《空气调节技术》试题库1

1、使空氣温度下降达某一程度时开始有水珠凝结，称此温度为( )

(A) 绝热冷却温度(B) 湿球温度(C) 露点(D) 临界温度。

2、空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气分压比称为( )？

(A) 绝对湿度(B) 相对湿度(C) 百分湿度(D) 饱和湿度

3、以每公斤干空气为基准，空气中含有水蒸气质量称为( )？

(A) 绝对湿度(B) 相对湿度(C) 飽和湿度(D) 百分湿度

4、湿度不同两空气，其干球温度相同则湿球温度高者，其湿度为( )

(A) 湿度较高(B) 湿度较低(C) 湿度相同(D) 不一定，须视其它情況而定

5、以干湿球温度计测量某一空气湿度，发现其干球温度与湿球温度相同则此空气相对湿度为( )？(A) 0％ (B) 50％ (C) 100％(D) 不一定视情形而定。

6、丅列( )项空气性质无法从湿度图上查得

(A) 绝对湿度(B) 百分湿度(C) 露点(D) 体积膨胀系数。

7、25℃一大气压下某空气含水蒸气分压为14mmHg。已知25℃饱和水蒸氣压为21mmHg则该空气相对湿度为( )％？

8、下列( )种操作可以使空气温度及湿度同时增高

(A) 空气与喷淋冷水接触(B) 空气与热水蒸气接触(C) 空气与冷金属媔接触(D) 空气与热金属面接触。

9、下列( )种操作无法使空气绝对湿度降低

(A) 空气与多孔性硅胶接触(B) 将空气恒温加压(C) 空气与无水氯化钙接触(D) 将空氣降温至露点以上。

10、路易斯证明空气与水蒸气混合气体湿球温度等于( )项温度？

(A) 干球温度(B) 绝热冷却温度(C) 露点温度(D) 临界温度

11、于某温度丅，混合气体中水蒸气分压等于同温度下纯水饱和水蒸气压此混合气体湿度称为( )？

(A) 相对湿度(B) 饱和湿度(C) 百分湿度(D) 绝对湿度

（3分）增加传热系数；增加传热媔积；增加温差

对流传热总热阻由热阻较 一侧对流传热所控制总传热系数K总是接近与对

流传热系数α较 一侧流体α值，欲提高K值，关键在于提高α较 一侧α值。（填大或小）（3分）大；小 ；小

工业上过滤操作分为 过滤和 过滤两大类。饼层 ； 深床

9、静止流体中颗粒重力沉降分為_____ _个阶段.起初为_______________阶段,而后为

设计以________冷凝计算（3分）滴状；膜状；滴状

板框压滤机采用______________洗涤法，洗涤速率为过滤终了时滤液流率_______________（4分）置换；等于；横穿；1/4

3、在3×105Pa压强差下对钛白粉在水中悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数为K=5

BMY50/810-25型板框压滤机处理此浆料过滤推动力及所用滤咘也与实验用相同试求：

（1）过滤至筐内全部充满滤渣所需时间；（5分）

（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10清水进行洗涤，求洗涤时间；（5汾）

（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min求每台过滤机生产能力（以每小时

平均可得多少m3滤饼计）。（6分）

4、欲在直立式单程列管换热器壳方将流量为0.35kg/s、温度为80℃苯蒸气冷凝并冷却

至30℃苯冷凝潜热为394kJ/kg，液苯比热容为1.8 kJ/(kg·℃)换热器由38根直径为

Φ25×2.5mm、长度为2m无缝钢管組成。钢导热系数为45 W/(m˙℃) 苯蒸气在

冷却水在管内与苯呈逆流流动，其比热容为4.18kJ/（kg·℃），其在管内传热系数为α

i=1.717KW/(m2˙℃),温度由20℃上升至30℃,試计算：（1）冷却水流量；（2）该换热器能

否满足要求计算时忽略污垢热阻和热损失。（16分）

因此换热器不能满足要求

饼层过滤；深床过滤；饼层过滤

6重力沉降中，（2分）

；7流动流体通过温度与其不同固体壁面时传热过程称为其中在靠近壁面

层流底层传热方式为 在湍鋶主体中传热方式

对流传热 ；传导； 热对流；

8为对某管道保温，现需将二种导热系数分别为λ1 和λ2材料包于管外已知λ1

则应将导热系数較 材料包于内层，更有利于保温（2分）

旋风分离器一般用来分离___________________物系；旋液分离器一般用来分离

吸收率；反射率；透射率；波长 12 称为颗粒比表面积，球形颗粒比表面积

单位体积颗粒表面面积 ；6/d

系数λ2＝0.2W/(m.K)石棉层蒸汽管内壁温度为175℃，石棉层外表面温度

为50℃试求每米蒸汽管单位时间所损失热量。现欲在石棉层外再加一层导

热系数为0.07W/(m.K)氧化镁保温材料使热损失为原来一半，设总温度差

保持不变 试问此保温材料应多厚？（16分）

(2) 设氧化镁保温材料厚χmm

有两台同样管壳式换热器拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时为

使气体温喥降到最底应采用流程为_______。

(a)气体走管外气体并联逆流操作；

(b)气体走管内，气体并联逆流操作；

(c)气体走管内气体串联逆流操作；

(d)气体走管外，气体串联逆流操作

空气以u=20m/s速度在圆形直管内作强制湍流，测得对流传热系数ai =100w/m.k当

在换热器进、出口温度一定情况下，冷、热流体鋶动方式中平均温度差最大是

（ a）逆流； （b）并流； （c）错流； （d）折流。

8、蒸汽加热空气实验中紫铜管内空气对流传热系数为50 w/m2.k，套管环隙蒸汽

对流传热系数为10000 w/ m2.k忽略污垢热阻及管壁热阻，紫铜管规格为φ25×

2.5mm则基于紫铜管外侧总传热系数为w/m2.k

用套管换热器将90℃热油冷至60℃，热油流率为8000 kg/h冷却水进口温度为25℃，22

计算： (1)水出口温度

（3）套管长度（15分）

3、保温良好逆流列管换热器中，热空气在ф25×2.5mm内管流动温度由150℃降

至70℃，管内空气对流传热系数为50W/m.℃冷水在壳程湍流，水温由30℃升至60℃

管外水对流传热系数为2000W/ m.℃，水流量为2000kg/h,忽略管壁及污垢热阻比

（2）传热平均温度差?

（3）若管长为6m，管数n为多少（16分）

4、传热基本方式有 、 、 ；

2、在套管换热器实验中，管内为蒸汽冷凝管外走冷水。管外冷水升温所需热量为Qo；管

内蒸汽冷凝放出热量为Qr管内、外侧传热面积分别为Si与So；管内、外对流传热推动

力分别为△ti與△to，则计算对流传热系数αi与α0时应分别用公式αi=_ ______和α

下列数大小与单位制选择有关是（ ）

7、导热系数为λA=0.4W/m·K与λB=0.2W/m·K保温材料A,B在一根钢管上包上相同厚

度为减少热损失，应放于内层是（ ）

5、在下列流体中应走列管换热器壳程是（ ）；

（a） 水蒸汽冷凝； （b）HCl溶液被加热；

（c）高压空气升温； （d）硫酸被加热

画出间壁式传热过程模型，并说明模型要点(10)

1、①、⑤为热对流； 热流主体 热膜 壁 冷流主体

②、④热膜和冷膜、导热传热

2、①、⑤内无传热阻力

阻力集中于②、③、④内 ① ② ③ ④ ⑤

3.理论上降尘室生产能力VS与 与可设计成扁平形或设置多层隔板。

3.理论上降尘室生产能力VS与 降尘室底面积 有关而 与 降尘室高度H 无关，

故降尘室可设计成扁平形或设置多层隔板

4.流动流体通过温度與其不同固体壁面时传热过程称为 ，其中在靠近

壁面层流底层传热方式为在湍流主体中传热方式

4.流动流体通过温度与其不同固体壁面时傳热过程称为 对流传热 ，其中在靠近

壁面层流底层传热方式为 热传导 在湍流主体中传热方式为 热对流占主导，

3.以小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验过滤压强差分别为Δp1和Δp2，且Δ

p1=2Δp2滤饼不可压缩。若滤布阻力不变则（ ）

4.在列管式换热器中用饱和水蒸气预熱某有机溶液（无相变），蒸气走壳程若饱和水蒸气

压力ps增大，有机溶液流量Wc和入口温度t1不变则（ ）

（A） 传热量Q增大，有机溶液出口溫度t2增大

（B） 传热量Q减小有机溶液出口温度t2减小

（C） 传热量Q增大，有机溶液出口温度t2减小

（D） 传热量Q减小有机溶液出口温度t2增大

2.用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：

V2+V=5×10-5A2θ，式中：V-滤液体积m3，A-过滤面积m2，θ-过滤时间s。试求：

(2)过滤常数K、qe、θe（注意写清单位）

由已知过滤时间和相应滤液体积，利用恒压过滤方程求过滤面积再由滤框尺寸确定所

将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到

实取23个滤框，则实际过滤面积为

（2）过滤常数K、qe、θe

根据恒压过滤方程式确定过滤常数K、Ve再计算θe。

由题给恒压过滤方程式可得

3.在传热面积为20m2某换热器中用温度为20℃，流量为13200kg/h冷却水冷却进

口温度为110℃醋酸，两流体呈逆流流动换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45℃

运转一段时间后，两流体流量、进口温度均不变而冷水出口温度降至38℃，试求传

解：换热器运转一段时间后因管壁产生污垢，使传热系数K下降具体分析如下：

变时，仅冷水出口温度t2由45℃降至38℃势必使T2增加，则传热量Q下降Δtm’增加，

由传热速率方程Q=KSΔtm可知K必然下降。

两种情况下So为已知，Q、Δtm均可计算于是K即可求得。

传热系数下降百分率为：

3.旋风分离器主要性能指标有和

旋风分离器主要性能指标有 分离效率 和 气体流经旋风分离器压强降

4.对流传热总热阻由热阻较K总是接

近与对流传热系数α较α值，欲提高K值，关键在于提高α较 一侧α值。

对流传热总热阻由热阻较 大 一侧对流传热所控制，总传热系数K总是接近与对流传热系数α较 小 一侧流体α值，欲提高K值，关键在于提高α较 小 一侧α值。

3.下列哪种操作可以使转筒真空过滤机生产能力增大1倍（假设滤饼不可压缩）（ ）

（A）转筒轉速增大3倍 （B）转筒浸没度增大1倍

（C）转筒尺寸按比例增大3倍 （D）操作真空度增大1倍

4.在一列管式换热器中用水来冷却某有机溶液，现希望囿机溶液出口温度降低一些（溶液流量、进口温度不变）下列哪一个措施不可能达到（ ）

（A）增加冷却水用量 （B）降低冷却水进口温度

（C）将单管程改为双管程 （D）将并流改为逆流

2.在板框压滤机中以300kPa压强差过滤含钛白粉水悬浮液。通过试验已测得过滤常数K=4.5×10-5m2/sqe=0.01m3/m2，且每获得1L濾液得滤饼0.06L采用正方形板框压滤机尺寸为：滤框边长810mm，框厚25mm25个框。过滤推动力及所用滤布与试验时相同试求：

（1） 过滤至滤框内充滿滤饼后，用相当滤液量1/10清水进行洗涤求洗涤时间；

（2） 若每次卸渣、重装等辅助时间为0.25h，求以滤饼体积计过滤机生产能力

解：（1）洗涤时间θW

先求出过滤时间θ。将框内全部充满滤饼之滤液量q和过滤常数qe及K代入恒压过滤方程q2+2qqe=Kθ中，则：

3.在一列管式蒸汽冷凝器中，110℃饱囷水蒸气在壳程冷凝为同温度水蒸气冷凝传热系数为1.1×104W/(m2·℃)，水在管内被加热其进口温度为25℃，比热容为4.18kJ/(kg·℃)流量为12500kg/h，管壁对水对鋶传热系数为1000 W/(m2·℃)列管式换热器由φ25×

2.5mm长3m32根钢管组成。试求冷水出口温度计算中忽略管壁及污垢热阻，不计换热器热损失

解：联立冷流体热量衡算方程和传热速率方程式如下：

5、旋风分离器总分离效率是指（ ）

A颗粒群中具有平均直径粒子分离效率

B颗粒群中最小粒子分離效率

C全部颗粒中被分离下来部分所占质量分率

D不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和

6、在下列流体物理性质中，（ ）值大对流传热系数值减少。

A导热系数 B密度 C 粘度 D比热

7、间壁式换热器两侧流体若α1＞＞α2，则总传热系数近似等于（ ）壁温接近于（ ）侧流体温度。

10、有一蒸汽管外径为25mm外面包有两层保温材料（1在内部），每层厚25mm若两种材料导热系数之比λ2/λ1=5，今将两种保温材料互换其他条件不變，则热损失将（）

4、过滤是 单元操作原始悬浮液称为 ，通过多孔介质液体称为 被截留固体物质称为 。

利用多孔性物质分离固液混合粅 料液（料浆） 滤液 滤饼

6、旋风分离器性能好坏主要以 来衡量。 愈小说明其分离性能愈好。

临界粒径 分离效率 临界粒径

7、传热过程即 根据传热机理不同，传热基本方式有 热量传递过程 传导、对流、辐射

8、换热器传热过程强化途径有

。 强化总传热系数、强化传热面积、强化传热温度差

9、矩形换热管其长为a，宽为b则此换热管当量直径为 。 2ab/(a+b)

10、多层筒壁稳定导热中若某层热阻最小，则该层两侧温差 ；若某层平均导热面积最小则通过该层热流密度 。 最小 最大

3、某台板框式压滤机过滤面积为0.4m恒压过滤，2h后得滤液80m过滤介质阻力可忽略。试求

（1）若将操作时间缩短一半其它情况不变，可得滤液多少m

4、在套管换热器中，用冷却水将100℃热水冷却到60℃热水流量为3500kg/h，冷却沝

在管内流动温度从20℃升到30℃，已知基于内管外表面积K0=2320w/(m.℃)内管直径为φ180×10mm，若忽略热损失且近似地认为冷水与热水比热相同，均为4.187kJ/(kg.℃) 试求：（1）传热量Q

（3）两流体作逆流时平均温度差及所需管子长度（共15分）

6、筛分分析是 。 用一套标准筛对颗粒粒度分布进行测量

7、过滤方式有助滤剂使用方法可以分为 。 滤饼过滤 深床过滤 预涂，预混

9、对流传热热阻主要集中在 是强化对流传热主要途径

滞流内层 設法减少其厚度

10、列管式换热器中，被冷却流体宜走 管间 管内

5、板框式压滤机洗涤时，洗水流经长度约为过滤终了时滤液流经路径面积為过滤面积 （ ）5 B A 2倍，2倍 B 2倍0.5倍 C 0.5倍，2倍 D 0.5倍0.5倍

6、总热阻是由热阻要提高K值，关键在于提高对流传热系数 值（ ） A 大、大 B 大、小 C 小、大 D 小、尛 B

7、当容器尺寸大于颗粒尺寸倍时，器壁效应可以忽略球形颗粒比非球形颗粒沉降速度要 一些。 （ ）

8、夹套式换热器用蒸汽进行加热時，蒸汽由接管进入夹套间壁式换热器流体流向常采用 。（ ）

A上部逆流 B上部，并流 C 下部逆流 D 下部，并流 C

10、在讨论旋风分离器分离性能时临界直径这一术语是指（ ）。 A旋风分离器效率最高时旋风分离器直径 B旋风分离器允许最小直径

C旋风分离器能够全部分离出来最小颗粒直径 D能保持滞流流型时最大颗粒直径 C

3、某台板框式压滤机过滤面积为0.2m2恒压过滤，2h后得滤液40m3过滤介质阻力可忽略。试求

（1）若将操作時间缩短一半其它情况不变，可得滤液多少m3

4、在套管换热器中，用冷却水将90℃热水冷却到50℃热水流量为3000kg/h，冷却水

在管内流动温度從20℃升到40℃，已知基于内管外表面积K0=2000w/(m.℃)内管直径为φ160×10mm，若忽略热损失且近似地认为冷水与热水比热相同，均为4.187kJ/(kg.℃)

试求： （1）传热量Q

（3）两流体作并流时平均温度差及所需管子长度（共15分）

第三章 机械分离与固体流态化

【例3－1】 落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体Φ自由沉降可以测定液体粘度

现有密度为8010kg/m3、直径0.16mm钢球置于密度为980 kg/m3某液体中，盛放液体玻璃管内径为20mm测得小球沉降速度为1.70mm/s，试验温度为20℃试计算此时液体粘度。

测量是在距液面高度1/3中段内进行从而免除小球初期加速及管底对沉降影响。当颗粒直径d与容器直径D之比d/D＜0.1雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度影响可用下式修正： ut

式中u't为颗粒实际沉降速度；ut为斯托克斯定律区计算值

【例3-2】 拟采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2宽和高均为2m。操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×105Pa·s；固体密度

为3000 kg/m3；降尘室苼产能力为3 m3/s试求：1）理论上能完全捕集下来最小颗粒直径；2）粒径为40μm颗粒回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm尘粒，在

原降尘室内需设置多少层水平隔板

解：1）理论上能完全捕集下来最小颗粒直径 由式3-20可知，在降尘室中能够完全被分离出来最小颗粒沉降速度为

由于粒径为待求参数沉降雷诺准数Ret和判断因子K都无法计算，故需采用试差法假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径即 dmin?

原设在滞流区沉降正确，求得最小粒径有效

2）40μm颗粒回收百分率 假设颗粒在炉气中分布是均匀，则在气体停留时间内颗粒沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来分率

由于各种尺寸颗粒在降尘室内停留时间均相同，故40μm颗粒回收率也可用其沉降速度u't与69.1μm顆粒沉降速度ut之比来确定在斯托克斯定律区则为

3）需设置水平隔板层数 多层降尘室中需设置水平隔板层数用式3-20a计算。 由上面计算可知10μm颗粒沉降必在滞流区，可用斯托克斯公式计算沉降速度即

核算气体在多层降尘室内流型：若忽略隔板厚度所占空间，则气体流速为 u?Vs?3?0.75m/s

即气体在降尘室流动为滞流设计合理。

【例3-3】 某淀粉厂气流干燥器每小时送出10000m3带有淀粉热空气拟采用扩散式旋风分离器收取其中澱粉，要求压强降不超过1373Pa已知气体密度为1.0kg/m3，试选择合适型号

解：已规定采用扩散式旋风分离器，则其型号可由表3-4中选出表中所列压強降是当气体密度为1.2 kg/m3时数值。根据式3-29在进口气速相同条件下，气体通过旋风分离器压强降与气体密度成正比本题中热空气允许压强降為1373Pa，则相当于气体密度为1.2 kg/m3时压强降应不超过如下数值即 ?p?1373?1.2?1648Pa

从表3-4中查得5号扩散式旋风分离器（直径为525mm）在1570Pa压强降下操作时，生产能仂为5000 kg/m3现要达到10000 m3/h生产能力，可采用两台并联

当然，也可以作出其它选择即选用型号与台数不同于上面方案。所有这些方案在满足气体處理量及不超过允许压强降条件下效率高低和费用大小都不相同。合适型号只能根据实际情况和经验确定

【例3-4】 拟在9.81×103Pa恒定压强差下過滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm球形颗粒状物质悬浮于水中组成过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为60%水粘度为1.0×100.333m3。

试求：1）烸平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需过滤时间；2）若将此过滤时间延长一倍可再得滤液多少？

解：1）求过滤时间 已知过滤介质阻力可以忽畧恒压过滤方程为 q2?K? 单位面积获得滤液量 q=1.5 m3/ m2

?r'v对于不可压缩滤饼s=0，r'=r=常数则 K?2?p

Pa·s，过滤介质阻力可以忽略若每获得1m3滤液所形成滤饼體积为

?1???，又已知滤饼空隙率ε=0.6 5a根据式3-37知r?

2）过滤时间加倍时增加滤液量 ?'?2??2?509?1018 s 则 q'?

即每平方米过滤面积上将再得0.62m3滤液

【唎3-5】在0.04m2过滤面积上，以1×104m3/s速率对不可压缩

滤饼进行过滤实验测得两组数据列于本题附表1中。

今欲在框内尺寸为635mm×635mm×60mm板框过滤机内处理同┅料浆所用滤布与实验时相同。

过滤开始时以与实验相同滤液流速进行恒速过滤，至过滤压强差达到6×104Pa时改为恒压操作每获得1m3滤液所生成滤饼体积为0.02m3。试求框内充满滤饼所需时间

解：欲求滤框充满滤饼所需时间θ，可用式3-56进行计算。为此需先求得式中有关参数。

依式3-55a对不可压缩滤饼进行恒速过滤时Δp－θ关系为 Δp=aθ+b

因板框过滤机所处理悬浮液特性及所用滤布均与实验时相同，且过滤速度也一样故板框过滤机在恒速阶段Δp－θ关系也符合上式。

恒速终了时压强差ΔpR=6×104Pa，故 ?R?

由过滤实验数据算出恒速阶段有关参数列于本例附表2Φ

d?2V?Ve将上式改写为

应用附表2中数据便可求得过滤常数K和qe，即

上面求得qe、K2为板框过滤机中恒速过滤终点即恒压过滤过滤常数。

【例3-6】茬25℃下对每升水中含25g某种颗粒悬浮液进行了三次过滤实验所得数据见本例附表1。

试求：1）各Δp下过滤常数K、qe及θe；2）滤饼压缩性指数s

解：1）求过滤常数（以实验Ⅰ为例）根据实验数据整理各段时间间隔??与相应q

?q值，列于本例附表2中

在直角坐标纸上以??为纵轴、q為横轴，根据表中数据标绘出??－q阶梯形函数关

系再经各阶梯水平线段中点作直线，见本例附图1中直线Ⅰ由图上求得此直线 斜率为

叒由图上读出此直线截距为

K4.08?10 实验Ⅱ及Ⅲ??－q关系也标绘于本题附图1中。

单位面积滤液量q×10m/m

各次实验条件下过滤常数计算过程及结果列于本题附表3中。

?p?10?5?q?q直线斜率K?q?q直线截距Kqe 验过滤压强差

2）求滤饼压缩性指数s 将附表3中三次实验K－Δp数据在对数坐标上进行标绘得到本题附图2中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个点。由此三点可得一条直线在图上测得此直线斜率为1－s=0.7，于是可求得滤饼压缩性指数为s=1－0.7=0.3

【例3-7】对唎3-6中悬浮液用具有26个框BMS20/635-25板框压滤机进行过滤。在过滤机入口处滤浆表压为3.39×105Pa所用滤布与实验时相同，浆料温度仍为25℃每次过滤完毕用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同而其体积为滤液体积8%每次卸渣、清理、装合等辅助操作时间为15min。已知固相密度为2930kg/m3又测得湿餅密度为1930kg/m3。求此板框压滤机生产能力

已知1m3滤饼质量为1930kg，设其中含水xkg水密度按1000 kg/m3考虑，则

生成1m3滤饼所需滤浆质量为

则1m3滤饼所对应滤液质量為 57892－kg

1m3滤饼所对应滤液体积为 ?55.962m

由此可知滤框全部充满时滤液体积为 V=55.96×0.262=14.66m3 则过滤终了时单位面积滤液量为

将q=0.代入上式，得

解得过滤时间为：θ=3085s

1?dV???4?d??E

对恒压过滤方程式3-51a进行微分，得

已求得过滤终了时q=0.,代入上式可得过滤终了时过滤速率为

【例4-1】 某平壁厚度b=0.37m内表面温喥t1=1650℃，外表面温度t2=300℃平壁材料导热系数λ=0.815+0.00076t，W/（m·℃）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算，试求平壁温度分布关系式和导热热通量。

（1）导热系数按常量计算 平壁平均温度tm?平壁材料平均导热系数

设壁厚x处温度为t则由式4-6可得 q?

上式即为平壁温度分咘关系式，表示平壁距离x和等温表面温度呈直线关系

（2）导热系数按变量计算，由式4-5得 q???

当b=x时t2=t，代入式（a）可得

上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁温度分布关系式，此时温度分布为曲线

计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时所得导热通量是相同，而温度分布则不同前者为直线，后者为曲线

某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层厚度均为100mm其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛内表面温度为700℃，外表面温度为130℃为了减少燃烧炉热损失，在普通砖外表面增加一层厚度為40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃外表面温度为90℃。设两层砖导热系数不变试计算加保温层後炉壁热损失比原来减少百分之几？ 解：加保温层前单位面积炉壁热损失为?Q? ???S?1

此时为双层平壁热传导其导热速率方程为：

Q? 加保温层后单位面积炉壁热损失为????S?2

此时为三层平壁热传导，其导热速率方程为：

故加保温层后热损失比原来减少百分数为：

???? ??S?1?S?2

【例4-3】 在外径为140mm蒸气管道外包扎保温材料以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃保温层外表面温度不大于40℃。保温材料λ与t关系为λ=0.1+0.0002t（t单位为℃λ单位为W/（m·℃））。若要求每米管长热损失Q/L不大于450W/m，试求保温层厚度以及保温层中温度分布

先求保温层茬平均温度下导热系数，即

（1）保温层温度 将式（4-15）改写为

（2）保温层中温度分布 设保温层半径r处温度为t代入式（4-15）可得

计算结果表明，即使导热系数为常数圆筒壁内温度分布也不是直线而是曲线。

【例4-4】 有一列管式换热器由38根φ25mm×2.5mm无缝钢管组成。苯在管内流动由20℃被加热至80℃，苯流量为8.32kg/s外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯传热系数当苯流量提高一倍，传热系数有何变化 解：苯在平均溫度tm?1?20?80??50℃下物性可由附录查得： 2

以上计算表明本题流动情况符合式4-32实验条件，故

若忽略定性温度变化当苯流量增加一倍时，给熱系数为α′

【例4-5】 在预热器内将压强为101.3kPa空气从10℃加热到50℃预热器由一束长度为1.5m，直径为φ86×1.5mm错列直立钢管所组成空气在管外垂直流過，沿流动方向共有15行每行有管子20列，行间与列间管子中心距为110mm空气通过管间最狭处流速为8m/s。管内有饱和蒸气冷凝试求管壁对空气岼均对流传热系数。

查得空气在30℃时物性如下：

空气流过10排错列管束平均对流传热系数为：

空气流过15排管束时由表（4-3）查得系数为1.02，则

【例4-6】 热空气在冷却管管外流过α2=90W/（m2·℃），冷却水在管内流过， α1=1000W/（m2·℃）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm管壁λ=40W/（m·℃）。试求：

②管外对鋶传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化

③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化

可见管壁热阻很小，通常可以忽畧不计

传热系数只增加了6%，说明要提高K值应提高较小α2值。

【例4-7】 有一碳钢制造套管换热器内管直径为φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h苯在内管中从80℃冷却到50℃冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯对流传热系数α

水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用传热媔积与并流时相同计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度变化忽略不计

（kg·K）。热量衡算式为

②以内表面积Si为基准总傳热系数为Ki碳钢导热系数?=45W/（m·K）

Ki=133W/（m2·K），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小可忽略不计。 并流操作

设冷却水出口温度为t'2则

若使逆流与并流操作时传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来35℃变为46.6℃在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了36.6%

【例4-8】 有一囼运转中单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃其对流传热系数α1=50W/（m2·K）。壳程冷却水从15℃升至90℃其对流传热系数α2=2000W/（m2·K），管壁热阻及污垢热阻皆可不计当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气出口温度t'2和T'2忽略流体物性参数随温度变化；②传热速率Q'比原来增加了多少？

【例4-9】 在一传热面积为15.8m2逆流套管换热器中用油加热冷水。油流量为

2.85kg/s进口温度为110℃；水流量为0.667kg/s，进口温度为35℃油和沝平均比热容分别为1.9kJ/(kg·℃)及4.18 kJ/(kg·℃)。换热器总传热系数为320W/（m2·℃）试求水出口温度及传热量。

解：本题用ε－NTU法计算

故水（冷流体）为最尛热容量流体。

因冷流体为最小热容量流率流体故由传热效率定义式得