化工原理第四章传热

第四章 传热

概述

基本概念

1．热传导、对流传热 、辐射传热（定义、特点）； 2．自然对流、强制对流 （定义）；

3．直接接触式、蓄热式、间壁式换热的适用场合；

热传导

基本概念

1．傅立叶定律与导热热阻；

2．导热系数λ的定义和单位；固体、液体和气体λ的关联； 基本计算

1．热传导计算——平壁（单层、多层）、圆筒壁（单层、多层）；

对流传热

基本概念

1．对流传热速率方程与对流传热热阻；

2．“给热膜”的概念（对流传热的温度分布、流体流动状态——图示

流动类型或组成、传热方式、T分布）；

3．影响对流传热系数的因素——注意：熟悉各准数名称、符号和含

义；掌握关联式应注意的问题；（学会查用关联式）；

4．膜状冷凝 、滴状冷凝（定义）——注意：设计时按膜状冷凝计

算，操作时尽量实现滴状冷凝；

5．常压下水沸腾曲线（图、三区分析——注意：设法控制在泡核沸

腾下操作；

6．注意：同一种流体，流速愈大，α也愈大 ；管径愈大，则α愈

小；α相差愈大，壁温愈接近于α大的那个流体的温度；

传热过程计算

基本概念

1．能量衡算 ——焓差法、温变法、潜热法（公式和适用）； 2．平均温度差法(计算和对比）、（流向的选择）； 3．总传热系数K——计算式与热阻； 4．污

第四章 传热

1、填空或选择

1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差____ 。 2. 一定流量的流体在f25×2.5mm的直管内，作强制的湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2·℃，如果流量和物性不变，改在f19×2mm的直管内流动，其ai为____ W/m2·℃。

A．1259； B．1496； C．1585； D．1678。

3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从20℃升至30℃，苯由80℃降至40℃，则最小值流体为___ ，此换热器的传热效率e=____ 。 4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_________ 。 5. 有一套管换热器，在内管中空气从46℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸气冷凝，管壁温度接近___ ℃。

A．35； B．119.6℃ ； C．77.3 。

6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈____ 。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度； 乙）换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。则： A．甲乙均合理； B．甲乙均无理；

C．甲合理，乙无理； D．甲无理

（一） 选择题：

1、关于传热系数K下述说法中错误的是（ ） C 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；

2、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（ ）。B

A、斯蒂芬-波尔兹曼定律； C、折射；B、克希霍夫； D、普郎克； 3、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。ACD；BEF

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； 4、影响对流传热系数的因素有( )。ABCDE

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；

5、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：A

A、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、视具体情况而定；

2解：原因是：流量不变 du?常数

当管径增大时，a. u?l/d2，??u0.8/d0.2

第四章 传热习题答案

4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？

解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小

q???t?t ，b??

qbb1?1.7??1350?1100?/4652?0.09136m?92mm 4652?1100?220

b2/0.35?0.006/40.7b2?0.066m?66mm

因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度：

?min?b1?b2?b3?92?66?6?164mm

4-2一根直径为φ60mm×3mm的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。用30mm厚的软木包扎，其外又用30mm厚的保温灰包扎作为绝热层。现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。求每米管每小时散失的冷量。如将两层绝

第四章 传热习题答案

4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？

解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小

q???t?t ，b?? bqb1?1.7??1350?1100?/4652?0.09136m?92mm

4652?1100?220

b2/0.35?0.006/40.7b2?0.066m?66mm

因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度：

?min?b1?b2?b3?92?66?6?164mm

4-2一根直径为φ60mm×3mm的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。用30mm厚的软木包扎，其外又用30mm厚的保温灰包扎作为绝热层。现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。求每米管每小时散失的冷量。如将两层绝热

第四章 传热 一、名词解释

1、导热

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）。 2、对流传热

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。热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。 3、辐射传热

任何物体, 只要其绝对温度不为零度 (0K), 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。 4、传热速率

单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2） 5、等温面

温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。等温面不相交。

二、单选择题

1、判断下面的说法哪一种是错误的（ ）。 B A 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；

B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同； C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强； D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为

第四章 多组分系统热力学

4.1 有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为cB，质量摩尔浓度为bB，此溶液的密度为

。以MA，MB分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若

溶液的组成用B的摩尔分数xB表示时，试导出xB与cB，xB与bB之间的关系。 解：根据各组成表示的定义

4.2 D-果糖

此溶液在20 ?C时的密度

溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，

。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔

分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为

4.3 在25 ?C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度bB介于

和

之间时，溶液的总体积

。求：

（1） 把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。

（2）

解：根据定义

时水和醋酸的偏摩尔体积。

当时

4.4 60 ?C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ?C时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。

第四章颗粒-流体两相流动

4-1试求直径为10μm，密度为2600kg/m3的石英球粒在20℃和100℃的常压空气

中的沉降速度。并分析其计算结果。

4-2密度为1850kg/m3的微粒，在水中按斯托克斯定律沉降，问在50℃和20℃的

水中，其沉降速度相差多少？如该颗粒的直径增大一倍时，在同温度的水中沉降，沉降速度又相差多少？并分析其计算结果。

4-3已测得密度为1560 kg/m3的球形塑料颗粒在15℃水中的沉降速度为9.2mm/s，

求此塑料颗粒的直径。

4-4用落球粘度计测定20℃时密度为1530kg/m3的混酸的

粘度。该粘度计由一光滑钢球和玻璃筒组成，如附图所示。试验测得密度为9700 kg/m3，直径为0.2mm的钢球在盛有此混酸的玻璃筒中的沉降速度为10.2mm/s，问此混酸的粘度为多少？

4-5一固定床催化反应器，床层由直径4mm，高8mm的

圆柱形催化剂组成，床层的高度为2m，空隙率为0.4。

0.2m溢流 习题4-4 附图 水??0.015m0.5m当温度为400℃及压力为0.02MPa（表压）时，在每平方米催化剂层的截面上每小时通过1800m3（标准状

习题4-6附图 况）的混合气体，试计算通过催化剂层的流体压力降。

已知400℃及

第四章 传热

一、填空题（共37小题，共70分）

1.工业上冷热流体间的换热方式有 间壁式传热 、 混合式传热 、 蓄热式传热。 2.热量传递的方式主要有三种： 热传导、 热对流、 热辐射 。

3．传导传热的傅立叶定律表达式为 dQ???dA ，其符号各代表 dQ－导热速率，W； dA－等温表面的面积，m2；λ－比例系数，称为导热系数，W/(m·℃) “ - ”－表示热流方向与温度梯度方向相反

4.影响给热系数α的因素有 ①液体的物理性质ρ、μ、Cp、λ；②固体表面的特征尺寸l； ③强制对流的流速u；④自然对流的特征速度，由式（4-23）知，此速度可由gβΔt表征。 5.由多层等厚度平壁构成的传热壁面，若某层所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻就越 小 ，其两侧的温差越 小 。 6.定态导热是指 导热速率 不随时间而改变。

7.影响传导传热系数的因素有 结构, 组成, 密度, 温度, 压力。

?t?n?t ，其符号各代表 α——平均对流传热系数，8.牛顿冷却定律公式为 Q??AW/（m2

计算机组成原理第四章作业

一、选择题：

1.计算机能直接认识、理解和执行的程序是___。

A. 汇编语言程序 B. 源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言程序 2.某寄存器中的值有时是地址，这只有计算机的（ ）才能识别它 A 译码器 B 判断程序 C 指令 D 时序判断

3.中断响应时，保存PC并更新PC的内容，主要是为了 . A．提高处理机的速度

B．能进入中断处理程字并能正确返回原程序 C．便于编制中断处理程序

4.设指令中的形式地址为以相对寻址时，操作数的有效地址E＝ . A.（D） B．（PC）＋ D C．（R）＋ D

5.单地址指令中，为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常常采用（ ）．

A．堆栈寻址方式 B．立即寻址方式 C．隐含寻址方式 D．间接寻址方式 6.发生中断请求的条件是（ ） ．

A.一条指令执行结束 B.一次Ｉ／Ｏ操作结束 C.机器内部发生故障 D.一次ＤＭＡ操作结束 7.下面有关CPU的叙述中，哪一个是正确的：（ ）

A.RISC的特点包括：CP