传热
注浆瓷器1．红砖平壁墙，厚度为500mm ，内侧温度为200℃，外侧为30℃，设红砖的平均导热系数可取0.57W/m ℃，试求： （1）单位时间、单位面积导出的热量q ，分别以SI 制和工程制表示之；
（2）距离内侧350mm 处的温度t A 。
2
一侧用冷却水通过夹层将热量移走。平板两侧的表面温度用热电偶测得。已知某材料的导热面积为0.02m 2度为0.01m ，测得的数据如下，试求：
（1）材料的平均导热系数 ；ito粉
（2）设该材料的导热系数为λ＝λ（1+kt ），t 为温度，℃，试求λ和k 。
3．某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成：
耐火砖：导热系数λ1=1.05W/m ·K ；厚度b 1=0.23m ；
绝热砖：导热系数λ2=0.151W/m ·K ；厚度b 2=0.23m ；
红砖：：导热系数λ3=0.93W/m ·K ；厚度b 3=0.23m ；
若已知耐火砖内侧温度为1000℃，940℃，而绝热砖与红砖接触处的温度不得超过138℃，试问：
（a ）绝热层需几块绝热砖？
aphidici（b ）此时普通砖外测温度为多少？
4．一外径为100mm 的蒸汽管，外包一层50mm 绝热材料A ，λA =0.06 [千卡/米·时·℃]，其外再包一层25mm 绝热材料B ，λA =0.075 [千卡/米·时·℃]，设A 的内侧温度和B 的外侧温度分别为170℃和38℃，试求每米管长上的热损失q 及A 、B 界面的温度。
5．φ60x3铝合金管（其导热系数可近似按钢管选取），外包一层厚30mm 石棉后，又包一层30mm 软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16W/m ·K 和0.04W/m ·K （管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结）。
（a ）已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长上所损失的冷量。 （b ）若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少?
（c ）*若将两保温材料互换，则每米管长实际上损失的冷量及外侧石棉的外侧温度又为多少？设大气温度为20℃，互换前后空气与保温材料之间的对流传热系数不变。 6．试推导出空心球壁的径向导热关系式为：
b t t A r r t t Q m )(11)(4212
121-=--=λπλ 式中r 1、r 2为空心球内、外表面的半径，b=r 2-r 1 ；A m =4πr m 2 表示球的平均表面积。这里大球泥
21r r r m ⨯=称为几何平均半径。
7．φ25x2.5的钢管，外包有保温材料以减少热损失，其导热系数λ=0.4W/m ·K 。已知钢管外壁温度t 1=300℃，环境温度t b =20℃。求保温层厚度分别为10、20、27.5、40、50、60、70mm 时，每米管长的热损失和保温层外表面温度t 2。对流传热系数取为定值，10W/m 2
氮化硅结合碳化硅制品·K 。对计算结果加以讨论。
空包弹助退器
8．电流I=200A 通过一直径为3mm 、长lm 的不锈钢棒式电加热器，其电阻R=0.1Ω，导热系数λ=19W/m ·K 。加热器浸没在温度t f =109℃的液体中，加热器表面和液体间的对流传热系数α=4kW/m ·K 。试求电加热器中心温度及沿加热器横截面的温度分布。
9．一换热器，在φ25x2.5管外用水蒸气加热管内的原油。已知管外蒸气冷凝的对流传热系数α1=104W/m 2·K ；管内原油的对流传热系数α2=103W/m 2·K ；管内污垢热阻R s2=1.5x10-3 m 2K/W ，管外污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试求其总传热系数及各部分热阻的分配。
10．在一列管换热器中，用初温为30℃的原油将重油由180℃冷却至120℃。已知重油和原油的流量分别为1x104[千克（力）/时]和1.4x104[千克（力）/时]。比热分别为0.52[千卡/千克（力）℃]和0.46[千卡/千克（力）℃]，传热系数K=100[千卡/米2·时·℃]，试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。
11．一换热器，用热柴油加热原油，柴油和原油的进口温度分别为243℃和128℃。已知逆流操作时，柴油出口温度为155℃，原油出口温度为162℃，试求其平均温度差。设柴油和原油的进口温度不变，它们的流量和换热器的传热系数亦与逆流时相同，若采用并流，此时的平均温度差又为多少？
12．用175℃的油将300kg/h 的水由25℃加热至90℃，已知油的比热为2.kJ/kg ·K ，其流量为360kg/h ，今有以下两个换热器，传热面积均为0.8m 2。
换热器1：K 1=625W/m 2·K ，单壳程，双管程；
换热器2：K 2=500W/m 2·K ，单壳程，单管程；
为保证满足所需的传热量应选用那一个换热器？
13．在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s 的苯由350K 冷却至300K ，冷却水在φ25x2.5的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为0.85kW/m 2·K 和1.7kW/m 2·K ，又两侧的污垢热阻可忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。
14．水以lm/s的流速在长3m的φ25x2.5管内由20℃加热至40℃，试求水与管壁之间的对流传热系数。
15．1766kN/m2（表压），120℃空气经一由25根φ38x3并联组成的预热器的管内加热至510℃，已知空气流量为6000标准米3/时，试计算空气在管内流动时的对流传热系数。
16．一套管换热器，用饱和水蒸汽将在内管作湍流的空气加热，设此时的总传热系数近似等于空气的对流传热系数。今要求空气量增加一倍，而空气的进出温度仍然不变，问该换热器的长度应增加百分之几?
17．用一单程立式列管换热器将46℃的CS2饱和蒸汽冷凝、冷却至10℃。CS2走壳程，流量为250千克（力）/时，又其冷凝潜热为85千卡/千克（力），液相CS2的比热为0.25千卡/千克（力）·℃；冷却水走管程。由下而上和CS2呈逆流流动，其进出口温度分别为5℃和30℃。换热器中有φ25x2.5管30根，管长3m。设此换热器中，CS2蒸汽冷凝和液体冷却时的传热系数分别为200千卡/米2·时·℃和100千卡/米2·时·℃（均以管外表面为基准），问此换热器能否满足生产要求？
18．用196kN/m2（表压）的饱和水蒸汽将20℃的水预热至80℃，水在列管换热器管程以0.6m/s流速流过，管子的尺寸为φ25x2.5。设水侧污垢热阻为6x10-4m2·K/w，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，水蒸汽冷凝α1=104W/m2·K，试求：
（1）此换热器的传热系数；
（2）设操作一年后，由于水垢积累，换热能力降低，出口水温只能升至70℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻（水蒸气侧的对流传热系数可认为不变）。
19．某厂需用196kN/m2*（绝对压）的饱和水蒸汽将常压空气由20℃加热至90℃，空气量为5200标准米3/小时。今仓库有一台单程列管换热器，内有φ38x3钢管151根，管长3m，若壳程水蒸汽冷凝的对流传热系数可取104W/m2·K，两侧污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试核算此换热器能否满足要求。
20．原油在管式炉对流段的φ89x6管内以0.5m/s流过被加热，管长6m。已知管内壁温度为150℃，原油的平均温度为40℃，此时油的密度为850kg/m2，比热为2kJ/kg·K，导热系数为0.13W/m·K，粘度为26厘泊，体积膨胀系数为0.001 l/℃。又原油在150℃时之粘度为3厘泊，试求原油在管内的对流传热系数。
21．铜氨溶液在由四根φ45x3.5钢管并联而成的蛇管冷却器中由38℃冷却至8℃，蛇管的平均曲率半径为0.285m。已知铜氨溶液的流量为2.7m3/h，粘度为2.2x10-3 Pa·s，密度为1200kg/m2，其余物性常数可按水的0.9倍来取，试求铜氨溶液的对流传热系数。
22．一套管换热器，内管为φ38x2.5，外管为φ57x3，甲苯在其环隙由72℃冷却至38℃。已知甲苯流量为2730kg/h，试求甲苯的对流传热系数。
23．上题中，设此时苯在内管由27℃加热至50℃，若两侧污垢热阻和管壁热阻忽略不计，试求该换热器的总传热系数（以外表面为基准）。
24．latm甲烷以l0m/s流速在列管换热器壳程作轴向流动，由120℃冷却到30℃。已知该换热器共有φ25x2.5管86根，壳径为400mm，试求甲烷的对流传热系数。
25．在接触氧化法生产硫酸过程中，用反应后高温的SO3混合气预热反应前气体。常压SO3混合气在一由φ38x3钢管组成、壳程装有圆缺形挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为51mm，挡板间距为1.45m，换热器壳径为φ2800；又SO3混合气的流量为4x104m3/h．其平均温度为145℃。若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为0.8）。
26．某炼油厂用海水冷却常压塔引出的柴油馏分。冷却器为φ114x8钢管组成的排管，水平浸没于一很大的海水槽中。海水由槽下部引入，上部溢出，通过槽时的流速很小。设海水的平均愠度为42.5℃，钢管外壁温度为56℃，试求诲水的对流传热系数。
27．1atm苯蒸气在一φ25x2.5、长为3m、垂直放置的管外冷凝。冷簇温度为80℃，又管外壁温度为60℃，试求苯蒸汽冷凝时的对流传热系数。若此管子改为水干放置，其对流传热系数又为多少？
28．一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110℃饱和水蒸汽将管程某溶液由20℃加热至80℃，溶液的处理量为2.5x104kg/h，比热为4kJ/kg·K，试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降至72℃，若要使出口温度仍为80℃，加热蒸汽温度至少要多高？
29．液氨在一蛇管换热器管外沸腾汽化。已知其操作压力为258kN/m2（绝压），沸腾温度为-13℃。热量通量q=4170W/m2。试计算其对流传热系数。已知液氨表面张力σ=2.7x10-2N/m，密度ρl=656kg/m3，氨蒸气密度ρv=2.14kg/m3
30．应用NTU与Δt m的关系式5-40及ε与R、C R与P的关系式5-46，从1-2折流的式5-24a导出其ε与NTU、C R的关系式。
31．在一换热器中，用80℃的水将某流体由25℃预热至48℃。已知水的出口温度为35℃，试求该换热器的效率。
32．一传热面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的油将0.6kg/s的水加热，已知油的比热为2.1 kJ/kg·K，水和油的进口温度分别为35℃和175℃，该换热器的传热系数为425W/m2·K，试求此换热器的效率。又若水量增加20％，传热系数可近似为不变，此时水的出口温度为多少？
33．两块相互平行的黑体长方形平板。其尺寸为1x2m2。间距为1m。若两平板的表面温度分别为727℃及227℃。试计算两平板间的辐射传热量。
34．试求直径d=70mm、长l=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（a）很大的红砖屋里，砖壁温度t2=27℃；（b）截面为0.3 x 0.3m2的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。
35．在一钢管中心装有热电偶测量管内空气的温度，设热电偶的温度读数为300℃，热电偶的黑度为0.8，空气与热电偶之间的对流传热系数为25W/m2·K，钢管内壁温度为250℃，试求由于热电偶与管壁之间的辐射传热而引起的测温误差。并讨论减小误差的途径。
36．两无限大平行平面进行辐射传热，已知ε1=0.3，ε2=0.8，若在两平面间放置一无限大抛光铝遮热板（ε=0.04），试计算传热量减少的百分数。
37．平均温度为150℃机器油在φ108x6钢管中流动，大气温度为10℃。设油对管壁的对流传热系数为350W/m2·K，管壁热阻和污垢热阻可忽略不计，试求此时每米管长的热损失，又若管外包一层厚20mm，导热系数为0.058W/m·K的玻璃布，热损失将减为多少？
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