化工原理第三版?zhèn)鳠崃曨}

1、傳熱一、填空(1) 在傳熱實驗中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于側(cè)流體的溫度值。(2) 熱傳導的基本定律是_。間壁換熱器中總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近于熱阻(大、小)一側(cè)徹值。間壁換熱器管壁溫度接近于a值(大、小)一側(cè)的流體W溫度。由多層等厚平壁構(gòu)成的導熱壁面中，所用材料的導熱系數(shù)愈小，則該壁面的熱阻(大、小)，其兩側(cè)的溫差愈(大、小)。(3) 由多層等厚平壁構(gòu)成的導熱壁面中，所用材料的導熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈，其兩側(cè)的溫差愈。(4) 在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在，減少熱阻的最有效措施是。(5) 消除列管式換熱器溫差應力常用的方法有三種，即在殼

2、體上加膨脹節(jié)、采用浮頭式或U管式結(jié)構(gòu)；翅片管換熱器安裝翅片的目的是增加面積,增強流體的湍動程度以提高傳熱系數(shù)。(6) 厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b>b>b，導熱系123數(shù)九<九九，在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻，各層導熱速率。123(7) 物體輻射能力的大小與_成正比，還與成正比。寫出三種循環(huán)型蒸發(fā)器的名稱中央循環(huán)管式、懸筐式、外加熱式。(9) 在大容積沸騰時液體沸騰曲線包括、和三個階段。實際操作應控制在。在這一階段內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著溫度差的增加而_。(10) 傳熱的基本方式、和三種。熱傳導的基本定律_其表達式為。(11) 水在管內(nèi)作湍流流動，若使流速提高

3、到原來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的倍；管徑改為原來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的倍。(設(shè)條件改變后仍在湍流范圍)(12) 導熱系數(shù)的單位為，對流傳熱系數(shù)的單位為，總傳熱系數(shù)的單位為。二、選擇1已知當溫度為T時，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度耐火磚的黑度。A大于B等于C不能確定D小于2 某一套管換熱器，管間用飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣（空氣在管內(nèi)作湍流流動），使空氣溫度由20°C升至80°C，現(xiàn)需空氣流量增加為原來的2倍，若要保持空氣進出口溫度不變，則此時的傳熱溫差應為原來的倍。A1.149B1.74C2D不定3 一定流量的液體在一©

4、;25X2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)a=1000W/m2°C；如流量與物性都不變，改用一©19X2mm的直管，則其a將變i為。A1259B1496C1585D16784對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準數(shù)是表示的準數(shù)。A對流傳熱B流動狀態(tài)C物性影響D自然對流影響5在蒸氣一空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中的在工程上可行。A提高蒸氣流速B提高空氣流速C采用過熱蒸氣以提高蒸氣溫度D在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增加冷凝面積6在兩灰體間進行輻射傳熱，兩灰體的溫度差為50C，現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各升高100C，則此時的輻射傳熱量與原來的輻射傳熱量相比，應該。A減小B

5、增大C不變?nèi)?、簡?熱傳遞有哪幾種基本方式？熱傳導、對流、輻射。2各種傳熱方式相比較，熱傳導的主要特點是什么？在熱傳導中，物體各部分之間不發(fā)生相對位移。3各種傳熱方式相比較，對流的主要特點是什么？對流僅發(fā)生在流體中，流體各部分之間發(fā)生相對位移。4各種傳熱方式相比較，熱輻射的主要特點是什么？熱輻射不需要任何介質(zhì)，可以在真空中傳播。5流體與固體壁面間對流傳熱的熱阻主要集中在何處？熱阻主要集中在緊挨固體壁面處的層流底層內(nèi)。6強化對流傳熱的主要途徑是什么？提高流體的湍動程度，減小層流底層的厚度。7在一套管換熱器中，若兩流體的進、出口溫度不變，應選擇并流換熱還是逆流換熱？為什么？應選擇逆流換熱，因為此時

6、的對數(shù)平均溫差較大，可以節(jié)省換熱面積。8什么是黑體？吸收率等于1的物體稱為黑體。9什么是白體？反射率等于1的物體稱為白體。10什么是透熱體？透過率等于1的物體稱為透熱體。11什么是灰體？能以相同的吸收率且部分地吸收由零到*所有波長范圍的輻射能的物體稱為灰體。12什么是物體的黑度？灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比稱為物體的黑度。13在設(shè)計換熱器時，如何安排不潔凈和易結(jié)垢的流體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管內(nèi)，因為管內(nèi)清洗比較方便。14在設(shè)計換熱器時，如何安排腐蝕性流體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管內(nèi)，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。15在設(shè)計換熱器時

7、，如何安排壓強高的流體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管內(nèi)，以免殼體受壓，可節(jié)省殼程金屬消耗量。16在設(shè)計換熱器時，如何安排飽和蒸氣的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管間，便于及時排出冷凝液。17在設(shè)計換熱器時，如何安排被冷卻的流體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。18在設(shè)計換熱器時，如何安排粘度大的液體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述理由。走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re值（Re>100）下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。19在設(shè)計換熱器時，如何安排流量較小的流體的流徑（管內(nèi)或是管間）？簡述

8、理由。走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re值（Re>100）下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。20在列管換熱器中，擬用飽和蒸氣加熱空氣，傳熱管的壁溫接近哪一種流體的溫度？壁溫接近飽和蒸氣的溫度。21. 在列管換熱器中，擬用飽和蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近哪一種流體的對流傳熱系數(shù)？總傳熱系數(shù)K接近空氣的對流傳熱系數(shù)。22. 在列管換熱器中，擬用飽和蒸氣加熱空氣，如何確定兩流體在換熱器中的流徑？為什么？空氣走管內(nèi)，飽和蒸氣走管間，以便于冷凝液的排放。23. 污油與汽油換熱，如何安排兩流體的流徑?為什么?污油走管內(nèi)，汽油走管間，便于清洗。24為什么內(nèi)部

9、孔隙多的材料保溫效果好?因為大量的孔隙中包含著導熱系數(shù)非常小的氣體，對導熱不利，從而起到了保溫的作用。25一鋼板的黑度為0.78,其反射率為多少?反射率為0.22。26在強化傳熱的過程中，為什么要想辦法提高流體的湍動程度?由于對流傳熱的熱阻主要集中在層流底層內(nèi)，提高流體的湍動程度能減薄層流底層的厚度，可以提高傳熱效果。27在夏季人們?yōu)槭裁磹鄞\色衣服?由于在陽光下淺色的衣服反射率較大，吸收的熱量少，使人們不至于感覺太熱。28換熱器的殼程為什么要安裝擋板?可以提高殼程流體的湍動程度，增強傳熱效果。29雖然大氣層包圍著地球，但陽光仍能照射到地球表面，因為空氣是透熱體。此話對嗎？為什么？不對，只有單

10、原子氣體和對稱雙原子氣體是透熱體，而空氣中的二氧化碳和水蒸氣都可以部分地吸收太陽發(fā)射的輻射能。30間壁式換熱器與混合式換熱器的區(qū)別是什么？間壁式換熱器是由固體壁面將冷、熱兩種流體分開，通過固體壁面?zhèn)鳠?，而混合式換熱器中則是將冷、熱兩種流體直接接觸、混合換熱。四、計算1.一臥式列管冷凝器，鋼質(zhì)換熱管長為3m,直徑為©25X2mm。水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，并從17°C被加熱到37°C。流量為1.25kg/s、溫度為72°C烴的飽和蒸氣在管外冷凝成同溫度的液體。烴蒸氣的冷凝潛熱為315kJ/kg。已測得:蒸氣冷凝傳熱系數(shù)a=800W/（m2°

11、;C）,管內(nèi)側(cè)熱阻為外側(cè)的40%，污垢熱阻又為管內(nèi)側(cè)熱阻的70%，試核算：（1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準）；（2）換熱管的總根數(shù)；（3）換熱器的管程數(shù)。計算時可忽略管壁熱阻及熱損失，水的比熱為4.18kJ/（kg°C）解：（1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準），S；由題意知，水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，欲求S,需先知道每程的管子數(shù),每程的管子數(shù)等于所需冷卻水的總流量與單管內(nèi)水的流1量之比。兩流體交換的熱量為：Q=Wr=1.25x315=394kwhhQ=WC(t-t)，cpc21C=4.18kJ/kg-°C,pcCpcQ(tt)213944.18

12、(37-17)4.713kg'S單管內(nèi)水的流量為：Wc1兀=d2u=0.785x0.0212x0.7x1000=0.2423kg/s每程所需管子數(shù)為：W4.713=19.5W0.2423c1取每程管子數(shù)為20，則每程所能提供的傳熱外表面積為：9S=Kdln=0.025x20x3xn=4.71m21o1(2)換熱管的總根數(shù)；由所需的總傳熱面積可求取換熱管的總根數(shù)。由題給數(shù)據(jù)，Q二KSAtm+0.4x丄+0.7x0.4丄)aaooK+0.4x800+0.7x0.4x希)=476.2W/m2°CAt=mAt-At12Atln1At2(72一177-(72一37)=Aoc,7217I

13、n72-37則任務所需的傳熱外表面積為：394KAt0.4762x44.25om=18.7m2=ndlno換熱管總根數(shù)為：=79.4Sn=ondlnx0.025x3on=80(2)換熱器的管程數(shù)。由題意管程數(shù)為：N=上=4tn12在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進口溫度分別為20°C和110°C。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分別為45C和40C,使用一年后，由于污垢熱阻的影響，在冷熱流體的流量和進口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38C，試求：(1)空氣出口溫度為多少？(2)總傳熱系數(shù)為原來的多少倍？(3)若使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體

14、進口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？(a>>a)(4)冷卻水流量加大后，換熱器的水空氣傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？解：使用初期使用一年?10C40C110CT245C20C38C20C(1) 空氣出口溫度T2題意可得：使用初期Q二WC(t-1)二WC(T-T)二KSAt(1)(2)兩式相比cpc21hph12m使用一年后Q'=2WC(t'-1)二WC(T-T')二KSAt'cpc21hph12m(38-2°)/(45-2°)(2)/(1)，得(11°-%0-4。)=則:T'=59.6°C2(2)

15、總傳熱系數(shù)K'/KAtmAt'm(T-1)-(T-1)65-2°=i221=34.2°CTt65lni2InT-t2°”=54.2°CIn39.621(11°38)-(59.22°)_7239.611°-38In59.62°方程(2)式/(1)式，得：(382°)_K'54.2.(452°)K38.2故%=0.50%(3)冷熱流體的出口溫度t及T''22一年后Q=WC(t'-1)=WC(T-T')=KaSAt'(3)cpc21hph

16、12mQ=2WC(t-t)=WC(T-T)=KSAt(4)cpc21hph12m方程（4）式/（3），得：110-T''22(t-20)K"1(110-1")-(T"-20)2=110-59.638-20K'54.21110-1"ln2T-202整理前半式的方程t"=39.6-0.179T"25）又因a水加空氣'Kua,空氣由等比定理(110-T')-(t"20)110-59.6-91542KJ空a"u1/空(110-1")-(T"-20)1110-1&q

17、uot;ln2T"-2021213聯(lián)立（5）和6），可得：T=57.5°C2t29.4OC，24）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌伲?110-1"41.4lnT"-2054.22t''=153-T"22整理得，二56.3OC180.6ln37.5(110-29.4)-(57.5-20)80.6-37.5ln110-457.5-20Atm-AtmAt"-56-.354.2-1"04m3有一蒸汽加熱器，熱方：為飽和蒸汽冷凝，T=100°C；冷方：為生垢液體升溫，t20OC，t60OC

18、。12（1）在測試中，維持以上溫度條件不變，發(fā)現(xiàn)蒸汽凝液流量，在清洗前后之比為1：2。問：a那些是控制熱阻？管程宜走那一方流體？簡述理由；b清洗前，污垢熱阻約為該時總熱阻的多少分數(shù)？（2）在操作中，若要求改為維持該加熱器的熱負荷不變。問：隨著污垢的增加，調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度和生垢液體的流量，是否都能達到要求？簡述理由（定性分析）。注：冷方流型為湍流、面積基準和物性變化可不考慮以及清洗后的垢阻為零。解：（1）a垢層是主要控制熱阻，其次是垢層對液體的給熱過程，因傳熱過程的傳熱量取決于熱阻大的一方。管程宜走生垢液體，便于清洗，便于增大流速，可能減少垢層沉積在管子表面上，飽和蒸汽宜在管間（殼程）走，因流

19、速對飽和蒸汽冷凝給熱系數(shù)幾乎無影響，而飽和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在殼程流動易于及時排除冷凝水和不凝性氣體。b維持A,At不變時：m清洗前傳熱量Q二W二KAAthm（1）清洗后傳熱量Q'=2W二KAAthm（2）（1）式與（2）式比較得：K'二2K清洗前后總熱阻的差值是污垢熱阻RR=1_11_1R=ssKK'K2K2K所以R二0.5二50%R1/總K（2）在操作中，調(diào)節(jié)生垢液體流量，企圖減少垢層厚度來增加換熱量，是不能滿足的，因為生垢液體以為湍流，再增加流量時，所增加的換熱量決不能與所需要的熱量相當，這時會使出口溫度下降。只有調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度來增加At，使其滿足

20、熱負荷的要求。m假設(shè)垢層熱阻的增加，使其換熱量減少一半，（換熱量再減少即不能操作），這時蒸汽的溫度提高到160°C即可滿足要求。假設(shè)垢層的生成，其傳熱面積的變化忽略不計，而傳熱系數(shù)下降一半，則推動力At，二16020+16060二120增加一倍，這樣即可滿足其換熱器的熱負荷m2不變。4有一換熱器，管內(nèi)通90C的熱流體，膜系數(shù)«為1100w/m2-°C，管外有某種1液體沸騰，沸點為50C，膜系數(shù)a為5800w/m2-°C。試求以下兩種情況下的2壁溫：（1）管壁清潔無垢；（2）外側(cè)有污垢產(chǎn)生，污垢熱阻為0.005m2-°C/w解：忽略管壁熱阻，并假

21、設(shè)壁溫為Tw1）當壁很薄時，根據(jù)壁兩側(cè)的對流傳熱方程式可得aa1290TT50w=w11則2）同理T二56.4°CwTt90T11100T50w1+0.005580011005800貝VT二84OCw由此可知，壁溫總是比較接近熱阻小的那一側(cè)流體的溫度。5.流量為2000kg/h的某氣體在列管式換熱器的管程流過，溫度由150°C降至80°C；殼程冷卻用水，進口溫度為15C，出口溫度為65C，與氣體作逆流流動,兩者均處于湍流。已知氣體側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)遠小于冷卻水側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)，管壁熱阻、污垢熱阻和熱損失均可忽略不計，氣體平均比熱為1.02kJ/kg°C

22、,水的比熱為4.17kJ/kg°C,不計溫度變化對比熱的影響，試求：(1)冷卻水用量；(2)如冷卻水進口溫度上升為20C，仍用原設(shè)備達到相同的氣體冷卻程度,此時對數(shù)平均溫差為多少？(3)此時的出口水溫將為多少？(4)此時的冷卻水用量為多少？解：(1)冷卻水用量；Q二WC(t-1)二WC(T-T)cpc21hph12Q=Wx4.17(65-15)二2000x1.02(150-80)cW二685kg/hc原情況新情況(2)如冷卻水進口溫度上升為20C，仍用原設(shè)備達到相同的氣體冷卻程度，此時對數(shù)平均溫差為多少？Q二WC(t-1)二WC(T-T)二KSAt二aSAtcpc21hph12imi

23、im(1)Q'=W'C(t'-1')二WC(T-T)二K'SAt'二a'S'At'cpc21hph12imiim(2)空氣K"空氣，換熱器與氣體的情況未變,Q=&ai(150-65)+(80-二75OC=aiS'二S，故At'二AtiimmAt二m(150-t)+(80-20)210-t2t'=60°C，2(At'/At'<2，則At'用算術(shù)平均值合適)r2對新情況下的熱量進行衡算，Q'二W'x4.17x(60-20)二200

24、0x1.02x(150-80)故W'二856kg/hc6在套管換熱器中用120°C的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，比熱容為1.9kJ/(kg°C),溫度從30C升至60C。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為lX104W/(m2°C),換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為4X10-4m2°C/W,忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為*54X2mm的鋼管，有效長度為12m。試求：(1)飽和蒸汽流量(其冷凝潛熱為2204kJ/kg)；(2)管內(nèi)苯的對流傳熱系數(shù)a；(3)當苯的流量增加50%、但其他條件維持不變時，苯的出口溫度為若干？

25、(4)若想維持苯的出口溫度仍為60C應采取哪些措施？作出定量計算。解：(1)飽和蒸汽流量；Q=Wr=WC(t-1)=4000x1.9x(60-30)=2.28x105kJ/hhcpc21W=Q=2.25x105=103.4kg/hhr2204(2)管內(nèi)苯的對流傳熱系數(shù)a；iQ=WC(tt)=KSAt=KScpc21oomo(Tt)(Tt)2=KSTt00ln1Tt2t-t2T-1ln1Tt2整理得T-tKSln1T-tWC2cpc1)S=dL=0.054x12x兀二2.036m2ooT-t120-30ln1=ln=0.4055Tt1206020.4055x4000x1.9K=0.4205kw/

26、(m2-°C)o3600x2.0361dd+Ro+oidadiiisi5454+4x10-4+420.51000050a50ia=585w/(m2-°C)i2)i將其代入(2)式得iK'=535.7w/(m2-°C)0代入(1)式得12030535.7x2.036x3600ln=0.3444120t'4000x1.5x1.9x100023)苯的流量增加50%，苯的出口溫度為若干a'=(1.5)0.8a=(1.5)0.8x585=809.1w/(m2-°C)解得t2'=56.2°C17(4)若想維持苯的出口溫度仍為

27、60°C應采取哪些措施？作出定量計算。（a）將管子加長，由（1）式得.120-30K'S'ln=0.4055=o_o-120-60WCcpc0.4055x1.5x4000x1.9x1000S'=2.4m2o3600x535.7L'=S'/（兀d）=2.4/（0.054兀）=14.15moo（b）提高加熱蒸氣壓強（溫度）ln廠-30=535.7x2.036x3600=03444T-604000x1.5x1.9x1000'解得T'=133°C7.一廢熱鍋爐，由*25X2鍋爐鋼管組成，管外為水沸騰，溫度為227C，管內(nèi)走合成

28、轉(zhuǎn)化氣，溫度由575C下降到472C。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)a=300W/m2K,水側(cè)a=10000W/m2K,鋼的導熱系數(shù)為45W/mK,若忽略污垢熱阻，試求：以內(nèi)壁面為基準的總傳熱系數(shù)K;(2) 單位面積上的熱負荷q(W/m2);(3) 管內(nèi)壁溫度T及管外壁溫度T;Wi(4) 試以計算結(jié)果說明為什么廢熱鍋爐中轉(zhuǎn)化氣溫度高達500C左右仍可使用鋼管做換熱管。解：(1)Ki11bdd=+4+iKa九dadiim0010.002x0.0210.021=+30045x0.02310000x0.025所以K二289.2W/m2-Ki(2)qQ二KSAtiimq=KAtim=289.2x（575-227）-（

29、472-227）n575-227ln472-227=289.2x293.5=84880.2W/m2=84.9kW/m2（3）管內(nèi)壁溫度T及管外壁溫度TWi因為575+472-T-TwT-TT-227=WJ=i-bxSmaSiiaS00575+472-TT-227L=i0.002300x2145x2310000x25由上述方程可解出T=237.8OC，WT二234.2°Ci(4) 由計算結(jié)果可知，鋼管的內(nèi)外壁溫度接近水側(cè)沸騰的溫度，即接近于熱阻小的一側(cè)流體的溫度。盡管廢熱鍋爐中轉(zhuǎn)化氣溫度高達500°C左右，而鋼管的溫度小于238C，故仍可在此高溫下使用鋼管做換熱管。8水以一定

30、流速在直管中作湍流流動，若管壁溫度不變?yōu)?50K，水的進出口溫度分別為290K及295K，若水的流速增加一倍，則水的出口溫度變?yōu)槎啻?？解：求U，/u=2,以知t二350K，wt=290K，1t=295K，水湍流流動，需對2水側(cè)作熱量恒算可求t'。一般情況，水的進出口溫差小于10C，那么溫度對物2因此可以認為水的物性參數(shù)保持不變。性參數(shù)影響較小，由題意知，流速改變前：Q二WC(t-1)二WC(295-290)二aSAtcpc21cpcm1)流速改變后：Q'=2WC(t，t)二2WC(t，290)二a'SAt'2)cpc21流速改變前350K一-350Kpc2m流速

31、改變后350K350K290K一295K290KAt二m(350290)+(350295)二化(350-290)+(350-t)410-tAt二2二2m22九dupC卩a二0.023(-)0.8(p)0.4d卩九i因物性參數(shù)不變，則：afa/U'、小二()0.8二20.8u二1.744）1）/（2），并將各參數(shù)帶入，可得：557.52(t'-290)21.74x2312=294-4k9現(xiàn)有一逆流冷卻器，用冷水冷卻油，使油溫從420K降到370K，水進口溫度為285K，出口溫度為310K。設(shè)油和水的流率、進口溫度保持不變，將冷卻器長度增加一倍（其它尺寸不變），求油及水的出口溫度。

32、解：420K370K310K285K對體系進行熱量恒算，(420-301)+(370-285)=97.5m2WC(420-370)二WCopowpw(310-285)二KSAtm所以（1）KSAtmC(420-370)poKS97.5xC50po二1.95KSCpoKS97.5KSx=3.9C(310-285)Cpwpw420K*t2T2285KAt'+At'135+T-t假設(shè)：At122m22（2）冷卻器長度增加一倍后則所以WC(420-T)二WC(t-285)二2KSAtropo2wpw2mTT72KSAt，KS(135+T-1)W=mX22oC(420-T)C(420-t

33、)po2po2TT72KSAt'KS(350+T-1)WmX22wC(t-285)C(t-285)pw2pw23）（4）1）=（3）1.95=(135+T2-12)（5）420-T2）=（4）3.9=(135+T-1)22t-2852解（5）和（6）方程，得：T=341.74K2At'=420-324.13=95.871(6)t=324.13K2At'=341.74-285=56.742AtlAt'<2,則At'用算術(shù)平均值合適。12m10某工廠有一臺列管式換熱器，每小時將一定量的氣體從80°C冷到60°C，冷卻水溫度由20C升

34、到30C，氣體在管內(nèi)流過，冷卻水在管外與氣體成逆流。經(jīng)核算，該換熱器的傳熱系數(shù)K二40w/（m2-°C），現(xiàn)生產(chǎn)需要氣體出口溫度更低，有人提出將一結(jié)構(gòu)及大小與已用一臺完全一樣的換熱器并聯(lián)使用，氣體量與原一臺時相同，只是分成相等的兩股送入，冷卻水進出每個換熱器的溫度仍與原來的一樣。試計算：（1）此時氣體的出口溫度為多少？（2）兩臺換熱器應如何安排才能把氣體冷卻到更低的溫度？設(shè)：氣體處理量與冷卻水進出口溫度都不變，忽略管壁與冷卻水熱阻，氣體溫度改變引起的物性改變也忽略不計。解：一臺換熱器情況：Atm(T-1)-(T-1)1221二2(80-30)+(60-20)2所以Q二KSAt=40x

35、Sx45二1800Sm又因WC(T-T)二WC(80-60)二20WCgpg12gpggpg氣體放出的熱量與冷卻水得到的熱量相等，所以：1800S二20WCgpg即（1）S_1WC90gpg1）兩臺相同換熱器并聯(lián)使用(T-1)-(T-1)(80-30)+(T-20)30+T1221_2_2222W'_0.5W氣膜控制gg由于管間為水，管內(nèi)為氣體，a0故有K_awgg又a_AW0.8_K_40gga'_A(W/2)0.8_K'gg所以故KAW0.8140gK'A(W/2)0.8(O.5)o.8K'K'二40x(O.5)o.8二23Q=KfSAt&q

36、uot;=23x2Sx30+m=23S(30+T)=WC(80-T)gpg2SWC23(30+T')gpg22)聯(lián)立1)式和(2)式解得：T=57.6。C22)兩臺相同換熱器串聯(lián)使用時(T-t)-(T-t)(80-30)+(T-20)At=1221=一m230+T=22K"二K=40Q"=K"S"At"=40x2Sx30+T2m=40S(30+T)=WC(80T")2gpg2g80-T"2SWC40(30+T"")gpg2聯(lián)立1)式和(3)式解得：T"=46.15°C2因此兩臺

37、串聯(lián)使用可使氣體出口溫度降低到更低。11某車間需要安裝一臺換熱器，將流量為30m3/h、濃度為10%的NaOH水溶液由20°C預熱到60。加熱劑為127°C的飽和蒸汽。該車間現(xiàn)庫存一臺兩管程列管式換熱器，其規(guī)格為(P25X2mm；長度為3m；總管數(shù)72根。試問庫存的換熱器能否滿足傳熱任務？操作條件下，NaOH溶液的物性參數(shù)為p=1100kg/m;九=0.58w/m-°C;C=3.77kJ/kg-°C;3pp=1.5mPas;蒸汽冷凝膜系數(shù)a=1x104w/m2-°C2鋼的導熱系數(shù)九=46.5w/m-°C污垢熱阻總和工R=0.0003m2-°C/w解：對庫存換熱器進行傳熱能力核算Q=KSAtoom其中S=加d(L-0.1)=72x3.14x0.025x(3-0.1)=16.4ooAt=(T-11)-(T-12)=t2-11=6020=85.4°CmTt,Tt.12720ln1ln1InT-tT-t127-6022蒸汽