一填空
(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻 小 （大、小）一侧的值。间壁换热器管壁温度tW接近于值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 (3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的温差愈 小 。
(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。
(5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 、 采用浮头式 或 U管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。
(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数1<2<3，在稳定传热过程中，各层的热阻R1 > R2 > R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。
(7) 物体辐射能力的大小与 黑度 成正比，还与 温度的四次方 成正比。
(8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热式 。
(9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状沸腾 三个阶段。实际操作应控制在 泡核沸腾 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 增加 。
(10) 传热的基本方式有 传导 、地热供暖设备 对流 和 辐射 三种。热传导的基本定律是傅立叶定律其表达式为dQ= -。
(11) 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。（设条件改变后仍在湍流范围）
(12) 导热系数的单位为 W/（m·℃） ，对流传热系数的单位为 W/（m2·℃） ，总传热系数的单位为 W/（m2·℃） 。
二、选择
1 已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度＿D＿耐火砖的黑度。
A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于
2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。
A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定
3 一定流量的液体在一25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一19×2mm的直管，则其将变为 D 。
A 1259 B 1496 C 1585 D 1678
4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。
A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响
5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B＿在工程上可行。
A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积
6 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该＿B＿。
A 减小 B 增大 C 不变
7 在单效蒸发器中，将某水溶液从14%连续浓缩至30%，原料液沸点进料，加热蒸汽的温度为96.2℃，有效传热温差为11.2℃，二次蒸气的温度为75.4℃，则溶液的沸点升高为 D ℃。
A 11.2 B 20.8 C 85 D 9.6
8 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用＿B＿流程。
A 并流加料 B 逆流加料 C 平流加料 D 双效三体并流加料
三、计算
1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。已知： 球体半径，m； 球体表面的恒定温度，℃； 每单位球体体积在单位时间内所产生热量，风速辅助； 球体材料的导热系数，。
解： 球体积 ， 球表面积
根据傅立叶热传导公式：
所以
积分上式得：
2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为25×2mm。水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数0=800W/(m2·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。[计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg·℃)]
解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S1；
由题意知，水以电梯线束0.7m/s的流速在管内流过，欲求S1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。
两流体交换的热量为：穿孔塞焊
又 ，，
则
单管内水的流量为：
每程所需管子数为：
取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为：
(2) 换热管的总根数；
由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。
由题给数据，
则任务所需的传热外表面积为：
换热管总根数为：
取
(2) 换热器的管程数。
由题意管程数为：
3 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（水>>空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？
解： 使用初期 使用一年后
110℃ 40℃ 110℃
45℃ 20℃ 38℃ 20℃
（1）空气出口温度
题意可得：使用初期 （1）
使用一年后 （2）
两式相比（2）/（1），得
气门摇臂 则： =59.6℃
（2）总传热系数
方程(2)式/(1)式，得： 故
（3）冷热流体的出口温度
一年后 （3）
（4）
方程（4）式/（3），得：
整理前半式的方程 （5）
又因 ，， 故
由等比定理
无卡轴旋切机则
整理得， （6）
联立（5）和（6），可得： ，
（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？
则
4 有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：为生垢液体升温，，。
(1) 在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为1：2。 问：
a 那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；
b 清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？
(2) 在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。 问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析）。
注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。
解：(1) a 垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取决于热阻大的一方。管程宜走生垢液体，便于清洗，便于增大流速，可能减少垢层沉积在管子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。
b 维持不变时：
清洗前传热量 （1）
清洗后传热量 （2）
（1）式与（2）式比较得：
清洗前后总热阻的差值是污垢热阻
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