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36 2160kN2/ 2.1

32. 用泵将密度为950kg/m3的液体从常压贮罐送至敞口高位槽中。贮罐内液面与高位槽中液面间的距离为

30m。输送管路为φ58×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度）。要

求送液量为12000kg/h，管路摩擦系数?取0.026。试求：

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(1) 输油量是多少 m/h？

(2) 油在管内的流速是多少 m/s？

(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ？ (4) 所需泵的有效功率?

(5) 若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。

33. 用离心泵将一常压贮槽中的液体送入反应器，输送管路的规格为φ45×2.5mm（假设泵的吸入管路与

排出管路等径）。在泵的入口处有一U管压强计，以汞为指示剂，读数为130mm (汞的密度为13600kg/m)。贮槽内液面到泵入口处的垂直距离为0.5m，输送管路在反应器处的出口到泵入口处的垂直距离为10m，忽略吸入管路以及泵进出口间的阻力损失。反应器上压强表的显示值为210kPa，管路上装有3个当量长度1.5m的阀门，和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计。管路长度为36m（包括所有其他管件及进出口阻力的当量长度）。已知输送液体的密度为1200kg/m3，粘度为0.12Pas，管路液体呈层流流动，当地大气压强为100 kPa。试求： (1) 泵的输送能力？

(2) 总效率为60%时泵的轴功率？

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第四章 传热

一、选择题

1. 对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为?1和?2，其对应的温差分别为?t1和。 ?t2，若?t1> ?t2，则?1和?2的关系为（ ）

A. ?1?2。 D. 不确定。 2. 冷、热流体进、出口温度均不变时，并流推动力（ ）逆流推动力。 A.大于 B.小于 C.等于 D.不确定

3. 黑体的辐射能力与表面绝对温度的（ ）成正比。

A.一次方 B.二次方 C.三次方 D.四次方 4. 同一温度下，（ ）的辐射能力最大。

A.黑体 B.镜体 C.灰体 D.透热体 5. 傅立叶定律是描述（ ）的基本定律。

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A.热传导 B.热对流 C.热辐射 D.对流传热

6. 多层平壁导热时，各层的温度差与各相应层的热阻所呈关系是（ ） Ａ.没关系，Ｂ.反比，Ｃ.正比，Ｄ.不确定

7. 在套管换热器中用冷却水冷却热流体，热流体质量流量和出入口温度T1、T2一定，冷却水入口温度t1一定，如果增加冷却水用量，则Q（ ），K（ ），t2（ ） A：增大 B：不变 C：减小 8. 一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于（ ）。 A：35℃ B：120℃ C：77.5℃ D：50℃

9. 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（ ） A.0.5 B.0.8 C.1 D.2

10. 在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理。甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙：换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流传热系数（ ） A.甲、乙均合理 B.甲、乙均不合理

C.甲合理，乙不合理 D.乙合理，甲不合理

11. 冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若аi远小于аo，则列管的壁温接近于（ ）的温度。

A：冷流体 B：热流体 C：无法确定

12. 自然对流的对流传热系数比强制对流的相比（ ）。 A.大 B.小 C.相等 D.不确定

13. 在多层平壁的稳定热传导中，各层厚度及面积相同，即b1=b2=b3，S1=S2=S3其温度变化如图所示，则三种材料的导热系数的大小为( ) A.λ1>λ2>λ3

B.λ1>λ2=λ3 C.λ1<λ2=λ3 D.λ1<λ2<λ3

14. 在列管换热器中，用常压水蒸汽加热空气，空气的进、出口温度分别为20℃和80℃,则管壁温度约为（ ）。

A.20℃ B.80℃ C.50℃ D.100℃

15. 单层平壁定态热传导时，若壁厚增加，则温差（ ），若导热系数增加，则温差（ ），若热阻增加，则温差（ ）

A 变大 B变小 C不变 D不确定

16. 下列各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（ ）。 ①空气流速为30m/s时的α ②水的流速为1.5m/s时的α ③蒸气滴状冷凝时的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

17. 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

18. 计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（ ）。

Ａ、普兰德准数； Ｂ、传热单元数NTU; Ｃ、离心分离因数K; Ｄ、过滤常数K

19. 有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ ）。 Ａ、气体走管外，气体并联逆流操作；

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Ｂ、气体走管内，气体并联逆流操作；

Ｃ、气体走管内，气体串联逆流操作； Ｄ、气体走管外，气体串联逆流操作。

20. 同一物体在同一温度下的反射率与吸收率的关系是（ ）。 A.反射率大于吸收率 B. 反射率小于吸收率

C.反射率等于吸收率 D. 不确定

21. 若换热器两侧对流传热系数αi＞αo 时，总传热系数K接近于（ ）。 A.αo B.αi C.αi +αo

22. 多层平壁的定态热传导中，通过各层的传热速率、通过各层的热通量（ ）。

A.相同、相同 B.相同、不同 C.不同、不同

23. 某灰体的黑度为0.6,该灰体的吸收率为（ ）。 A. 1 B. 0.6 C. 0.4 24. 牛顿冷却定律是描述（ ）的基本定律。

A.热传导 B.对流传热 C.热辐射

25. 以下换热器属于列管换热器的是（ ）。

A.螺旋板式换热器 B.蛇管式换热器 C.U型管式换热器

26. 传热实验时,在套管换热器中用饱和水蒸气冷凝来加热空气（空气走内管,蒸汽走环隙）,为强化传热决定加装翅片,翅片应装在( )侧更为有效。

A、外管外 B、外管内 C、内管外 D、内管内

27. 黑度为0.8,表面温度为27℃的物体其辐射能力是（ ）W/m。

A、367.4 B、459.3 C、64.8 D、3306.7 28. 列管式换热器根据结构不同主要有（ ）。

A、套管式换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器 B、固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器 C、浮头式换热器、U型管式换热器、热管换热器

D、热管换热器、套管式换热器、固定管板式换热器

29. 流体在圆形直管中作滞流流动，若管长及流体的物性不变，而管径增为原来的2倍，则流速为原来的（ ）倍，流动阻力为原来的（ ）倍。

A、1/2 B、1/4 C、1/8 D、1/16

30. 传热过程中，当两侧对流传热系数αi＜αO时，要提高总传热系数K，关键是提高( )。 A、提高αO B、提高αi C、减小αO D、减小αi

31. 黑度为0.8,表面温度为127℃的物体其吸收率是（ ）。

A、127 B、27 C、0.8 D、0.2

32. 流体在圆形直管中作强制湍流传热，若管长及流体的物性不变，而管径变为原来的1/2，则对流传热系数为原来的（ ）倍。

A、4 B、1/4 C、20.8 D、2`1.8 二、填空题 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

热量的传递是由于________引起的。

由傅立叶定律知，热传导速率与温度梯度成________比。

气体的导热系数随温度升高而________，故常用于绝热，保温。 热传导的传热距离愈远，则导热热阻愈________。

圆筒壁的热传导中，通过各层的热传导速率________，热通量________。（填相同、不同） 对流传热的热阻主要集中在__________________。

对流传热系数反映了对流传热的快慢，其值愈大，对流传热愈________。

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8. 强化对流传热过程可采用的措施有________、________和________。 9. 辐射传热中，在能量传递的同时伴随着能量的________。 10. 同一温度下，灰体和黑体相比，________的辐射能力大。 11. 物体的吸收率愈大，其辐射能力愈________。

12. 同一温度下，物体的吸收率在数值上等于该物体的________。 13. 热传导存在于________中。

14. 对流传热是指________的传热过程。

15. 沿等温面方向，温度梯度的大小为________。

16. 冷、热流体进、出口温度均不变时，并流推动力比逆流推动力________。

17. 提高传热系数的重点在于______________________________列管式换热器安装折流档板的目的是

_____________________。

18. 提高换热器传热速率的途径有_____________、______________ 、__________________。 19. 黑体的辐射能力与其________的四次方成正比。

20. 傅立叶定律是描述________的基本定律。

21. 自然对流的对流传热系数比强制对流的________。

22. 金属固体、非金属固体、液体和气体四种物质，________的导热系数最大，________的导热系数最小。 23. 定态多层平壁热传导中，各层平壁的温度差与其导热热阻成________比。 24. 传热的基本方式有 、 、 。

25. 蒸汽冷凝的方式有 和 ，工业上采用 。

26. 能全部吸收辐射能的物体称为 ，能全部反射辐射能的物体称为 。黑体与灰体相比，发射能

力最大的是 ，吸收能力最大的是 。

27. 某灰体的吸收率为0.8，其黑度为 ；某灰体的反射率为0.3，其黑度为 。

28. 写出三种常用的间壁式换热器的名称 、 、 。根据热补偿不同，列管换热器

可分为 、 、 等。

29. 大容积（器）饱和沸腾曲线а~△t可分为 、 、 几个阶段，工业生产上，

一般控制在 阶段。

30. 在钢、水、软木之间，导热效果最佳的是 ，保温效果最佳的是 。 31. 根据斯蒂芬—波尔兹曼定律，黑体的绝对温度增加一倍，其辐射能增加 倍。

32. 斯蒂芬—波尔兹曼定律的表达式为 。

33. 对流传热中，当在________情况下，进行的是恒温传热，在________情况下，进行的是变温传热。 34. 影响对流传热系数的物性常数有________。

35. 应用准数关联式计算对流传热系数时应注意________、________和________。 36. 冷凝传热中，膜状冷凝的传热效果要比滴状冷凝的________。（填好、差） 37. 能被物体吸收而转变为热能的电磁波的波长在________之间，统称热射线。

38. 在间壁式换热器中，总传热过程由下列步骤所组成：首先是热流体和管外壁间的__________传热，将

热量传给管外壁面；然后，热量由管的外壁面以________方式传给管的内壁面；最后，热量由管的内壁面和冷流体间进行_______ 传热。

39. 对于套管式换热器，要提高传热系数，应提高传热系数较__（大，小）一侧的h；而换热器内管管壁

的温度则接近于传热系数较___（大，小）一侧的流体。

40. 流体湍动程度越强，对流传热系数就 。

41. 对流体无相变化的强制对流传热过程（不考虑自然对流影响时），Nu准数与 有关。 42. 流体在圆形直管内呈强制湍流时，当物性及操作条件一定时，对流传热系数与 成正比，与

成反比。 43. 对多层平壁稳定热传导过程，若某层热阻大，则 也大。 44. 多数固体材料可视为灰体，特点是（1） ，（2） 。 45. 对多层圆筒壁稳定热传导过程，若某层 大，则温度差也大。

46. 通过因次分析，影响强制对流传热过程的准数有3个，其中反映对流传热强弱程度的准数是 ，

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而反映流体流动湍动程度的准数是 。

47. 流体在弯管内作强制对流传热时,同样条件下,对流传热系数较直管内的要 。

48. 流体在圆形直管内作强制湍流时，强制对流传热系数的准数关联式中规定Re＞ 时为湍流。 49. 某灰体在20℃时，其黑度为ε=0.8，则其辐射能力的大小为_________ ，其吸收率为___________ 。 50. 间壁两侧流体的传热过程中，总传热系数接近热阻 的一侧的对流传热系数，壁温接近热阻 的一侧流体的温度。

51. 增加列管换热器 数的目的是为了提高换热器管程流体的对流传热系数。要提高换热器的换热速率，应提高 大的一侧流体的 。 52. 辐射传热过程中,物体的黑度越大，其辐射能力 。 53. 稳定热传导计算公式中

_________________。

54. 辐射传热中，设置隔热挡板是____________辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，辐射散热量

____________。 55. 热传导中传热速率大小用__________定律描述，而对流传热中用_____________定律描述。对流传热

只能发生在________中。 56. 对流传热计算公式中

1hSbkS项称为_____________________，其中k为__________________，单位是

项称为_____________________，其中的h为__________________，单位是

_________________。 三、判断题

1. 流体在弯管内作强制对流传热时,同样条件下,对流传热系数较直管内的要小。 ( )

2. 许多设备的外壁温度常高于环境温度,此时热量将以对流和辐射两种方式自壁面向环境传递而引起热量散

失。 ( ) 3. 多层圆筒壁的稳态热传导过程,通过各层的传热速率、热通量都相同。 （ ） 4. 螺旋板式换热器属于板翅式换热器的一种型式。 （ ）

5. 任何物体的辐射能力与吸收率的比值为恒定值，等于同温度下黑体的辐射能力。 （ ） 6. 多层平壁的稳态热传导过程,通过各层的传热速率相同、而通过各层的热通量不同。（ ） 四、计算题

1. 有一逆流操作的热交换器，用15℃的水冷却过热氨蒸汽，氨气温度为 95℃，流率为 200kg/h，氨气在热交换器中冷却。冷凝液在饱和温度（30℃）下派出。在冷却冷凝过程中，热交换器各界面上氨气与水的温度差最小处不允许小于 5℃。求冷却水用量及水最终出口温度？已知 90℃，0氨气的焓分别为 1647,1467KJ/kg,30℃液氨的焓为 323KJ/kg，水平均比热为 4183J/kg℃。 2. 一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热到 73℃，氯苯流量为 5500Kg/h。现因某种原因，氯苯流量减少到 3300Kg/h，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化）

3. 某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2 （管外面积），均由128根 Ф25×2.5mm的钢管组成。壳程为 170℃的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜热为r=2054KJ/kg），凝液不过冷。空气走管程，其入口温度t1 =30℃ ，流量为4500kg/h 假定空气的物性参数不随温度、压力变化，可视为常数，分别为CP=1.005KJ/Kg.K， ρ=1.06Kg/m ，μ=20.1×10cp ,λ=0.029w/m.k。热损失可略，管内湍流时空气的对流给热系数可用下式计算： Nu=0.02Re0.8 ；

4. 若两台换热器并联使用，通过两台换热器的空气流量均等，试求空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总

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