内容发布更新时间 : 2024/12/24 20:10:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

化工原理

***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***

化工原理

根据ｑ＝K.A.△t, 指任一个K、A、△t

(1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t,因为当TTtt温差△t最大；

(3)提高传热系数K由 K＝1/（1/α1/αΣ（δ/λ 提高ααδ,都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。

5.（4分）传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式? ***答案***

传导、对流、辐射

导热－－分子原位振动，电子定向流动。 对流－－流体质点流动与混合。

锅炉壁为导热，外壁对烟气为对流，火焰和炉墙的热辐射。

6.（4分）为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作? ***答案***

操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度Tt言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度tT对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。 7.（4分）什么是稳定传热和不稳定传热? ***答案***

在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。

反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。 8.（5分） 导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖（ρ＝1800kg.mρ＝700 kg.m

?

***答案***

组成：纯物质的导热系数好;

结构：结构致紧、密度大的材料导热系数大;

温度：一般温度升高，非金属固体导热系数增大。 煤灰砖的保温性能好。

9.（2分）多层平面壁的导热速率是怎样计算的? ***答案***

Q/A=(Δt+Δt+Δt+...)/(b/λ+b/λ+b/λ+...) 10.（3分） 题号4206 第4章 知识点 100 难度 中等 多层园筒壁的导热速率是怎样计算的? ***答案***

Q=2πL(Δt+Δt+...)/(ln(r/r)/λ+ln(r/r)/λ+...) 11.（4分）说明流体流动类型对给热系数的影响。 ***答案***

流体为层流时，传热是以导热方式进行的。则此时给热系数较小。当为湍流时，传热是

化工原理

以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。 12.（6分）给热系数受哪些因素影响? ***答案***

流动类型：湍流时的给热系数大。流体的物性：粘度μ、密度ρ、比热Cp，导热系数λ均对给热系数有影响。传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为了提高给热系数。流体的对流情况，强制对流比自然对流的给热系数大，流体在传热过程有无相变，有相变α大。

分析α＝0.023λ/d.Re.Pr

13.（3分）提高传热系数时,为什么要着重提高给热系数小的这一侧? ***答案***

当忽略金属壁面的导热热阻时，

1/K=1/α+1/α=(α+α)/(αα) 若α>>α,则α+αα ∴K≈α 即K接近α小的数值。

14.（4分）说明列管式换热器的基本结构。 ***答案***

由壳体、管束、管板、封头等组成。

15.（4分）试比较各类常用热交换器的优缺点。 ***答案*** 略

16.（6分）有以下传热公式 A. Q=λ.A.(t-t)/δ B. Q=α.A.(T-T) 回答下列问题：

（1）在什么传热情况下，可利用以上公式进行计算？ （2）写出以上公式中，热阻的表达式 ***答案***

（1）A、B两公式均应用在稳定传热下传热速率的计算。公式A为物质内部传导的传热速率计算。公式B为物质表面与流体间对流传热的传热速率计算。 （2）A式：R=δ/λ或R=δ/A ×λ B式：R=1/α或R=1/α×A

17.（8分）换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？ ***答案***

由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。为了减少散热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。 18.（6分）列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？ ***答案***

主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。 19.（8分）当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？并简要定性分析主要原因。 ***答案***

化工原理

因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析： （1）当TTtttQ=KA△t,当K、A一定时，△tQ↑，对现有的换热器来说，可提高生产能力。当Q、K一定时，△tA↓，对生产能力要求一定时，新设计制造换热器由于A较小，设备尺寸可减小，节省投资费。

（2）一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时，载热体用量比其它流向的要小，降低能耗，提高了经济效益。

20.（8分）有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

本题目有题图：titu185.bmp

***答案***

炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。 五、计算题：

1.（8分）外径为100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为λw.m.K,管外壁温度为t,每米管长的热损失为Qw.m,试求绝热层外壁温度t热层接触良好） ***答案***

Q=2πλ(t1-t2)/ln(r2/r1) ∴t2=t1-Q ln(r2/r1)/(2πλ) =t1-Q/λ[ln(0.13/0.05)/(2×3.14) =t1-0.152Q/λ

2.（14分） 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582[w.m.K],为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为10cm,炉外壁温度为83℃,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃） ***答案***

设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为: q=(t1-t2)/(b1/λ1)

∴b1=λ1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为:

q=(t1-t4)/[(b1/λ1)+(b2/λ2)+(b3/λ3)] b2=[(t1-t4)/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2

=[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.582]×0.233 =0.14m, 跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/λ3,