30、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 ℃，则逆流时平均温度差为 。 32.7 ℃
31、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。传热管表面有污垢积存 32、有一列管式热交换器，热流体进、出口温度分别为280 ℃和80 ℃，冷流体进、出口温度分别为40 ℃
和190 ℃。对这种换热，必须采用 操作方式进行，其传热平均温度差为 。 逆流；61.7 ℃
33、当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K公式可简化为：
111??此时若?0???1，K?0?1则有 。 K??0。
34、判断下列各组物性数值大小：?金属 ?液 ?气；?液 ?气 >；>；>
35、判断下列各组物性数值大小：?汽 ?液；r10℃ r100℃（水蒸气汽化潜热） <；>
36、现有一换热器，原油在管外流动，进口温度为120 ?C，出口温度为160 ?C；机油在管内流动，进口温度为245 ?C，出口温度为175 ?C。则并流时平均温度差= 。52 ?C
37、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 ℃，则并流时平均温度差为 。 27.9 ℃ 三、判断
1、保温材料应采用导热系数小的材料制作。( )对 2、管壳式换热器的传热面积既是管子截面积，可按照S?n?4di2来计算。( )错
3、在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层。（ ）错
4、导热系数λ，对流传热系数?及总传热系数K都是表征物质性能的参数。（ ）错 5、对于符合K?(1?1?1?2)?1情况来说，若?1???2时,要提高K值时则主要用提高?1的值。（ ）对
6、换热器应采用导热系数大的材料来制造。（ ）对
7、管壳式换热器设计时，而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程。（ ）对
8、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。 （ ） 对 9、一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为固体＞气体＞液体。（ ）错 10、对流传热仅发生在液体中。 （ ）错 四、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。
五、简答题： 1、（本题4分）何谓定态传热？有什么特点？
答：在传热系统（如换热器）中温度分布不随时间而变的传热过程称为定态传热，（2分）它的特点是通过传热表面的传热速率为常量（2分） 2、（本题4分）傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。 答：傅立叶定律的表达式为dQ???ds式中：Q-----热传导速率，W
?t（2分） ?n?t------温度梯度，℃/m ?n S-----等温表面的面积，m2 λ-----比例系数，称为导热系数 w/(m?c)
负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反（2分） 3、（本题6分）对流传热系数的物理意义是什么？它的单位是什么？它与导热系数有何不同？ 答：由??Q可知，对流传热系数?表示在单位温度差下单位传热面积的对流传热速率，其单位为S?tw/(m2℃),?越大，表示地流传热越快。（4分）
它与导热系数λ不同，它不是物性，而是受多种因素影响的一个参数。（2分） 4、（本题3分）若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？ 答：包括以下三个过程：
1 热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（1分） 2 热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（1分） 3 热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体（1分） 5、（本题4分）换热器为何应定期清洗？
答：换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，对传热产生附加热阻，使K值下降。通常污垢热阻较壁面热阻要大，因此在设计中必须考虑其影响，运行中的换热器应定期清洗。（4分） 6、（本题5分）简述何谓强化传热？有哪三个主要途径？ 答：强化传热是指提高冷热流体间的传热速率。（2分） 强化传热的三个主要途径是：
（1）增大总传热系数K，这是强化传热的重点。（1分） （2）增大传热面积A（1分） （3）增大平均温度差?tm（1分）
7、（本题3分）蒸汽冷凝加热时，蒸汽中的不凝气体有何影响？
答：不凝气体的存在会使蒸汽冷凝的传热系数大大降低，使传热效率下降。 8、（本题3分）在套管式换热器中用饱和水蒸汽加热空气，若加大空气流量则总传热系数如何变化？为什么？
答：加大空气流量会使总传热系数增大。（1分）
因为流量增大，湍动程度增大，层流底层变薄，从而使热阻减小，总传热系数增大。（2分） 9、（本题3分）对流传热与热对流的区别是什么？
答：对流传热是冷、热流体在固体壁面两侧流动时，热量透过壁面进行传递的过程。而热对流是热量传递的一种基本方式，是热量由于流体质点的相对位移而进行传递。
10、为什么内部孔隙多的材料保温效果好? （3分）
因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，且流动受到限制，对传热不利，从而起到了保温的作用 五、计算题：
1、（本题8分）将0.417kg/s、80 ℃的有机苯，通过一换热器冷却到40 ℃；冷却水初温为30 ℃，出口温度不超过35 ℃。假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为1.6kJ/(kg℃)。求： （1）冷却水用量m3/h？
（2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到6 m3/h，问此时冷却水的终温将是多少？ 解：（1）∵Q?Wshcph?T1?T2??Wsccpc?t2?t1? ∴Wc?Whcph?T1?T2?cpc?t2?t1?0.417?1.6?103?80?40???1.275Kg/s?4.59m3/h----4分 34.187?10?35?30? （2）若Vh,c?6m3/h则 0.417?1.6?10?80?40??36?1000?4.187?103?t2?30?
36000.417?1.6?103??80?40??30?33.82℃ --------------------4分 t2?6?10004.187?103?36002、（本题8分）有一列管换热器由φ25×2.5 mm，长为3 m的60根钢管组成。热水走管内，其进、出口温度分别为70 ℃和30 ℃；冷水走管间，其进、出口温度分别为20 ℃和40 ℃，冷水流量为1.2 Kg/s。两流体作逆流流动，假设热水和冷水的平均比热容均为4.2 KJ/（Kg·℃），换热器的热损失可忽略。求：总传热系数K0。
解:由总传热速率方程可知: K0=
Q
S0?tmQ?WCCPC?t2?t1??1.2?4.2?103??40?20??1.01?105W -----------------------2分 S0?n?d0L?60?3.14?0.025?3?14.13m2 -----------------------2分
70?30??t大?30,?t小?10
40?20?tm逆?t大??t小30?10???18.2℃ -----------------------2分
?t大30?n?n10?t小Q1.01?105K0???393W/(m?℃) -----------------------2分
S0?tm14.13?18.23、（本题8分）有一传热面积A0为15 m2的管壳式换热器中，壳程通入饱和水蒸汽以加热管内空气。150 ℃的饱和水蒸汽冷凝为同温度下的水排出。空气流量为2.8 Kg/s，其进口温度为30 ℃，比热容可取1.0 KJ/（Kg·℃），空气对流传热系数87 W/（m2·℃），换热器热损失可略。求空气的出口温度t2。 解：Q?K0A0?tm?WSCcPC?t2?t2? ① ------------------------2分
2其中：AO?15m，WSC?2.8kg/s，cpc?1000J/?Kg?℃?
2因为蒸汽冷凝的????空气，所以有K??空气?87W/m?℃ ------------------------2分
??
℃ 蒸汽温度T?150℃，空气的进口温度t1?30∴?tm??T?t1???T?t2?lnT?t1T?t2?t2?30 ------------------------2分
150?30ln150?t2以上各量代入①式可得：
87?15?t2?30?2.8?1000??t2?30?
120ln150?t2即ln120120?0.466??e0.466?1.594
150?t2150?t2解出： t2=74.7℃ ------------------------2分 4、（本题8分）某单程列管式换热器，其换热管为?25?2mm的不锈钢管，管长为3 m，管数为32根。在该换热器中，用25 ℃的水将壳程的110 ℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为8.2?103 W/(m2·℃)。水的流量为15000 kg/h，平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)；管壁与水的对流传热系数为1000 W/(m2·℃)；不锈钢的导热系数为17 W/(m·℃)。试求：
1．总传热系数Ko；
2．水的出口温度。 解：
解：1、求总传热系数Ko
Ko?11 ?694.3W2(m?℃)d10.002?0.0250.0251bdo????o17?0.0231000?0.021?o?dm?idi8.2?103 ---------------------------2分
2．水的出口温度t2
Q?WcCpc(t2?t1)?KoAo?tm
?tm?(T?t1)?(T?t2)t?t?21
T?t1T?t1lnlnT?t2T?t2WcCpc(t2?t1)?KoAot2?t1
T?t1lnT?t2KoAoT?t1 （1） --------------------2分 ln?T?t2WcCpcAo?n?doL?32?3.14?0.025?3?7.536 m2 -----------------2分 KoAo694.3?7.536??0.3
WcCpc15000/3600?4.18?103