传热与传质复习

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1、石工 10 级 8 班复习资料1传热与传质复习考试时间：100 分钟考试题型：判断题（10 题 20 分） 、填空题（ 10 空 20 分） 、简答分析题（1 题 10 分） 、计算题（4 题 50 分）判断填空题：基本概念、小计算简答分析题：基本定义的理解、公式的简单推导、证明、对实际现象的分析计算题：1、稳态导热的计算（平壁、圆筒壁）2、非稳态导热的计算（集总参数分析法，先算 Bi）3、简单的对流换热计算（不试算，注意公式选择，修正项，选对定性温度和定型尺寸）4、热辐射的简单计算（斯蒂芬 波尔兹曼定理，维恩位移定理）5、传热过程的计算（传热系数、热阻计算）6、换热器的热计算（对数平均温差法

2、、有效度传热单元数法）7、单向扩散与等摩尔逆向扩散的通量计算必考5 选2石工 10 级 8 班复习资料2传热与传质模拟题一一、判断题1、等温线一定垂直于绝热边界（）2、在圆筒壁外敷设保温层都可以削弱传热（）3、强迫对流换热系数一般大于自然对流换热系数（）4、温度梯度的方向指向温度降落的方向（）5、集总参数分析法认为温度分布和空间位置无关（）6、无论紊流流动还是层流流动的对流换热过程，热阻主要位于边界层内属于层流流动的部分（）7、单向扩散的 （）ABmy8、在化学反应中一般通量是计算 和 （）AJN9、扩散通量为零的组分称为呆滞组分（）10、在 Sc=1 时普朗特类比可转化为雷诺类比（）二、填空

3、题1、厚度 ，导热系数 为常数的大平壁的单位面积导热热阻是_/ 。2、保温材料是指导热系数小于_0.12 W/(mK)_的材料。3、金属含有较多的杂质，则其导热系数将 减小 。4、在传热学中热量传递的基本方式有三种，分别是 热传导 、 热对流 、 热辐射 ；在传质学中质量传递的两种基本方式是 分子扩散 和 对流扩散 。5、对于许多工程材料，在一定的温度范围内，导热系数可以认为是温度的线性函数，即 =0(1+bt) 。6、导温系数 a 称作 热扩散系数 ，它的单位是 2/ ；导温系数大的材料，物体各部分温度趋于一致性的能力 强 。7、无限长圆筒壁的单位管长导热热阻是21dln8、气体在多孔介质中

4、的扩散主要有 斐克扩散 、 努森扩散 、 表面扩散 。9、温度为 288K，压力为 1bar 时，一氧化碳在氮气中的扩散系数为 1.94510-5 m2/s，则温度为 303K，压力为 2bar 时，一氧化碳在氮气中的扩散系数为 1.0510-5 m2/s 。石工 10 级 8 班复习资料310、一维稳态无化学反应常物性时，通过呆滞组分扩散的浓度分布曲线是 指数曲线 ，等摩尔逆向扩散的浓度分布曲线是 直线 ；一维稳态无内热源常物性时，圆筒壁的温度分布曲线是 对数曲线 。三、简答分析题简述传热学在石油工程中的应用：1、在钻井工业中，随井眼的加深地温升高，无论是钻井液中使用的化学处理剂还是粘土颗粒

5、，其化学性能都将受到不良影响，从而使钻井液失去稳定性，因此，预测深井中的井温分布对钻井液的研制起着指导性作用，对快速、优质、安全钻井有重要意义；同时，井内温度分布对固井水泥浆性能、井壁稳定性、岩石破碎及钻头工作性能都有一定影响。2、对稠油和高凝油的开采，加热降粘或维持温度能有效减小流动阻力，提高采收率；水力压裂的压裂液性能也受温度分布的影响。3、石油运输行业中，依据原油受热粘度降低，可减小管输阻力，降低运输难度和运输成本，为后续工艺要求打下基础。四、计算题1、热处理工艺中，常用银球来测定淬火介质的冷却能力。今有直径为 20mm 的银球，加热到 650 后置于 20的静止水容器中。当银球中心温度

6、均由 650变化到 450时，用热电偶分别测得的降温速率为 180s。在上述温度范围内银的物性参数 10500 kgm 3，c 2.6210 2 ， 。试求银球与水之间的表面传热系数。/()JkgK360/()WmK解：本题表面传热系数未知，即 Bi 数为未知参数，所以无法判断是否满足集总参数法条件。为此，先假定满足集总参数法条件，然后验算。，45023C65023C， 1.()3VRmA1.(8s）由 ，得：=expc（ -） 2 2105.610430ln().ln1.7/()6V WmCA石工 10 级 8 班复习资料4验算 Bi 数： 312.703.290.1.36iVBMA满足集总

7、参数条件，上述分析和计算是合理的。2、采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝d=0.1mm，长 10mm，电阻 0.2 ，通过电流 1.2A，表面温度为 200，空气温度为 20。已知 ，空气物性参数见下表。求气流速度。10.385er.9RPummNT， ,/()WmK2,/msPr20 2.5910-2 15.0610-6 0.703110 3.2710-2 24.2910-6 0.687200 3.9310-2 34.8510-6 0.680解：定性温度 ，特征长度 d=0.1mm1()0C2mwftt查表得 =3.2710-2 ， =24.2910-6 ，P r

8、m=0.687/WKm2/s由换热条件得： 2R=(wfIdLt）即： 2 -3-31.0.0.101-（ 0）解得 2593/()K32.1.5670umdN又因 .385er0.91RPum得 ，而 e57mvd故，6e-3.24.910=.5/svd3、一台逆流套管式换热器在下列条件下运行，传热系数保持不变，冷流体质流量0.125kg/s，定压比热为 4200 ，入口温度 40，出口温度 95。热流体质流量/()JkgK石工 10 级 8 班复习资料50.125kg/s，定压比热为 2100 ，入口温度 210， (1)该换热器最大可能的传热量/()JkgK是多少？(2)若冷、热流体侧的

9、对流换热系数及污垢热阻分别为 2000 W/(m2K)、0.0004 (m2K)/W、 120 W/(m2K)、0.0001(m 2K)/W，且可忽略管壁的导热热阻，试利用对数平均温差法确定该套管式换热器的换热面积；并说明为增强换热，应提高哪个换热系数。解：（1）确定换热器最大可能的传热量： min1Q()0.251(04)625()phct W(2)确定换热器的面积：根据热平衡方程式 确定热流体出口温度，即：1212()()hphcpctt21 0.54(90)1cchhpt Cm对数平均温差： 12(095)(140)9.65lnlnmt换热量： 12Q()0.51(201)6250()h

10、phct W换热系数： 212 7.4/()10.40.2k mKr 换热器的面积为： 265.7()107.49.mQAkt为增强换热，应提高小的换热系数，即 120 W/(m2K)。4、压力为 1atm、温度为 0的氧+ 氮二元扩散系，在扩散路径上相距 2mm 的两点氧气浓度分别为 10%和 20%的容积百分数，已知 0 和 1atm 条件下 。试22O0.18/NDcms分别计算以下两种扩散条件下的氧的通量：石工 10 级 8 班复习资料6（1）氮为呆滞气体；（2）等摩尔逆向扩散。解：（1） 2121, ()()(0.)(1.2)085lnlnlnBAAmyy55 212 321, 0.

11、8() (0.21).47/()()8.34721.ABAAmpDNy molsRTz （2） 55 212 32 0.()(0.1).4/()8.34721ABAApy olsz 传热与传质模拟题二一、判断题1、热传导和热对流都没有能量形式的转化（）2、一般导电性好的金属，导热性也好（）3、毕渥数和努谢尔特数表达式一样，意义和用途也一样（）4、冷热流体进出口温度相同的情况下，逆流的对数平均温差大于顺流（）5、任何情况下，逆流的换热器有效度都大于顺流（）6、在工业高温范围内，辐射主要是可见光（）7、自然界并不存在绝对的黑体、白体和透明体，它们都是理想模型（）8、影响扩散系数的因素主要是温度、压

12、力和系统组分（）9、在传质设备的工程计算中，常用 和 （）Anj10、稳态导热时通过长圆筒壁内的不同半径柱面上的热流密度相等 （）二、填空题1、雷诺类比假设紊流流动是由 层流底层 和 紊流核心 组成的。2、如果温度不仅随其 空间 变化，而且还随 时间 而变化，则该温度场称之为非稳定温度场。石工 10 级 8 班复习资料73、边界层内壁面速度梯度及温度梯度 最大 。4、格拉晓夫准则的数值反映 浮升力 与 粘性力 之比。5、太阳辐射最大单色辐射力对应的波长为 =0.5m，据此可知太阳的表面温度约为_5795.2 K_。6、普朗克定律确定了黑体单色辐射力 Eb 和 波长 与 绝对温度 T 之间的函数

13、关系。7、呆滞组分是指 净通量为零 的组分。8、雷诺类比的结论是 。Mj=HD9、有一 O2（A）与 CO2（ B）的混合物，温度为 294K，压力为 1.519105Pa，已知yA=0.40，v A=0.88 m/s，那么， CA= 24.86 mol/m3 ， = 1.64 kg/ m3 ，n A= B。20.7/()kgms10、已知温度为 288K，压力为 1bar 时， ；那么，温度为 303K，521.940/ABDs压力为 2atm 时， 。ABD521.0/ms三、简答分析题有二维温度场和二维浓度场，其中不存在化学反应和内热源，温度和浓度分布都不随时间变化，各种物性参数视为常数

14、，其中的流动也不存在整体流动，不考虑两个场的相互影响。x=0，温度恒为 tw0，A 组分的浓度为 CA0 ；x=a，绝热， A 组分的净通量为坐标 y 的函数；y=0，有温度为 tf 的流体流过，对流换热系数为 ，传质膜系数为 kc；y=b，恒定热流密度，A 组分无净通量。试写出以上关于温度场和 A 组分浓度场的完整数学描述温度场： 浓度场： 220,(),AAcAcxyaNfykb20,()wftxytaqytbC石工 10 级 8 班复习资料8四、计算题1、一双层玻璃窗，宽 1.1m，高 1.2m，厚 3mm，导热系数为 1.05W/(mK)；中间空气层厚 5mm，设空气隙仅起导热作用，导

15、热系数为 0.026W/(mK)。室内空气温度为 25。表面传热系数为 20W/(m2K)；室外空气温度为-10，表面传热系数为 15 W/(m2K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。解：(1)双层玻璃窗情形，由传热过程计算式： 123()1.2(510)146.8()03.3.65ffiiAtq W(2)单层玻璃窗情形： 12().12(510)386.().0ffAtq显然，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的 2.6 倍。因此，北方的冬天常常采用双层玻璃窗使室内保温。2、100W 灯泡的灯丝温度为 2800K，黑度为 0.3。试计算；（1）灯丝所必需的最小面积（2）单色辐射力为最大值时的射线波长解：（1） 得：4bQAT 52484109.610().35672b m（2）由维恩位移定理， max9.3()3、在油