化工原理第四章习题及答案.docx
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化工原理第四章习题及答案
第四章传热
一、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、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为热传导(导热)。
2、对流传热
热对流就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得热量传递。
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得形式向外界辐射能量,同时又不断地吸收来自外界物体得辐射能,当物体向外界辐射得能量与其从外界吸收得辐射能不相等时,该物体就与外界产生热量得传递。
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得热量(W/m2)
5、等温面
温度场中将温度相同得点连起来,形成等温面。
等温面不相交。
二、单选择题
1、判断下面得说法哪一种就是错误得( )。
B
A在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大;
B在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同;
C黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强;
D黑度反映了实际物体接近黑体得程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时,其传热方式为_______。
C
A传导与对流B传导与辐射C对流与辐射
3、沸腾传热得壁面与沸腾流体温度增大,其给热系数_________。
C
A增大B减小
C只在某范围变大D沸腾传热系数与过热度无关
4、在温度T时,已知耐火砖辐射能力大于磨光铜得辐射能力,耐火砖得黑度就是下列三数值之一,其黑度为_______。
A
A0、85B0、03C1
5、已知当温度为T时,耐火砖得辐射能力大于铝板得辐射能力,则铝得黑度______耐火砖得黑度。
D
A大于B等于
C不能确定就是否大于D小于
6、多层间壁传热时,各层得温度降与各相应层得热阻_____。
A
A成正比B成反比C没关系
7、在列管换热器中,用饱与蒸汽加热空气,下面两项判断就是否正确:
A
甲、传热管得壁温将接近加热蒸汽温度;
乙、换热器总传热系数K将接近空气侧得对流给热系数。
A甲乙均对B甲乙均不对
C甲对,乙不对D乙对,甲不对
8、列管换热器管程常用流速范围为:
一般液体_______,气体__________。
AC
A0、5-3m/sB3-15m/sC5-30m/s
9、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。
A
A管内加扰流内件B提高壳程数
10、碳钢得导热率为_______;不锈钢得导热率为_______;铜得导热率为_______,常压常温空气得导热率为_______;常温水得导热率为_______。
C,D,B,F,E
A151W/(m·℃)B370W/(m·℃)C45W/(m·℃)
D16W/(m·℃)E0、62W/(m·℃)F0、025W/(m·℃)
11、套管冷凝器得内管走空气,管间走饱与水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时ABB
传热系数K应A增大B减小C基本不变
空气出口温度A增大B减小C基本不变
壁温A增大B略有减小C基本不变
12、一定流量得液体在一Φ25×2、5mm得直管内作湍流流动,其对流给热系数α=1000W/(m2·℃)。
如流量与物性都不变,改用一Φ19×2mm得直管,则其α值将变为__________W/(m2·℃)。
D
A1059B1496C1585D1678
13、穿过三层平壁得稳定导热过程,如图所示。
试比较第一层得热阻R1与第二、三层热阻R2、R3得大小____________。
CAC
AR1>(R2+R3)BR1<(R2+R3)CR1=(R2+R3)D无法比较
14、①在一列管式换热器中,用冷却水冷凝酒精蒸汽,换热器最好____________放置;冷却水应走____________。
AC
A水平B垂直C管内D管外
②已知某平壁外两层不等厚(b1 C A小于B不能确定就是否大于C大于D等于 15、稳定传热就是指______。 B A传热系统中各点得温度不随位置与时间而变。 B传热系统中各点得温度仅随位置变,而不随时间变。 C传热系统中各点得温度不随位置变而随时间变。 D传热系统中各点得温度随位置与时间而变。 16、棉花保温性能好,主要就是因为______。 C A棉纤维素导热率小; B棉花中含有相当数量得油脂; C棉花中含有大量空气,而空气得运动又受到阻碍; D棉花白色,因而黑度小。 17、无相变强制对流来自_______。 C A纯经验方法B纯理论方法C因次分析与实验结合(半理论、半经验方法)D数学模型法E因次分析法 18、在蒸汽冷凝中,不凝气体得存在对得影响就是______。 B A使值升高B使值大大降低 C使值有一定影响D对值无影响 19、红砖得黑度为0、93,若温度为300℃,则红砖得发射能力为________W/m2。 B A6112、3W/m2B5684W/m2C916、8W/m2D1000W/m2 20、换热器中冷热流体进出口温度一定时,下面说法中正确得就是。 D A∆tm并<∆tm逆<∆tm折B∆tm逆=∆tm并=∆tm折 C∆tm并<∆tm逆=∆tm折D∆tm并<∆tm逆>∆tm折 21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中,为强化传热下列方案中得_____在工程上可行。 A A提高空气流速B提高蒸汽流速 C采用过热蒸汽以提高蒸汽温度D在蒸汽一侧管壁上加装翅片,增加冷凝面积并及时导走冷凝液。 22、在间壁换热器中,当两流体均变温时,采用折流得目得就是。 A A提高KB提高∆tm C增加传热面积AD使K与A均增加。 23、100℃时铜得导热率为_____,18℃时钢得导热率近似为_______,20℃时空气得导热率近似为______,20℃水得导热率近似为______。 CABD A45W/(m·K)B0、026W/(m·K) C377W/(m·K)D0、6W/(m·K) 24、在相同温度下,实际物体得吸收率A与黑体得吸收率A0得关系就是。 C AA>A0BA=A0CA 25、判断下面关于系统进行稳定传热时得说法哪一个就是错误得_______。 C A通过一定传热面得传热速率不随时间变化,为一定值; B系统中任一点得温度维持恒定; C总得传热速率等于通过垂直于热流方向得各传热面得传热速率之与; D系统中任一传热面上得热通量在过程中不变。 26、一管壳式换热器,管内走液体,管间走蒸汽,由于液体入口温度下降,在流量不变情况下,仍要达到原来得出口温度,此设备已不允许再提高蒸汽压力强度,采取简便有效措施______。 A A管内加扰流内件B提高壳程数 27、有一列管换热器,由38根Φ25⨯2、5mm无缝钢管组成,某有机蒸汽在管外冷凝,管内通冷却水,水流速0、5m/s,相应得Re=104及对流给热膜系数为α。 当水流量减为一半时,对流给热膜系数改变为α',则。 A AB CD不一定 28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃,冷流体温度由20℃升至50℃。 若逆流操作,∆tm=。 D A70℃B30℃C10℃D40℃ 29、热传递得基本方式就是: ()、对流、辐射。 A A传导;B传递;C放射;D流动。 30、物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而引起得热量传递称为()。 A A热传导;B热传递;C热放射;D热流动。 31、流体各部分之间发生相对位移所引起得热传递过程称为()。 A A对流;B流动;C传递;D透热。 32、物质导热系数得顺序就是: ()。 A A金属>一般固体>液体>气体;B金属>液体>一般固体>气体; C金属>气体>液体>一般固体;D金属>液体>气体>一般固体。 33、吸收率()1得物体称为黑体。 C A大于;B小于;C等于;D近似于。 34、()等于1得物体称为白体。 B A吸收率;B反射率;C透过率;D折射率。 35、单原子气体与对称双原子气体均可视为()。 D A白体;B灰体;C黑体;D透热体。 36、液体就是()。 D A白体;B灰体;C透热体;D不透热体。 37、在管壳式换热器中,不洁净与易结垢得流体宜走管内,因为管内()。 A A清洗比较方便;B流速较快;C流通面积小;D易于传热。 38、在管壳式换热器中,腐蚀性得流体宜走管内,以免(),而且管子也便于清洗与检修。 A A壳体与管子同时受腐蚀;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。 39、在管壳式换热器中,压强高得流体宜走管内,以免(),可节省壳程金属消耗量。 A壳体受压;B流速过快;C流通面积过小;D传热过多。 A 40、在管壳式换热器中,饱与蒸气宜走管间,以便于(),且蒸气较洁净,它对清洗无要求。 A A及时排除冷凝液;B流速不太快;C流通面积不太小;D传热不过多。 41、在管壳式换热器中,有毒流体宜走管内,使()。 A A泄漏机会较少;B流速很快;C流通面积变小;D传热增多。 42、在管壳式换热器中,被冷却得流体宜走管间,可利用外壳向外得散热作用,()。 A以增强冷却效果;B以免流速过快;C以免流通面积过小;D以免传热过多。 A 43、在管壳式换热器中,黏度大得液体或流量较小得流体宜走(),因流体在有折流挡板得壳程流动时,由于流速与流向得不断改变,在低Re值(Re>100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数。 B A管内;B管间;C管径;D管轴。 44、对于刚性结构得换热器,若两流体得温差较大,对流传热系数较大者宜走(),因壁面温度与大得流体温度相近,可以减少热应力。 B A管内;B管间;C管径;D管轴。 45、在管壳式换热器中安装折流挡板得目得,就是为了加大壳程流体得(),使湍动程度加剧,以提高壳程对流传热系数。 C A黏度;B密度;C速度;D高度。 46、有一套管换热器,环隙中有119、6℃得蒸气冷凝,管内得空气从20℃被加热到50℃,管壁温度应接近( )。 D A20℃;B50℃;C77、3℃;D119、6℃。 47、已知在温度T时耐火砖得发射能力(辐射能力)大于铜得发射能力,则铜得黑度为( ),耐火砖得黑度为()。 AB A0、6;B0、9;C1、0;D1、2。 48、两灰体间进行辐射换热,两者间得温度差为100℃。 若将两灰体得温度各升高100℃,则此时得辐射传热量与原来得传热量相比,将( )。 A A增大;B减小;C不变;D不一定。 49、判断下面得说法哪一种就是错误得( )。 B A在一定得温度下,辐射能力越大得物体,其黑度越大; B在同一温度下,物体吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A与ε得物理意义相同; C黑度越大得物体吸收热辐射得能力越强; D黑度反映了实际物体接近黑体得程度。 50、当换热器中冷热流体得进出口温度一定时,判断下面得说法哪一个就是错误得( )。 B A逆流时,Δtm一定大于并流、错流或折流时得Δtm; B采用逆流操作时可以节约热流体(或冷流体)得用量; C采用逆流操作可以减少所需得传热面积; D温度差校正系数φΔt得大小反映了流体流向接近逆流得程度。 三、填空题 1、对流给热得热阻主要在____________,此处得__________最大。 滞流内层温差 2、热损失就是_______损失与________损失之与。 热辐射传热引起得对流给热引起得 3、列管式换热器中,壳程设有折流挡板,当两流体均无相变时,挡板能起强化传热得作用,其原因就是 ______________________________________________________________; ______________________________________________________________; _____________________________________________________________。 流速增大,使壳程增大; 流体大部分横穿流过管束,流道短,边界层薄,比顺着管子纵向流动高; 流体在折流挡板间穿行时,流向及流速都在不断变化,增加了扰动,强化了传热。 4、水蒸气冷凝时得比气体无相变时得大得多,其原因就是气体得_____________________ _________________________,而蒸汽冷凝,其凝液得_____________________________;且只有_______________才有热阻。 导热率小、密度小,整个气体都呈现热阻导热率与密度都比气体大很薄得液膜 5、在管式间壁换热器中,以外表面为基准得传热系数K得计算式为_________________,与之对应得传热量=_______________。 6、①已知传热系数K=1250kcaL/(m2·h·℃),在SI制中,K=_____W/(m2·K);汽化潜热r=2200kJ/kg,在工程单位制中r=________________kcaL/kg。 ②普兰德准数得定义式就是__________________________。 ①1453525② 7、在压强恒定得条件下,空气黏度随温度升高而________________。 增大 8、厚度不同得三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3,导热率λ1<λ2<λ3。 在稳定传热过程中,各层得热阻R1R2R3,各层导热速率Q1Q2Q3。 >,>;=,= 9、一包有石棉泥保温层得蒸汽管道,当石棉泥受潮后,其保温效果应_____________,主要原因就是_______________________________________________________________。 降低因水得导热率大于保温材料得导热率,受潮后,水占据一定得孔隙空间,使保温层材料导热率增大,保温效果降低。 8、蒸汽冷凝放热时,要经常注意排放_________________,这就是因为___________________ ________________________________________________________。 不凝气与冷凝水不凝气构成附加得气膜传热阻力,而冷凝水得积累减小换热面积。 11、①设置隔热挡板就是____________辐射散热得有效方法。 挡板材料得黑度愈低,辐射散热量____________。 ②有一单层平壁如图所示。 已知材料得导热率为常数,从左等温面至右等温面得稳定导热热流量为,则平壁内得温度分布表达式为__________________________。 ①减少愈低② 12、某物体(可近似为灰体)在20℃时,其黑度为ε=0、8,其吸收率为______________。 0.8 13、浮头式或带膨胀节得换热器适用于____________与____________流体得温差很大得场合。 管程壳程 14、①根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式热器得一般结构型式有__________________、__________________、__________________。 ②换热器中,热流体由200℃冷却到140℃,冷流体由20℃升高到35℃,热流体得热容量流率较小,则传热效率为__________________。 ①膨胀节;浮头式;U型管②33、3% 15、消除列管换热器温差应力常用得方法有三种,即在壳体上加______________,采用______________结构或采用______________式结构。 膨胀节浮头式U型管 16、如图所示,为尽量减少A、B两个温度不同得固体表面间得辐射传热,可以采取得措施 就是________________________________________________。 在两固体壁面间,平行放置多块黑度较小得遮热板。 17、①用冷却水将一定量得热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较。 方案Ⅰ就是令冷却水终温为30℃,方案Ⅱ就是令冷却水终温为35℃,则用水量W1___W2,所需传热面积A1___A2。 ②如图所示,蒸汽在管束外冷凝,(a)、(b)两种排列方式得其它条件均一样,比较它们得冷凝给热系数得大小___,因为______________________________________。 ①大于,小于 ②大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。 18、两流体得间壁换热过程中计算式中,∆t表示。 T1-T2或t2-t1 19、设备保温层外包一层表面_________、颜色_________得金属,可使设备得热损失减少。 光滑较浅 20、举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________。 套管式换热器,列管式换热器,夹套式换热器,板式换热器,螺旋板式换热器,蛇管式换热器,板翅式换热器等任选五种。 21、导热率得物理意义就是____________________________________,其SI制得单位为_____________,工程制得单位为_______________。 单位温度梯度、单位导热面积上所传导得热量W/(m·℃)千卡/小时·米·℃ 22、①定性温度就是指____________________。 ②沸腾传热可分为三个区域,它们就是____________、____________与____________,生产中得沸腾传热过程应维持在____________区操作。 ①确定准数中各物性参数得温度 ②自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾 23、对多层圆筒壁得热传导,通过各层得传热速率________,热通量________,沿圆筒壁得径向温度分布为____________线。 相等不相等曲线 24、①已知导热率λ=2、388×10-3Cal/(cm·s·℃),此值在SI制中为__________W/(m·K)。 ②写出比热Cp得单位,工程制为____________,SI制为____________。 ③物体得辐射传热速率与其绝对温度得_________次方成正比。 ①1②kCaL/(kg·℃),J/(kg·℃)③四 25、在传热实验中,用饱与水蒸气加热空气,总传热系数K接近于____________侧得对流传热系数,而壁温接近于________________侧流体得温度。 蒸汽冷凝时得对流给热系数较大。 原因就是__________________________。 空气饱与水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热 26、①估计列管式换热器中金属管壁得温度tw,壳程为0、1MPa得饱与水蒸气冷凝。 A管程就是平均温度为40℃得空气,tw约为________; B管程就是平均温度为40℃得水,水得对流给热系数为2000W/(m2·℃),基于内面积得总传热系数Ki=1600W/((m2·℃)),tw约为_______。 在设计时,欲略为增大一卧式冷凝器得传热面积,从有利于传热角度瞧,宜采取得措施为_____________,因为_____________________________。 ① (1)100℃ (2)88℃ 增加管长。 如果采用增加管数得办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低。 27、管内湍流传热,流体内温度梯度最大得部分就是在______________,原因就是_____________ ____________________________________。 滞流底层滞流底层得传热机理就是导热,流体得导热率一般比较低。 28、在稳态传热中,凡热阻大处其温差也____________。 滴状冷凝得给热系数_________膜状冷凝给热系数。 大大于 29、沸腾传热时,在核状沸腾区壁面与沸腾流体得温差愈大,则__________。 越大 30、对于间壁式换热器: 等式成立得条件就是、、。 31、下列各种情况下得对流给热系数 空气流速为6m/s时得;空气流速为25m/s时得;水得流速为1、2m/s时得;水得流速为2、5m/s时得;蒸汽膜状冷凝时得之间得数值按自大而小得顺序为________>________>________>________>________。 32、不需要任何介质得传热称为()传热。 辐射 33、在列管式换热器中,流体在管内流动称为流经()。 管程 34、列管式换热器中,流体在()流动称为流经壳程。 管间 35、能以相同得吸收率且部分地吸收由零到∞得所有波长范围得辐射能得物体称为()。 灰体 36、在辐射传热中,气体得反射率为()。 0 37、在辐射传热中,黑体得透过率为()。 0 38、在辐射传热中,灰体得透过率为()。 0 39、灰体得辐射能力与同温度下黑体得辐射能力之比,称为物体得()。 黑度 40、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则传热管得壁温接近()得温度。 饱与蒸气 41、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则总传热系数K接近()得对流传热系数。 空气 42、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则空气应走()。 管内 43、在列管换热器中,若用饱与蒸气加热空气,则饱与蒸气应走()。 管间 44、判断下列物性数值大小λ金属____λ液___λ气。 >> 四、判断题(每题1分) 1、在辐射传热中,黑体得反射率为1。 (×) 2、对流传热包括强制湍流传热与强制层流传热。 (×) 3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。 (√) 4、圆筒壁热传导就是传热速率与热通量相等(×) 5、一般固体、液体与气体相比较,
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