7．干燥物料有很多种方式：比如热风干燥、微波干燥、红外干燥等，目前常用的是热风干燥，但热风干燥的缺

点是耗能大、表面易起皮和开裂，试从传热传质的角度来分析这一现象

答：热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内部

出现湿含量的差别。但是为了使内部湿量逐步往外走，就要加大能耗，使的表面温度更高，变干。

8. 有人存在这样的观点：由于工质冷凝和沸腾换热系数很高，因此无需进行沸腾和冷凝换热强化

答：随着工业的发展，特别是高热负荷的出现，相变传热（沸腾和凝结）的强化日益受到重视并在工业上得到越

来越多的应用。一般认为凝结换热系数很高，可以不必采用强化措施。但对氟里昂蒸汽或有机蒸汽而言，氟利昂是低沸点工质，潜热很小，沸腾换热系数和它们的凝结换热系数比水蒸气小的多。 9. 太阳能集热器吸热表面选用具有什么性质的材料为宜? 为什么?

答：太阳能集热器是用来吸收太阳辐射能的，因而其表面应能最大限度地吸收投射来的太阳辐射能，同时又保证

得到的热量尽少地散失，即表面尽可能少的向外辐射能。但太阳辐射是高温辐射，辐射能量主要集中于短波光谱(如可见光)，集热器本身是低温辐射，辐射能量主要集中于长波光谱范围(如红外线)。所以集热器表面应选择具备对短波吸收率很高，而对长波发射(吸收)率极低这样性质的材料。 10.为什么锅炉中高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？

答:因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备

的经济运行。 但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。

1. 有一台1-2型管壳式换热器（壳侧1程，管侧2程）用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，

'\t2?20?C,t2?50?C,流量为3kg/s；可认为管壳式换热器是一种交叉流换热，热油的进出口温度为： \t1?100?C,t1?60?C,k?350W/m2?C。

试计算： ①油的流量； ②所传递的热量； ③所需的传热面积。

解: (1) 油的流量:

查得润滑油及水的比热分别为：c1=2148 J/kg℃；c2=4174 J/kg℃

G2c2?t23?4174?(50?20)G1???4.37(kg/s)c?t2148?(100?60)11 则:

(2) 所传递的热量:

??G2c2?t2?3?4174?(50?20)?375.66(kW)

(3) 所需的传热面积:

\'t?t?t?60?20?40?C l12

'\t?t?t?100?50?50?C r12

tl?tr40?50?tm???44.8?Ctl40lnln50tr

t2\?t2'50?20P?'??0.375100?20t1?t2't1'?t1\100?60R?\??1.33350?20t2?t2'PR?1.333?0.375?0.5由图10-23： 1/R?1/1.333?0.75查得： ?=0.9

?tm=44.8×0.9=40.32 ℃

2. 压力为1.5×105Pa的无油饱和水蒸汽在卧式壳管式冷凝器的壳侧凝结。经过处理的循环水在外径为20mm、厚为1mm的黄铜管内流过，流速为1.4m/s，其温度由进口出处的56℃升高到出口处的94℃。黄铜管成叉排布置，在每一竖直排上平均布置9根。冷却水在管内的流动为两个流程，管内已积水垢。试确定所需的管长、管子数及冷却水量。Φ=1.2×107W。 解：(1)平均传热温差：

由附录10查得饱和蒸汽温度为111.32℃，则： ?tm?94?56?32.72 (℃)

11132.?56ln11132.?94(2)管外凝结换热系数：

设管外壁温度tw=105℃，则tm=(111.32+105)/2=108.2 ℃ 由附录查得凝结水物性参数：

?l?952.3(kg/m3)?l?0.685(W/m?C)??263.2?10(kg/m?s)r?2235(kJ/kg)?6

由公式6-4：

??gr?l2?3l ho?0.729????ld(ts?tw)?n?=8809 (W/m2℃) (3)管内换热系数：

tf=(56+94)/2=75 ℃

由附录查得水物性参数:

1/4?9.8?2235?103?952.32?0.6853??0.729???65?9??263.2?10?0.02(111.32?10)1/4

??0.671(W/m?C);??0.39?10?6(m2/s); Pr?2.38

hi?0.023?Re0f.8?Pr0.4d0.671?1.4?0.018??0.023???0.018?0.39?10?6?0.8??2.380.4?8552(W/m2?C)(4)

热阻：

蒸汽侧污垢热阻：r0=0.0001 ; 水侧污垢热阻： ri=0.0002

管壁热阻：(黄铜 ?=131 W/m℃)

d0.020.022d2?6 ln?ln??8102?d21?310.0181(5)

k?传热系数：

1?ddd?11??r0?2ln2?2??ri??h02?d1d1?hi?1? ??1743W/m2?C?

120?1??0.0001?8?10?6???0.0002?880918?8552?由传热方程：q1=k?tm=1743×32.72=57030 (W/m2℃) 由凝结换热: q2=h0?t=8809×(111.32-105)=55673 (W/m2℃) q1与q2仅相差 2? ; ?上述计算有效。

(6) (7)

传热面积：

A??/(k?tm)?1.2?107/?1743?32.72??210冷却水量：（查附录10：cp=4191 J/kgK）

m2

?1.2?107??75.35 G?\ ?4191?94?56?cpt2?t2???kg/s?

(8)

流动截面：（查附录10：ρ=974.8 kg/m3）

f?G75.35?2 ??5.521?0??u974.81?.44f4?552.?10?2 单程管数：n?2?2?216.9?217 (根)

??d31416.?0.018 两个流程共需管子434根。 管子长度：l?A210??7.7 (m) n??d434?3.1416?0.023 一蒸汽管道的保温层外包了油毛毡, 表面温度为330K，外径为0.22m。该管道水平地穿过室温为22℃的房间，在房内长度为6m。试计算蒸汽管道在该房间内的总散热量。 解：空气定性温度

57?22?39℃，选取空气的物性参数， 2??17.95?10?6，Pr?0.699，??2.76*10?2W/(m?K)，

tf?Gr=g?r?td3?29.8?1/(373?39.5)?(57?22)?0.223 ??36272980(17.95?10?6)Nu=0.48（GrPr）1/4=0.48×（36272980×0.699）1/4=34.06 h= Nu ?d/ ?=34.06×0.22/0.0276=271.5W/(m?K))

φ=Ah?t=3.14×0.22×6×271.5×(57-22)=39386W

4. 对于如图所示的结构，试计算下列情形下从小孔向外辐射的能量： （1）所有内表面均是500K的黑体；

（2）所有内表面均是ε=0.6的漫射体，温度均为500K。 解：设小孔面积

A1=11111222π?d2??dH??(d-d)??3.14?0.04?3.14?0.04?0.04??3.14?(0.042?0.0322)22214444412?42= ?3.14?0.032?8.04?10m 4

A2=112π?d1= ?3.14?0.0322?8.04?10?4m2 44A2X218.25?10?6?1X12=1, A1X12=A2X21，X12=??0.1194

?3A16.732?10TTC0[(1)4?(2)4]100100φ12= 1??11??21???1A1A2X21?2A2?=1，φ12=2.85w;

(2) ?1=0.6，?2=1,φ12=2.64W

(1)

5．白天，投射到—大的水平屋顶上的太阳照度Gx＝1100W/m，室外空气温度t1＝27℃，有风吹过时空气与屋顶的表面传热系数为h＝25W/(m·K)，屋顶下表面绝热，上表面发射率ε＝0.2，且对太阳辐射的吸收比 αs＝0.6。求稳定状态下屋顶的热平衡温度。设太空温度为绝对零度。 如图所示，

稳态时屋顶的热平衡：对流散热量:

2

2

qrqc?sGsTw 辐射散热量:太阳辐射热量:代入(1)中得:采用试凑法，解得