傳熱學計算練習題
1．某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成，兩層的厚度均為100mm，其導熱係數分別為0.9w/（m·℃）及0.7w/（m·℃）。
待操作穩定後，測得爐膛的內表面溫度為700℃，外表面溫度為130℃。為了減少燃燒爐的熱損失，在普通磚外表面增加一層厚度為40mm、導熱係數為0.06w/（m·℃）的保溫材料。
操作穩定後，又測得爐內表面溫度為740℃，外表面溫度為90℃。設兩層磚的導熱係數不變，試計算加保溫層後爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾？()
2．在外徑為140mm的蒸氣管道外包紮保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為390℃，保溫層外表面溫度不大於40℃。保溫材料的λ與t的關係為λ=0.
1+0.0002t（t的單位為℃，λ的單位為w/（m·℃））。若要求每公尺管長的熱損失q/l不大於450w/m，試求保溫層的厚度以及保溫層中溫度分布(b= 71mm)( t=－501lnr－942)。
3．有一列管式換熱器，由38根φ25mm×2.5mm的無縫鋼管組成。苯在管內流動，由20℃被加熱至80℃，苯的流量為8.
32kg/s。外殼中通入水蒸氣進行加熱。試求管壁對苯的傳熱系數(1272 w/（m2·℃）)。
當苯的流量提高一倍，傳熱系數有何變化(2215 w/（m2·℃）)。
4．在預熱器內將壓強為101.3kpa的空氣從10℃加熱到50℃。預熱器由一束長度為1.
5m，直徑為φ86×1.5mm的錯列直立鋼管所組成。空氣在管外垂直流過，沿流動方向共有15行(對流傳熱核准係數為1.
02)，每行有管子20列，行間與列間管子的中心距為110mm。空氣通過管間最狹處的流速為8m/s。管內有飽和蒸氣冷凝。
試求管壁對空氣的平均對流傳熱系數(56w/（m2·℃）)。注：(空氣流過15排管束時，對流傳熱核准係數為1.
02)5．熱空氣在冷卻管管外流過，α2=90w/（m2·℃），冷卻水在管內流過，
α1=1000w/（m2·℃）。冷卻管外徑do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40w/（m·℃）。試求：
①總傳熱系數ko；(80.8w/（m2·℃）)
②管外對流傳熱系數α2增加一倍，總傳熱系數有何變化？(增加了82.4%)
③管內對流傳熱系數α1增加一倍，總傳熱系數有何變化？(增加了6%)
6．有一碳鋼製造的套管換熱器，內管直徑為φ89mm×3.5mm，流量為2000kg/h的苯在內管中從80℃冷卻到50℃。冷卻水在環隙從15℃公升到35℃。
苯的對流傳熱系數αh=230w/（m2·k），水的對流傳熱系數αc=290w/（m2·k）。忽略汙垢熱阻。試求：
①冷卻水消耗量；(1335 kg/h)②並流和逆流操作時所需傳熱面積(並流6.81 m2，逆流5.83 m2)；③如果逆流操作時所採用的傳熱面積與並流時的相同，計算冷卻水出口溫度與消耗量(46.
6℃，846 kg/h)，假設總傳熱系數隨溫度的變化忽略不計。
7．有一台運轉中的單程逆流列管式換熱器，熱空氣在管程由120℃降至80℃，其對流傳熱系數α1=50w/（m2·k）。殼程的冷卻水從15℃公升至90℃，其對流傳熱系數α2=2000w/（m2·k），管壁熱阻及汙垢熱阻皆可不計。當冷卻水量增加一倍時，試求①水和空氣的出口溫度t'2和t'2，忽略流體物性引數隨溫度的變化；(t'2=61.
9℃，t '2=69.9℃)②傳熱速率q'比原來增加了多少？(25%)
8．為了得到熱水，0.361 mpa (ts=140℃) 的水蒸氣在管外凝結（如圖3所示），其表面傳熱系數。冷卻水在盤管內流動，流速為，黃銅管外徑為，壁厚為，導熱係數為，盤管的彎曲半徑為。
冷水進換熱器時的溫度為，加熱到。試求所需的換熱面積()及盤管長度(3.25m)。
不計管內入口效應修正及溫差修正。
附註：(1)管內湍流強制對流換熱實驗關聯式為：
(流體被加熱n=0.4；流體被冷卻n=0.3)
(2)60oc時水的物性：ρ＝983.1 kg/m3, cp=4.179 kj/(kg k)，λ=65.9×10-2 w/(m k)，
ν=0.478×10-6 m2/s， pr=2.99；彎管修正係數：
9．乙個殼側為一程的殼管式換熱器用來冷凝7 355pa的飽和水蒸氣，要求每小時內冷凝18kg蒸汽。進入換熱器的冷卻水的溫度為250c，離開時為350c。設傳熱系數為，問所需的傳熱面積是多少？
(0.74m2)
.10．已知：在一逆流式水-水換熱器中，管內為熱水，進口溫度℃出口溫度為℃，管外流過冷水，進口溫度℃，出口溫度℃，總換熱量，共有53根內徑為16mm、壁厚為1mm的管子。管壁導熱係數，管外流體的表面傳熱系數，管內流體為乙個流程。
管子內、外表面都是潔淨的。求：所需的管子長度。
(2.80m)
11．如下圖所示，有一穩定導熱的平壁爐牆，牆厚240mm ，導熱係數λ＝0.2w/m℃，若爐牆外壁溫度ｔ3＝45℃，為測得爐牆內壁溫度ｔ1，在牆深 100mm處插入溫度計，測得該處溫度ｔ2＝ 100℃，試求爐牆內壁溫度ｔ1。(177℃)
12．水在一圓形直管內呈強制湍流時，若流量及物性均不變。現將管內徑減半，則管內對流傳熱系數為原來的多少倍？(3.482倍)
13．平壁爐的爐壁由三種材料所組成，其厚度和導熱係數列於附表中。
若耐火磚層內表面的溫度t1為1150℃，鋼板外表面溫度t4為30℃，計算導熱的熱通量。實際測得通過爐壁的熱損失為300 w/m2，分析原因並計算附加熱阻(2.83m2·℃/w)。
14．直徑為60×3 mm的鋼管用30 mm厚的軟木包紮，其外又用100 mm厚的保溫灰包紮，以作為絕熱層。現測得鋼管外壁面溫度為 —110℃，絕熱層外表面溫度10℃。已知軟木和保溫灰的導熱係數分別為0.
043和0.07 w/（m·℃），求每公尺管長的冷量損失量(25 w/m)。
15．在內管為φ189×10mm的套管換熱器中，將流量為 3500kg/h的某液態烴從 100℃冷卻到60℃，其平均比熱 cp烴=2.38kj/kg.℃， 環隙走冷卻水，其進出口溫度分別為40℃和50℃，平均比熱ｃp水＝4.
17kj/kg.℃，基於傳熱外面積的總傳熱系數k0=2000w/m2·℃, 設其值恆定, 忽略熱損失。試求：
a)冷卻水用量(7990kg/h)；b)分別計算兩流體為逆流和並流情況下的平均溫差及所需管長(δｔ逆=32.75℃,δｔ並＝27.93℃, l逆＝2.
5 m, l並＝2.93 m)。
16．在並流換熱器中, 用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為15℃和40℃, 油的進、出口溫度分別為150℃和100℃。現因生產任務要求油的出口溫度降至80℃, 設油和水的流量、進口溫度及物性均不變, 若原換熱器的管長為1m, 求將此換熱器的管長增加多少公尺才能滿足要求(0.
855 m)。換熱器的熱損失可忽略。
17．一單程列管式換熱器, 由直徑為φ25×2.5 mm的鋼管束組成。苯在換熱器的管內流動, 流量為1.
25 kg/s，由80℃冷卻到30℃，冷卻水在管間和苯呈逆流流動, 進口水溫為20℃, 出口不超過50℃。已知水側和苯側的對流傳熱系數分別為1.70和0.
85 kw／(ｍ2·℃)，汙垢熱阻和換熱器的熱損失可忽略，求換熱器的傳熱面積(13.8 m2)。苯的平均比熱為1.
9 kj/(kg·℃), 管壁材料的導熱係數為45 w/(m·℃)。
18．在列管式換熱器中用水冷卻油，水在管內流動。已知管內水側對流傳熱系數為 349 w/（m2·℃），管外油側對流傳熱系數為258 w/（m2·℃）。換熱器在使用一段時間後，管壁面兩側均有汙垢形成，水側的汙垢熱阻rsi 為0.
00026 （m2·℃）/w，油側的汙垢熱阻rso 為0.000176 （m2·℃）/w。若此換熱器可按薄壁管處理，管壁導熱熱阻忽略不計。
求：（1）產生汙垢後熱阻增加的百分數；(6.48%)
（2）總傳熱系數k。(139.33 w/（m2·℃）)
19．一單殼程單管程列管換熱器, 由多根φ25×2.5mm 的鋼管組成管束, 管程走某有機溶液, 流速為0.5m/s，流量為15t/h,比熱為1.
76kj/密度為858kg/m3,溫度由20℃加熱至50℃。殼程為130℃的飽和水蒸汽冷凝。管程、殼程的對流傳熱系數分別為700w/m2k和10000w/(m2k)。
鋼導熱係數為45w/垢層熱阻忽略不計
求:a)此換熱器的總傳熱系數; (以外表面積為基準) (513w/(km2))
b)此換熱器的管子根數及有效管長;( 31根, 1.85m)
c)在冷流體溫度不變的情況下，若要提高此裝置的傳熱速率，你認為要採取什麼措施？
20．擬設計由φ25×2ｍｍ的136根不銹鋼管組成的列管換熱器。平均比熱為 4187j/kg.℃的某溶液在管內作湍流流動，其流量為15000kg/h，並由15℃加熱到100℃。
溫度為 110℃的飽和水蒸汽在殼方冷凝。已知單管程時管壁對溶液的對流傳熱系數αi = 520w/m2·℃, 蒸汽冷凝時的對流傳熱系數α=1.16×104w/m2℃,不銹鋼管的導熱係數λ=17w/m.
℃, 忽略垢層熱阻和熱損失。
試求： a)管程為單程時的列管長度（有效長度，下同）；(9.20 m)
b)管程為4程時的列管長度（總管數不變，仍為136根）。(3.56 m)
傳熱學實驗
傳熱學b 實驗指導書 楊晚生廣東工業大學土木與交通工程學院 二 一 年六月印刷 實驗指導書 實驗專案名稱 建築材料恆定熱源法熱擴散率及導熱係數的測試 實驗專案性質 綜合性實驗 所屬課程名稱 傳熱學b 實驗計畫學時 4.0 一 實驗目的 通過利用恆定熱源法及熱箱檢測裝置，對建築牆體材料的熱擴散率及導熱...
傳熱學教案
第四章導熱問題的數值解法 1.重點內容 掌握導熱問題數值解法的基本思路 利用熱平衡法和泰勒級數展開法建立節點的離散方程。2.掌握內容 數值解法的實質。3.了解內容 了解非穩態導熱問題的兩種差分格式及其穩定性。由前述可知，求解導熱問題實際上就是對導熱微分方程在定解條件下的積分求解，從而獲得分析解。但是...
傳熱學複習彙總
15 導溫係數 材料傳播溫度變化能力大小的指標。16 穩態導熱 物體中各點溫度不隨時間而改變的導熱過程。17 非穩態導熱 物體中各點溫度隨時間而改變的導熱過程。18 傅利葉定律 在各向同性均質的導熱物體中，通過某導熱面積的熱流密度正比於該導熱面法向溫度變化率。19 保溫 隔熱 材料 0.12 w m...