℃进入一列管换热器的内管（钢管），经冷凝于冷凝温度30℃排出，氨

气由95℃冷却到30℃时，放出热量10000W，冷凝放出热量64500W；现用冷却水冷却，冷却水进口温度为15℃，逆流操作，在冷凝段，冷热流体最小温差为5℃，已知:氨α凝=8700W/m2℃；冷却时的α却=58W/m2℃；水侧α水=1280W/m2℃;冷却器内管为?38×1.5mm。求此过程的K,Δtm和总面积

已知：T1=95℃,T2=30℃,

解：此题：氨过热蒸汽T1→T2(冷却)→T2(冷凝) →T2 计算应分成两段； K却?11＝?55[W/m2?C]1bd01d010.0015?3838?????0?dm?水di5845?36.51280?35K凝?11＝1bd01d010.0015?3838?????0?dm?水di872045?36.51280?35?1038.5[W/m2?C]??30?5?25℃，?t凝?5℃，t2?tm凝?15－5?9.1℃15ln5

?)?tm??t2??冷却：Q却＝ms2cp2(t2?t2??t1)冷凝：Q凝＝ms2cp2(t2?tm却?68.5?5?74.5℃68.5ln5A却＝Q却10000＝?7.5[m2]K却?tm却55?24.3Q凝63500＝?6.72[m2]K凝?tm凝1038.5?9.1

A凝＝

A总?A却?A凝＝8.04?6.56?14.6结论：(1)Q凝?63500?Q却?10000K凝?1063.3?K却?51.2A凝?6.56?A却?8.04结论：(1)Q凝=63500>Q却=10000； K凝

=1603.3>K

却

=51.2

A凝=6.56

却

=26.5-25=1.5℃

所以：不用过热蒸 汽做加热介质，而 用饱和蒸汽冷凝。

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