化工原理-傳熱習(xí)題及答案

傳熱習(xí)題及答案一、選擇題：1、關(guān)于傳熱系數(shù)K下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）CA、傳熱過(guò)程中總傳熱系數(shù)K實(shí)際是個(gè)平均值；B、總傳熱系數(shù)K隨著所取的傳熱面不同而異；C、總傳熱系數(shù)K可用來(lái)表示傳熱過(guò)程的強(qiáng)弱，與冷、熱流體的物性無(wú)關(guān)；D、要提高K值，應(yīng)從降低最大熱阻著手；2、在確定換熱介質(zhì)的流程時(shí)，通常走管程的有（），走殼程的有（）。A、C、D；B、E、FA、高壓流體； B、蒸汽； C、易結(jié)垢的流體；D、腐蝕性流體；E、粘度大的流體；F、被冷卻的流體；3、影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素有（）.A、B、C、D、EA、產(chǎn)生對(duì)流的原因；B、流體的流動(dòng)狀況；C、流體的物性；D、流體有無(wú)相變；E、壁面的幾何因素；4、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動(dòng)的空氣加熱至指定溫度，若需進(jìn)一步提高空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長(zhǎng)、流動(dòng)狀態(tài)及其他條件均不變），你認(rèn)為此措施是：AA、不可行的；B、可行的；C、可能行，也可能不行；D、視具體情況而定；解：原因是：流量不變d2u=常數(shù)當(dāng)管徑增大時(shí)，a.uxl/d2,axu0.8/d0.2二1/d1.8b.d增大時(shí)，a增大，axd綜合以上結(jié)果，aAx1/d1,8，管徑增加，aA下降根據(jù)mcp<t2-t1)=KAA對(duì)于該系統(tǒng)Kmcp即對(duì)于該系統(tǒng)Kmcp即=aA—lnxa1T-1 1T-12t-t—2^―1-TT-1In 1T-12本題在于靈活應(yīng)用管內(nèi)強(qiáng)制湍流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：N=0.023Re0.8Prn，即物性一定時(shí)，…u0.8/d0.2。u兀根據(jù)連續(xù)性方程，流量不變時(shí)，V=4d2二常數(shù)，所以管徑變化，管內(nèi)流速也發(fā)生變化。管間用飽和水蒸氣加熱，熱阻小，可以忽略不計(jì)，總熱阻近似等于管內(nèi)傳熱熱阻，即K5、對(duì)下述幾組換熱介質(zhì)，通常在列管式換熱器中K值從大到小正確的排列順序應(yīng)是（）oDA、②〉④〉③〉①；B、③〉④〉②〉①；C、③〉②〉①〉④；D、②〉③〉④〉①；冷流體 熱流體①水 氣體②水沸騰 水蒸氣冷凝③水 水④水 輕油6、為了在某固定空間造成充分的自然對(duì)流，有下面兩種說(shuō)法：①加熱器應(yīng)置于該空間的上部；②冷凝器應(yīng)置于該空間的下部；正確的結(jié)論應(yīng)該是（）oBA、這兩種說(shuō)法都對(duì)； C、第一種說(shuō)法對(duì)，第二種說(shuō)法錯(cuò)；B、這兩種說(shuō)法都不對(duì)；口、第二種說(shuō)法對(duì)，第一種說(shuō)法錯(cuò)；7、下述各種情況下對(duì)流傳熱系數(shù)由大到小的正確順序應(yīng)該是（）oCA、③〉④〉①〉②；B、④〉③〉②〉①；C、③〉④〉②〉①；D、③〉②〉④〉①；①空氣流速為30時(shí)的a；②水的流速為1.5時(shí)的a；③蒸汽滴狀冷凝時(shí)的a；④水沸騰時(shí)的a；8、傳熱過(guò)程中當(dāng)兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)都較大時(shí)，影響傳熱過(guò)程的將是（）oBA、管避熱阻；B、污垢熱阻；C、管內(nèi)對(duì)流傳熱熱阻； D、管外對(duì)流傳熱熱阻；9、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷諾數(shù)R=1.2x104,此時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)為ao若將水的流量減半，其對(duì)流傳熱系數(shù)a'（）oB

A、>(1/2)0.8a；B、<(1/2)0.8a;C、=(1/2)0.8a;D、無(wú)法確認(rèn)；分析：水的流量減半后，按流（Re>104）公式計(jì)算，a,=（1/2）0.8a但本例中流型已變成渡流Re=5x103），此時(shí)a，=中a。.?.a,V(1/2).?.a,V(1/2)又1TOC\o"1-5"\h\z- V1又1Re0.8 ，10、關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）。AA、除真空和大多數(shù)固體外，熱射線(xiàn)可完全透過(guò)；B、熱輻射和光輻射的本質(zhì)完全相同，不同的僅僅是波長(zhǎng)的范圍；C、熱射線(xiàn)和可見(jiàn)光一樣，都服從折射定律；D、物體的溫度不變，其發(fā)射的輻射能也不變；11、關(guān)于下面兩種說(shuō)法的正確結(jié)論應(yīng)是（）oC1）物體的相應(yīng)位置確定后，系統(tǒng)的黑度只與表面黑度有關(guān)；2）通過(guò)改變表面黑度的方法不能強(qiáng)化或消減輻射過(guò)程。A、這兩種說(shuō)法都對(duì)； C、第一種說(shuō)法對(duì)，第二種說(shuō)法不對(duì)；B、兩種說(shuō)法都不對(duì)； 口、第二種說(shuō)法對(duì)，第一種說(shuō)法不對(duì)；12、冷熱水通過(guò)間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90°C,出口溫度為50°C,冷水進(jìn)口溫度為15°C,出口溫度為53°C,冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同，則熱損失占傳熱量的（ ）°A A、5%；B、6%；C、7%；D、8%；解：由 。「wcPh展12）,"wcj「2）Q「Q_G]-7?）-」?-（）_（90-50）-（53-15）_40-38_005得 Q）c_j-T2"""1 90-50 40 .113、某套管換熱器由0108X4和055X2.5鋼管組成，流體在環(huán)隙間流動(dòng)，其當(dāng)量直徑為（ ）。答案：BA、53；B、45；C、50；D、58；14、有兩臺(tái)同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進(jìn)口溫度一定時(shí)，為使氣體溫度降到最低應(yīng)采用的流程為（）DA、 氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作；B、氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作C、氣體走管內(nèi)，串聯(lián)逆流操作；D、氣體走管外，串聯(lián)逆流操作；15、對(duì)在蒸汽-空氣間壁換熱過(guò)程中，為強(qiáng)化傳熱，下列方案中（）在工程上是可行的AA、提高空氣流速；B、提高蒸汽流速；C、采用過(guò)熱蒸汽以提高蒸汽溫度；D、在蒸汽一側(cè)管壁上加裝翅片，增加冷凝面積并及時(shí)導(dǎo)走冷凝液；16、判斷下面關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定傳熱時(shí)的說(shuō)法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤的是（）C通過(guò)一定傳熱面的傳熱速率不隨時(shí)間變化，為一定值；系統(tǒng)中任一點(diǎn)的溫度維持恒定；總的傳熱速率等于通過(guò)垂直于熱流方向的各層傳熱面的傳熱速率之和；系統(tǒng)中任一傳熱面上的熱通量在過(guò)程中不變；17、在常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20℃，則壁溫約為（）答案：BA、20℃； B、100℃； C、60℃；D、49.7℃。18、有一套管換熱器，長(zhǎng)10m，管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動(dòng)的空氣由內(nèi)管流過(guò)，溫度可升至指定溫度。現(xiàn)將空氣流量增加一倍，并近似認(rèn)為加熱面壁溫不變，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長(zhǎng)度為原來(lái)的（）人、2倍； 8、1.75倍*1.15倍； 口、2.30倍；答案：C20、為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應(yīng)該是（）A、表面光滑，顏色較淺； B、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺； D、表面光滑，顏色較深；答案：A21、有一套管換熱器在內(nèi)管中空氣從20℃被加熱到50℃,環(huán)隙內(nèi)有119.6℃的水蒸氣被冷凝，那么與壁溫接近的溫度為①

①119.6℃②35℃③77.3℃22、在一管道外包有兩層保溫材料，內(nèi)外層導(dǎo)熱系數(shù)分別為入］和入2,為使保溫效果好，則入］和入2的關(guān)系應(yīng)為①①入〈人②入〉入③入=入23、傳熱過(guò)程中當(dāng)兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)都較大時(shí)，影響傳熱過(guò)程的將是② 。①管壁熱阻； ②污垢熱阻；③管內(nèi)對(duì)流傳熱熱阻； ④管外對(duì)流傳熱熱阻；24、對(duì)雙層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程，壁厚相同，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為\和％，其對(duì)應(yīng)的溫差分別為A11和A12,若A11>A12,則\和九2的關(guān)系為。AA.九］<九j B.九］二九J C.九］〉九J D.不確定。25、蒸汽輸送管外有兩層保溫層，為了使得保溫效果更好，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)高的置于（）人、外層；B、內(nèi)層；C、無(wú)關(guān)25、如圖所示的雙層平壁中，導(dǎo)熱系數(shù)人,入2為定值，假定過(guò)程為穩(wěn)態(tài)，試分析圖中三條溫度分布曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的人］和入2的相對(duì)大小。答：由于過(guò)程是穩(wěn)態(tài)的，因此在三種情況下，熱流量力分別為常數(shù)，即:dx常數(shù)，即:dx同理，所以對(duì)情形①:故4Y%,同理，所以對(duì)情形①:故4Y%,didi對(duì)情形②:辦］ 辦11 4色T8,故4A友對(duì)情形③：小】右3 O26、已知圓筒壁（外半徑為r）上兩層保溫材料的溫度分布曲線(xiàn)如圖示：A層的導(dǎo)熱系數(shù)（用層的導(dǎo)熱系數(shù)；應(yīng)將（）放在內(nèi)層保溫效果好。（A、B兩層厚度相等）。答案：B；EA.等于B.大于C.小于D.A層E.B層27、間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻 （）答案：AA.成正比B.成反比C.沒(méi)關(guān)系28、翅片管換熱器的翅片應(yīng)安裝在（）。答案：AA.a小的一側(cè)B.a大的一側(cè) C.管內(nèi)D.管夕卜29、穿過(guò)三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程，如圖所示，試比較第一層

答案：C的熱阻R1與第二、三層熱阻R2、R3答案：CA.R1XR23）B.R1＜（R23）C.R=（R）D.無(wú)法比較（ ）。答案：AC.R=（R）D.無(wú)法比較（ ）。答案：A、C），氣體A.0.5?3mi B.3?15mi C.5?30mi31、在反應(yīng)器的單根冷卻蛇管內(nèi)通冷卻水，其進(jìn)、出口溫度分別為tjt2,蛇管外有熱流體穩(wěn)定流過(guò)，借攪拌器作用，使熱流體保持均勻溫度T（T為熱流體出口溫度），如冷卻蛇管長(zhǎng)度增大一倍，其它條件不變，問(wèn)出口水溫12應(yīng)（）。答案:AA.增大B.減小C.不變D.不一定32、套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí)：（1）傳熱系數(shù)K應(yīng)A增大B減小C基本不變（）答案：A（2）空氣出口溫度A增大B減小C基本不變（）答案：A（3）壁溫A增大B略有減小C基本不變（）答案：B33、工業(yè)采用翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是（）。答案：CA.增加熱阻，減少熱量損失； B.節(jié)約鋼材、增強(qiáng)美觀；C.增加傳熱面積，提高傳熱效果。34、在平壁導(dǎo)熱過(guò)程中口=入人（\—1）/5,傳熱推動(dòng)力是（）。答案：BA.入；B.t—t;C.835、有一列管換熱器，用飽和水蒸汽（溫度為120℃）將管內(nèi)一定流量的氫氧化鈉溶液由20℃加熱到80℃,該換熱器的平均傳熱溫度差A(yù)1為（ ）。答案：BA.-602.5;B.602.5;C.120536、某水平管式換熱器，管間為飽和水蒸氣冷凝，若飽和蒸汽與壁溫之差增加一倍時(shí)，冷凝傳熱速率將增加為原來(lái)的（）倍。答案：CA、2。B、2i4C、234 D、2匕二、填空題1、對(duì)流傳熱總是概括地著眼于壁面和流體主體之間的熱傳遞，也就是將邊界層的 和邊界層外的 合并考慮，并命名為給熱。答案』傳導(dǎo)；對(duì)流傳熱2、給熱是以 和 的差作為傳熱推動(dòng)力來(lái)考慮問(wèn)題的。答案：流體的平均溫度；壁面溫度3、流體在垂直管內(nèi)自上而下流動(dòng)同時(shí)被加熱時(shí)，其對(duì)流傳熱系數(shù)比用普通準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算的結(jié)果要。答案：大分析：流體被加熱時(shí)，自然對(duì)流的方向是自下而上，恰與流體流動(dòng)的方向相反，引起湍動(dòng)加劇。4、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加而 ，隨其溫度的升高而 。答案：增大；!小一5、在工程計(jì)算中，對(duì)兩側(cè)溫度分別為t的固體，通常采用平均導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行熱傳導(dǎo)計(jì)算。平均導(dǎo)熱系數(shù)的兩種表示方法是或。答案;6、對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在 ，因此， 是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的重要途徑。答案：滯流內(nèi)層；減薄湍流內(nèi)層的厚度7、在九、口、P、。「這4個(gè)物性參數(shù)中，若 值大，對(duì)流傳熱系數(shù)a就增大；若二值天，對(duì)流傳熱系數(shù)a就減小。答案：P、cp、入；18、黑體的表面溫度從300℃升至600℃，其輻射能力增大到原來(lái)的倍.答案：5.39分析：斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對(duì)溫度(600+273丫的4次方成正比，而非攝氏溫度，即〔300+273J=5.39。9、流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流流動(dòng)，若傳熱推動(dòng)力增大1倍，則對(duì)流傳熱速率增大 倍。答案：110、由核狀沸騰轉(zhuǎn)變?yōu)槟罘序v時(shí)的溫度差稱(chēng)為 。這時(shí)單位時(shí)間、單位面積所傳遞的熱量稱(chēng)為 一不案：臨界溫度差；臨界熱負(fù)荷11、處理量為440的有機(jī)溶液在某換熱器中預(yù)熱。運(yùn)轉(zhuǎn)一周期后，該溶液在管內(nèi)生成積垢，使換熱器總熱阻增加了10%。若維持冷、熱介質(zhì)出口溫度不變，則該溶劑的處理量變?yōu)?。答案?001KQ=K=丁分析：設(shè)KAAtm Q，=KAA1m...Q，K又=1.1

Q_440故 ’11=U40012、苯在內(nèi)徑為20的圓形直管中作湍流流動(dòng)，對(duì)流傳熱系數(shù)為1270(m2?℃)。如果流量和物性不變，改用內(nèi)徑為30的圓管，其對(duì)流傳熱系數(shù)將變?yōu)?W/(m2?℃)。答案:612分析:九分析:九a=0.023dRe0-8P"NWJp兀幺NWJp兀幺—d24Prn九=0.023da8d-1+(1-2)x0.8=d-1.8a，(301"al20J0.482a，=0.482a=0.482x1270=612(m2?℃)13、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由20℃升至75℃。若冷流體為最小值流體，傳熱效率0.65,則油的入口溫度為。答案：104℃75-20T-20分析：e0.65 .t1=104℃14、在計(jì)算換熱器的平均傳熱推動(dòng)力時(shí)，若兩端的推動(dòng)力相差不大于2倍，則其算術(shù)平均值與對(duì)數(shù)平均值相差不大于 。答案：4%15?器在使用一段時(shí)間后，傳熱速率會(huì)下降很多，這往往是由于 的緣故。答案：傳熱管表面有污垢積存16、流體橫向流過(guò)管束作湍流流動(dòng)時(shí)，在管外加有折流板的情uN=0.36R0.55?P1/3-(-^—)0.14況下，〃，r NW ?？梢?jiàn)對(duì)流傳熱系數(shù)與當(dāng)量直徑的成反比。答案：0.45次方17、對(duì)大空間的自然對(duì)流，通常取加熱(或冷卻)表面的為特征尺寸。

答案：垂直高度18、用套管換熱器加熱內(nèi)管的空氣，蒸汽在管間冷凝。現(xiàn)欲通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定蒸汽和空氣的給熱系數(shù)，需用的主要儀器有 。答案：熱電偶溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、流量計(jì)19、柴油在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制滯流流動(dòng)，給熱系數(shù)可用下式計(jì),dU任N=1.86R1/3P1/3(i)1/3(-^—)0.14算：uerL從卬。右流量和物性不變，將管內(nèi)徑減半后仍為滯流，則管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的倍。答案：21/3由。=由。=1.86—

di,W/Pd-s-P兀7一d24idNP1/3(_i-)1/3( )0.14rL NW分析:1故a'=2ataocd—1—1/3+1/3=1故a'=2a20、傳熱效率隨傳熱單元數(shù)的增加而 ，但最后趨于一定值。答案：增大現(xiàn)有兩種材料，密度分別為0.4和0.93,用作保溫材料應(yīng)選擇密度為。43的材料，因?yàn)槊芏刃∑鋵?dǎo)熱系數(shù)小。間壁兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱中，總傳熱系數(shù)K總是接近該兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)小的值，而壁溫總是接近熱阻小的值。21、有一列管式蒸氣加熱器。熱方：飽和蒸氣冷凝為飽和液體;冷方：生垢液體升溫。控制熱阻為生垢液體；管程宜走生垢液體；其理由為便于清洗，便于增大流速，減少垢層沉積在管壁表面上 ；22、為了減少保溫瓶的熱損失，在瓶膽的夾層中抽真空是為了減少（）形式的熱損失；在瓶膽的夾層中鍍水銀是為了減少（）形式的熱損失。答案:傳導(dǎo)；輻射23、在大容器內(nèi)飽和液體沸騰時(shí)，影響沸騰狀態(tài)的主要因素是（）；工業(yè)生產(chǎn)中一般總是設(shè)法液體沸騰控制在（）狀態(tài)下操作。答案：液體性質(zhì)、溫度差、操作壓強(qiáng)；泡核狀態(tài)24、當(dāng)參加換熱的兩種流體，一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于另一側(cè)。則在換熱器的計(jì)算中總傳熱系數(shù)可近似?。ǎ?。答案：對(duì)流傳熱系數(shù)小側(cè)的數(shù)值25、冷凝現(xiàn)象有（）冷凝和（）冷凝，工業(yè)冷凝器的設(shè)計(jì)都按（0冷凝設(shè)計(jì)、沸騰過(guò)程分為（）階段；（）、（）和（）沸騰，工業(yè)上的沸騰裝置一般是按（）沸騰設(shè)計(jì)的。答案：三個(gè)；自然對(duì)流；泡狀沸騰；膜狀沸騰；泡狀沸騰26、有比重為0.5和0.3的兩種玻璃棉保溫材料，為減少熱損失，應(yīng)選用比重為（）的一種。答案：0.327、傳熱的基本方式有（）種，分別稱(chēng)為（）。答案：三種;傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射28、兩流體通過(guò)換熱器進(jìn)行換熱操作，已知熱流體溫度由80℃降至40℃，冷流體溫度相應(yīng)由20℃升至50℃，則此兩流體的換熱操作為操作（請(qǐng)選擇“逆流”或“并流”）該傳熱過(guò)程的對(duì)數(shù)平均溫度差△為 ；該換熱器的效率為。29、強(qiáng)化換熱器中傳熱過(guò)程途徑（1）增大單位體積傳熱面積:翅片、結(jié)構(gòu)改變（2）增大平均溫度差：逆流或多殼程（3）增大總傳熱系數(shù)：提高流速，增加擾動(dòng)，短管等。三、計(jì)算題1、一單程列管換熱器，傳熱面積為4m2,由①25X2.5的管子組成。用初溫為25℃的水將機(jī)油由200℃冷卻至100℃,水走管內(nèi)，油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1200和1400,其比熱容分別為4.18（?℃）；和2.0（?℃）；水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為1800(m2?℃)和200(m2?℃)。兩流體呈逆流流動(dòng)，忽略管壁和污垢熱阻，忽略熱損失。試校核該換熱器是否合適？(10分)解：忽略熱損失傳熱速率=1400X2X(200-100)=28000077.78熱冷水出口溫度％為1400X2X(200-100)=1200X4.18X(t2-25)???1=80.82℃平均傳熱溫度差 At1=200-80.82=119.18△'=100-25=75At1/At2=119.18/75=1.6 < 2△119.18+75/2=97.09傳熱系數(shù)K0=1/(d0/a1/a0)=1/(25/1800X20+1/200)=175.612℃?zhèn)鳠崦娣eA0K0A77.78X10s/175.61X97.09=4.56m2A。>A實(shí)際故該換熱器不合適2、單殼程單管程列管換熱器，由多根e=25X2.5mm的鋼管組成管束，管程走某有機(jī)溶液，流速為0.5m,流量為15,比熱為1.76,密度為8583,溫度由20℃加熱至50℃,殼程為130℃的飽和水蒸汽冷凝，管程、殼程的傳熱膜系數(shù)分別為700m2和10000m2,鋼導(dǎo)熱系數(shù)為45，垢層熱阻熱損失忽略不計(jì)。求：1、以?xún)?nèi)表面為傳熱面的總傳熱系數(shù)；2、管子根數(shù)及管長(zhǎng)。（12分）解：1、1/[1/10000+0.0025義25/45義22.5+25/20義700]=513.5m2 （2分）2、15000X1.76X（50-20）=792000220（2分）△'=130-20=110At2=130-50=80 A（110+80）/2=95A220X103/513.5X95=4.51m2（2分）每根流量=0.5X3.14X0.022X858/4X3600=484.94（2分）管子根數(shù)15000/484.94=30.9根取31根（2分）每根管長(zhǎng)4.51/3.14X0.025X31=1.85m（2分）4、用一套管換熱器將2000的甲苯飽和蒸氣（110）冷凝為飽和液體，甲苯的氣化熱為363。冷卻水于16及5000的流量進(jìn)入套管內(nèi)管（內(nèi)徑50）作強(qiáng)制湍流流動(dòng)，其傳熱膜系數(shù)為1740（m2K）。水的比熱可取為4.19（）,假設(shè)甲苯側(cè)熱阻和管壁熱阻遠(yuǎn)小于水側(cè)熱阻。（1）求冷卻水的出口溫度及套管管長(zhǎng)。（2）由于氣候變化，冷卻水的進(jìn)口溫度升高到25,試計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷變化（以%表示）。忽略物性參數(shù)的變化。（3）冷卻水溫度升高后，有人建議將冷卻水流率加倍，問(wèn)此時(shí)的熱負(fù)荷、冷卻水出口溫度與未升高時(shí)相比如何，計(jì)算出熱負(fù)荷增加或減少的百分?jǐn)?shù)。解3：=(t/t2t1=20003631000/(50004.191000)+16=50.651740(m2K)20003631000/3600=2.01105w'=110-16=94 t2=110-50.65=59.35 t/t2<2(t1+t2)/2=(94+59.35)/2=76.801105/(1740 0.0576.8)=9.6m0.059.6=1.5m2Q’=(t'2?1)=t’m[(t?1)+(t\)]/250004.191000/3600(t'-25)=17401.5[2110225-t’J/2t’2=56.1驗(yàn)算： ti=110-25=85驗(yàn)算： ti=110-25=85ti/tJ2故溫升后熱負(fù)荷：Q’=50004.191000/3600(56.1-25)=1.81105W'=110-56.1=53.9(t?2)=1K)K)(’)⑵01105-1.81105)/2.01105=9.9%熱負(fù)荷減少了9.9%.‘ (W’)0.8=20.8=1.74’1.741740=3027.6(m2K)K’=’3027.6(m2第三問(wèn)的答案應(yīng)為:Q''=K’At''2(t’2-25)其中:根據(jù)給出數(shù)據(jù)算得：t’252.8℃195—52.8:71.1oCQ’’=K’At’’ =3027.61.571.1=3.23105WmW’(t'2?1)=(t21) 2(t‘2-25)(50.65-16)t‘2=42.3'=110-25=85 t2=110-42.3=67.7

t1/tJ2t',(t+%)/2=76.4Q’’=K’At’’m=3027.61.576.4=3.47105w(’’)(2.01105-3.47105)/2.0110572.6%熱負(fù)荷增加了72.6%.5、一立式換熱器規(guī)格如下：管長(zhǎng)3m,管數(shù)30根，管徑為很25X2.5,管程為1?，F(xiàn)擬選用此換熱器冷凝、冷卻2飽和蒸氣，使之從飽和溫度46℃降至10℃,走管外，其流量0.07,其冷凝潛熱為356,比熱容為1.05(℃)。水走管內(nèi)，且與、 、 ? 、 - ? 2呈逆流流動(dòng)。冷卻水進(jìn)出口溫度為5℃和30℃。已知冷凝和冷卻段基于換熱管外表面的總傳熱系數(shù)分別為K=200(m2?℃)和K=100(m2?℃)。問(wèn)此換熱器是否合用？12分析：判斷一臺(tái)換熱器是否合用，一般可以采用比較傳熱速率或傳熱面積的方法，本例采用后一種方法：分別計(jì)算已有換熱器面積和所需換熱器面積，比較二者后即可以得出結(jié)論。本例不同之點(diǎn)在于：該換熱器既作冷凝器又作冷卻器，需分段計(jì)算所需面積，即冷凝段所需面積A和冷卻段所需面積A,而Aj%的求得又須以AjA2為前提〔因此，解決該題的重點(diǎn)在于求出冷凝、冷卻段交界處的冷卻水溫度，即冷卻水離開(kāi)冷卻段的溫度t。解：(1)以管子外表面為基準(zhǔn)計(jì)算已有換熱器的傳熱面積：A=n兀dL=30x3.14x0.025x3=7.07m2(2)求所需的傳熱面積①冷凝段與冷卻段的傳熱量Q=W.r=0.07x356=24.9kWQ=WcT-T)=0.07x1.05(46-10)=2065kW②兩段的平均溫差總傳熱量：Q=Q+Q=24.9+2.65=27.5kW冷卻水用量12W=—cCQW=—cC冷卻水離開(kāi)冷卻段的溫度)=0.263kg/st-1)—4.18x冷卻水離開(kāi)冷卻段的溫度)=0.263kg/st=t+Q—1WC冷凝段的平均溫差t=t+Q—1WC冷凝段的平均溫差K46—46℃u2.65=5+ =7.40.263x4.18 ℃30 7.416~386℃冷卻段的平均溫差46—46℃38.6-16…

-18T=出4ln 167.4At38.638.6—5…范=16.4ln 5③所需傳熱面積24.9x103 =4.84m2200x25.72.65x1024.9x103 =4.84m2200x25.72.65x103 1- =1.61m2100x16.4A=Q2冷卻段 2K2A匚24=A+A=4.84+1.61=6.45m2A>A、即已有傳熱面積大于所需傳熱面積，所以此換熱器合用。6、將流量為2200的空氣在蒸汽預(yù)熱器內(nèi)從20℃加熱到80℃?？諝庠诠軆?nèi)作湍流流動(dòng)，116℃的飽和蒸汽在管外冷凝。現(xiàn)因工況變動(dòng)需將空氣的流量增加20%，而空氣的進(jìn)、出口溫度不變。問(wèn)采用什么方法才能完成新的生產(chǎn)任務(wù)？請(qǐng)作出定量計(jì)算（要求：換熱器的根數(shù)不作變化）。分析：由傳熱基本方程Q=kaAtm著眼考慮：空氣流量增加20%而進(jìn)出口溫度不變，即Q增加20%。因?yàn)檎羝睦淠禂?shù)遠(yuǎn)大于空氣的對(duì)流傳熱系數(shù),所以總傳熱系數(shù)K接近空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)?？諝饬髁吭黾雍?，總傳熱系數(shù)增大，但其增大的幅度不能滿(mǎn)足熱負(fù)荷增大的要求，故可以改變的只有△及A。/.K氏a空氣/.K氏a空氣乙d[3乙d[35].8.P0.4d兀 廠(chǎng)d24a=0.023—Re0.8Pr0.4=0.023空氣 d

W0.8在物性不變的前提下 口空氣二0idr(a)Q=K-AAt^a(n兀dLht由題意，n為常數(shù) wW0.8-At?L.??將(a)式代入：Q=02Ad0,8m (b)(a)、。)二式中01、02均為比例系數(shù)。W10.8(tVd、°，8W10.8(tVd、°，8At%=-1 % —Q1[WA1JILJd2JA%=1.20,8?(：乎1,27 mi幺=Q1已知： ‘1.2=K'A上In^^r100-‘2(b)比較(a)、。)二式得t-1 2lniw-tr21=100-12 1 2KAt K’m將已知數(shù)據(jù)代入?100-301483(35-30)ln100-‘2 2*909x67.5=0.0604. 〃2=34-1℃增加冷凝量為W，q, 2WC0——=一=——cPcWQWC(tcPc即蒸氣冷凝量增加了64%。制熱阻的理解?！?2x(列1-30)=164-1) 35-302 1此例可以幫助我們加深對(duì)控由于原來(lái)的冷卻水出口溫度已經(jīng)很低，冷卻水流量加倍后，平均溫差即傳熱推動(dòng)力增加很少，這可由J與，2的比較看出。但因蒸氣冷凝給熱系數(shù)遠(yuǎn)大于冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)，所以管內(nèi)對(duì)流傳熱熱阻就成為整個(gè)冷凝過(guò)程的控制熱阻。冷卻水流量加倍后，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)增大到原來(lái)的20.8二1.74倍，控制熱阻相應(yīng)降低，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)幾乎以與管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)相同的幅度增大，結(jié)果使冷凝液大量增加，由此可見(jiàn)，降低控制熱阻，是增大傳熱速率的一個(gè)重要途徑。7、在列管換熱器中用蒸汽加熱空氣，蒸汽走完程，空氣走管程且作湍流流動(dòng)，若其它條件不變，僅將：（1）空氣的壓強(qiáng)加倍；（2）傳熱管的數(shù)目加倍試估算Q/將如何變化？解：（1）a》a一\K?a一由 （蒸汽人空氣 空氣得 At=K-A氏a八?Adup_dG日日由上可知，當(dāng)壓強(qiáng)加倍后，管內(nèi)空氣的r,u將有所改變，dG具體說(shuō)r增大u減少，但質(zhì)量流速G=ur不變。即不不變。c目又 大不變???a不變.??△亦不變化（2）傳熱管數(shù)目加倍。傳熱管數(shù)目加倍，則傳熱面積A加倍；但流通面積增大1倍后，流速相應(yīng)減少 1倍，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)減至原來(lái)0.50=8=0.574倍。(Q/(Q/At)(Q/AtU)2一?T=0.574x2=1.15aA8、平均溫度為270℃的機(jī)油從一@108X6的鋼管中流過(guò)。已知油對(duì)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)為340（m2?℃）,大氣溫度為12℃。試求：（1）每米管長(zhǎng)的熱損失；（2）若管外包以導(dǎo)熱系數(shù)為0.045（m?℃）,厚度為20的玻璃棉作保護(hù)層，此時(shí)的熱損失又為多少？

假設(shè)管壁及污垢熱阻可以忽略不計(jì)，外壁對(duì)空氣的對(duì)流一輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)可用8+0.05來(lái)計(jì)算。其中表示壁溫，。C；a的單位為(m2?℃)。T - 、-解：(1)設(shè)油和空氣的溫度分別為t、to從熱油和空氣的傳熱來(lái)看 1 2(t12)欲求Q必先知K,而2K又與a有關(guān)。由a的計(jì)算式可以看出，求解是關(guān)鍵。但從外壁對(duì)周?chē)h(huán)境T的聯(lián)合傳熱方程a()分析，要想求得又須知。如此應(yīng)采取試差法求解。設(shè)未保溫時(shí)管外壁溫度為265℃則a8+0.05X265=21.3(m2?℃)每米鋼管的外表面積n3.14X0.108X1=0.339m2散熱量a()=21.3X0.339(265-12)=1827W校核壁溫由 (t12)1二I+±二A+，其中： Kaa34021.3=0.0499。℃)?? 20(m2?℃)又20X0.339(270-12)=1753W穩(wěn)定傳熱時(shí)，應(yīng)等于Q；現(xiàn)〉Q,說(shuō)明假設(shè)的壁溫偏高。重設(shè)250℃a8+0.05X250=20.5(m2?K)20.50X0.339(250-12)=1654W校核壁溫111K―340+20.5=0.0517(m2?℃)19.3(m2?K)Q^19.3X0.339(250-12)=1688W^Q,說(shuō)明所設(shè)壁溫合理。1654+1688故每米鋼管的損失約為=1671Wo故每米鋼管的損失約為=1671Wo(2)設(shè)保溫后外壁溫度為50℃a8+0.05X50=10.5(m2?℃)此時(shí)每米管長(zhǎng)的外表面積n(0.108+0.04)X1=0.465m2散熱量10.5X0.465(50-12)=186W校核壁溫b由于增加了保溫層的熱阻r，總熱阻1 1 1 b1 1 0.02=+ +=++K % aT 九 34010.5 0.045=0.543(m2?℃)?? 1.84(m2?℃)傳熱面積取保溫層內(nèi)、外表面積的平均值0.339+0.4652 0.402m2(t12)=1.84X0.402(270-12)=190WQN,說(shuō)明所設(shè)壁溫合理。186+190故保溫后每米鋼管熱損失僅有 =188W,為不保溫時(shí)188的1671=11.3%。分析：比較保溫前后可以看出：保溫前總熱阻為0.0517(m2?℃),保溫后總熱阻為0.5433?℃),大了一個(gè)數(shù)量級(jí)；保溫前鋼管外壁溫度為250℃,保溫后保溫層表面溫度降至50℃,下降了200℃。本例提示我們：高溫設(shè)備經(jīng)保溫可極大限度地減少熱損失，因此是十分必要的。9、用傳熱面積A1=1m2的蛇管加熱器加熱容器中的某油品，擬將油溫從(=20oC升至12=80。。。已知加熱器的總傳熱系數(shù)K=200W/(m2.。C),油品質(zhì)量m=500kg，比熱容cp=2.2kJ/(kg.。C)。容器外表面散熱面積"二12m2,空氣溫度晨=20℃,空氣與器壁2 a的對(duì)流傳熱系數(shù)a=10W/(m2.℃),加熱蒸汽的壓強(qiáng)為250kPa。試求：(1)所需加熱時(shí)間；(2)油品能否升至90。。。不考慮管壁熱阻及油與壁面的對(duì)流傳熱熱阻。分析：顯然，這也是個(gè)不定態(tài)的問(wèn)題。蒸氣通過(guò)蛇管加熱

器使油品不斷升溫，當(dāng)油品溫度超過(guò)容器外空氣溫度后在自身升溫的同時(shí)又不斷向器外空氣散熱。器內(nèi)、器外傳熱推動(dòng)力都隨時(shí)間不斷變化。但不管情況如何改變，熱平衡關(guān)系卻總是成立的。因此，求解本題的關(guān)鍵在于找出其間這樣一個(gè)平衡關(guān)系:蒸氣的加熱速率等于油品的吸熱速率與容器向外散熱速率之和。又：油溫升高的過(guò)程即為器壁向環(huán)境散熱量不斷增加的過(guò)程，直至這兩個(gè)過(guò)程速率相等。此時(shí)的油品溫度即為其可能達(dá)到的最高溫度。解：油品從20。。升至80。。所需時(shí)間查表得，250時(shí)蒸氣的飽和溫度127℃蛇管加熱器的傳熱速率q=叼S-）式中t——任一瞬間油品溫度，。c油品的吸熱速率QU.。m器壁的散熱速率匕=a&C—P由熱平衡關(guān)系 Q=Q+2nca將已知條件代入200x1x^27-^）=500x2.2x103—+10xl2（f-20）整理dede=將已知條件代入200x1x^27-^）=500x2.2x103—+10xl2（f-20）整理dede=3438dt86.9-r積分I0面=34380180出2o86.9—t^3438inIH^=7810s=2.17。油品可能升至的最高溫度令加熱器的傳熱量與器壁的散熱量相等即 KA（T-t）=aA（t-t）ia 2a代入數(shù)據(jù) 200xlx（127T）=10x12《—20）解之 86.9℃<90℃由計(jì)算結(jié)果知：油品從20℃升至80℃需2.17ho油溫最高升至86.9℃,不能達(dá)到90℃。

10、欲將一容器中的溶液進(jìn)行加熱，使其從30℃加熱至60℃,容器中的液量為6000kg，用夾套加熱，傳熱面積為6m2，容器內(nèi)有攪拌器，因此器內(nèi)液體各處的溫度可視為均勻的，加熱蒸氣為0.1的飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)為800w/m2.℃，求將溶液由30℃加熱至60℃所需要的時(shí)間？已知溶液比熱為5kJ/kg.℃，熱損失忽略不計(jì)。解：溶液從30℃被加熱到60℃所需的熱量：Q=wc(t-1)=6000x5x103(60—30)=9x108J而夾套的傳熱效率：Q=KA卜tm其中，對(duì)于0.1MPa的飽和水蒸氣，T=100℃：.、t二二60-30°二53.6m T—t 100—30ln 1ln T-t 100—60 ℃2貝u Q=800x6x53.6=2.57x105wQ 9x108???所需加熱時(shí)間為:T=Q1=- =3.5x103s=0.972???所需加熱時(shí)間為:Q 2.57x10511、現(xiàn)有兩臺(tái)單殼程單管程的傳熱面積均為20m2的列管式空氣加熱器，每臺(tái)加熱器均由64根甲57x3.5mm鋼管組成。殼程為170℃的飽和水蒸氣冷凝（冷凝潛熱r=2054kJ/kg）,空氣入口溫度（=30℃，流量為2.5kg/s,以湍流方式通過(guò)管內(nèi)。（1）若兩臺(tái)換熱器并聯(lián)使用，通過(guò)每臺(tái)熱換器的空氣流量均等，此時(shí)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)為38W/m2.℃，求空氣的出口溫度12及水蒸氣的總冷凝量w0為多少？（2）若二臺(tái)換熱器改為串聯(lián)使用，問(wèn)此時(shí)空氣的出口溫度121及水蒸氣的總冷凝量w。'為多少？假定空氣的物性不隨溫度壓力而變化，視為常量cp=1/kg?℃。解：（1）兩臺(tái)并聯(lián)使用：a,<<a蒸,/.K=a,=38W/m2?℃對(duì)于其中一臺(tái):w對(duì)于其中一臺(tái):wc(t-1)=KAAt2p2 2 1 mt-t-1);KA—2_1 ?T-1In 1T-1

1

wc

即：21

wc

即：22p2,T—tIn =KAT-11，—x2.5義1義103ln22170-30 _ =38x20一『170-12 解得：12=93.8℃即空氣的出口溫度12為93.8℃兩臺(tái)的傳熱量：2Q=叱c2(t'2-t1)=2.5x103(93.8-30)=1.595x105卬_2Q_1.595x105蒸汽總冷凝量：w0=V=2054x103=0.0777kg/s=280kg/h(2)兩臺(tái)串聯(lián)使用：a'a'—空=(a空一)0.8=20.8=1.741w—2_na'空=1.741a空=1.741x38=66.2W/m2?℃K=a==66.2W/m2℃空即：W2cp2(t'-即：W2cp2(t'-1)=K1(2A)-At'nwc(t'-1)=K(2A)?2 1 m --t2-t1-tt’2wcIn—_-1-=2K'A2p2T—t'22.5x103ln170-30=2x66.2x20170-12即空氣的出口溫度t、2=1210Ct2=1210C首傳熱量：Q=wc(t'-1)=2.5x103(121-30)=2.275x105w2p2 1Q, 2.275x105水蒸汽總冷凝量：w0=7=2054x103=0.111kg/S=400kg/h12、有一套管換熱器，管內(nèi)為①54x2mm，套管為①116x4mm的鋼管，內(nèi)管中苯被加熱，苯進(jìn)口溫度為50℃，出口溫度為80℃，流量為4000Kg/h。環(huán)隙為133.3℃的飽和水蒸氣冷凝，其汽化熱為2168.1KJ/Kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為11630W/m2-K。苯在50?80℃之間的物性參數(shù)平均值為密度P=880KJ/m3,比熱cp=1.86KJ/Kg℃,粘度R=0.39x10-3Ns/m2,導(dǎo)熱系數(shù)X=0.134W/m.K,管內(nèi)壁垢阻為0.000265cm2/W,管壁及管外側(cè)熱阻不計(jì)。試求：

(A)加熱蒸汽消耗量；(B)所需的傳熱面積(以?xún)?nèi)管外表面計(jì))。(C)當(dāng)苯的流量增加50%,要求苯的進(jìn)出口溫度不變，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為多少？解：(1)加熱蒸汽消耗量：Dr=wc(t-1)nDx2168.1:4000x1.86(80-50)D=103kg/h(2)內(nèi)管中苯的流速：w/p4000/3600 2 = =11ndv0.785d2880x0.785x0.052 .20.05*0.6430.05*0.643義8800.39義10-3二7.245x104湍流1.86x103x0.39x10-3 … 1.86x103x0.39x10-3 … =5.410.134...a2=0.023LRo.8Po.420.134=0.023 (7.254x104)0.8(5.41)0.4=937W/m2?。C0.05則以?xún)?nèi)管外表面計(jì)的傳熱系數(shù)為：1 54 54——+ +—x0.0002651 22 o2nK=656W/m2Cs211630937x5050At二二 80;5乙二67.2mT—t1133.3—50ln 1ln T-1 133.3-802/.wc(t-1)=KAAtn(4000)x1.86x103(80-50)=656Ax67.23600 1A=1.41m2(3)苯的流量增加50%,而進(jìn)出口溫度不變，a't=1.50.8=1.383a2na'2=1.383x937=1296W/m2?℃1 d' 1d- =——1—k'a'dkad1 .12d、22d 1 54 54/. =(+1)-1=+-KKa'2d2 a2d2 6561296x50937x50nK,=830W/m2.℃(以?xún)?nèi)管外表面計(jì))「.1.5攻c(t-1)=K'ANn1.5n1.5攻2c2(12-11)=KAmt-t1 2t-tIn 1-T-t21.5wcIn—~=K'A即：2p2T'-12 14000 T'-50n1.5x( )x1.86x103ln—=830x1.413600 T'-80解得：T=145.2℃即苯的流量增加50%而溫度不變時(shí)，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為145.2℃。13、有一套管換熱器，管內(nèi)為P54x2mm，套管為①116x4mm的鋼管，內(nèi)管中苯被加熱，苯進(jìn)口溫度為50℃，出口溫度為80℃，流量為4000Kg/h。環(huán)隙為133.3℃的飽和水蒸氣冷凝，其汽化熱為2168.1KJ/Kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為11630W/m2.K。苯在50℃?80℃之間的物性參數(shù)平均值為密度P=880KJ/m3，比熱cp=1.86KJ/Kg℃，粘度—0.39x10-3Ns/m2，導(dǎo)熱系數(shù)九=0.134W/m-K，管內(nèi)壁垢阻為0.000265cm2/W，管壁及管夕卜側(cè)熱阻不計(jì)。試求：(A)加熱蒸汽消耗量；(B)所需的傳熱面積(以?xún)?nèi)管外表面計(jì))。(C)當(dāng)苯的流量增加50%,要求苯的進(jìn)出口溫度不變，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為多少？解：(1)加熱蒸汽消耗量：Dr=wc(t一t)nD義2168.1:4000*1.86(80-50)D=103kg/h(2)內(nèi)管中苯的流速：上工=4000/3600 =0643m/s0.785d2880x0.785x0.05220.05*0.643義880 =7.245義104、.、尹0.39義10-3 湍流

C|Ll

P=-P-C|Ll

P=-P--

rX =5.410.134Xcc=0.023——尺08Po.42 der2o134=0.023———(7.254x104)0.8(5.41)0.4=937W/根2.oC則以?xún)?nèi)耦卜表面計(jì)的傳熱系數(shù)為：11d d 1 54 54———+—1—H—J-,R= + H x0.000265ka ad d ，211630 937x50 5022o2nK=656W/m2Cm80-50mm80-50mi133.3—5。一 ?In 133.3-80/.wc(t-t)=KAAf〃2 2 1 1m(1922)X1.86X103(80-50)=656Ax67.23600 iA=1.41m2(3)苯的流量增加50%,而進(jìn)出口溫度不變,a'…一=1.50.8=1.383則a2na'=1.383x937=1296W/".℃2ia1d—— ————1—k'a'dkad2 2 2211dxd1 54 54/.—=(—+—i—)——1—= + — KKa'dad6561296x50937x50=K，=830W//2：℃(以?xún)?nèi)管外表面計(jì))/.1.5wc(t-t)=K'AAf2p22 1 1m 2 1—1, 2 1—1,T-tIn 1-T-t2二K'Ai二K'AiTOC\o"1-5"\h\z1.5wcIn 1-即： 2P2T-4000 7'—SOn1.5x( )xl.86xl031n =830x1.413600 廠(chǎng)-80解得：145.2℃即苯的流量增加50%而溫度不變時(shí)，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為145.2℃o14、有一套管換熱器，內(nèi)管為①54x2加根，外管為(pll6x4wi的鋼

管?，F(xiàn)用120℃的飽和水蒸氣加熱苯，使苯由50℃加熱至80℃,苯在內(nèi)管中以4000kg/h的流量流動(dòng)，試求：（A）加熱蒸汽消耗量；（B）所需套管的有效長(zhǎng)度；（C）由于某種原因，加熱蒸汽的溫度降為110℃,苯的出口溫度將變?yōu)槎嗌?？（假設(shè)a苯不變，在50?80℃范圍內(nèi)，苯的物性為cp=L86kJ/kg℃,從=3.9義10-4Pa，s,九=0.145W/m℃,P=880kg/m3，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.℃,120℃時(shí)水蒸氣冷凝潛熱r=2205kJ/kg，蒸汽側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a+=10000W/m.℃，壁兩側(cè)垢層熱阻及換熱器損失均可忽略，加熱蒸汽冷凝液在飽和溫度下排出。）解：（1）加熱蒸汽消耗量：D=攻2。02（2T1）nD義2205=4000*1.86（80—50）D=101kg/h（2）套管的有效長(zhǎng)度：=0.643m/=0.643m/su―0.785d2—880x0.785x0.05227.254x104湍流0.643x7.254x104湍流-~3.9x10-4TOC\o"1-5"\h\zncN1.86x103x3.9x10-4 ucP=—p—= =5.0r入 0.145...a=0.023—R0.8P0.4=0.0230^5(7.254x104)0.8(5.0)0.4=982攻/m22der 0.05 ℃2則以?xún)?nèi)管外表面計(jì)的傳熱系數(shù)：1 1bdd1 0.002x54 54—=+-1—+ 1——= + + ka 入d ad104 45x52 982x50nk=803攻/m2?CAt二4二80-1為3.6mT—t120-50In In T—t120—802/.wc(t—t)=k兀d1-At'(4000)x1.86x103(80-50)=803x兀x0.0541x53.63600=8.49m（3）當(dāng)T=110℃時(shí)，a苯不變，a汽也可視為不變。.K'=K二803攻/m2?℃

則w2c2(t,2-11)=K'A.At't'-1TOC\o"1-5"\h\z2 121? T'-t21In lT'-t'2?T'-1 ,…rwcln 『=K九dl即：2p2T-t； 14000 110-503600解得：t，廣75.7℃n義1.86義103ln =803義3600解得：t，廣75.7℃15、某一列管式換熱器，將一定量的空氣加熱?？諝庠诠軆?nèi)作湍流流動(dòng)，飽和水蒸氣在管外冷凝。今因生產(chǎn)任務(wù)加大一倍，除用原換熱器外，尚需加一臺(tái)新?lián)Q熱器。如果使新舊兩臺(tái)換熱器并聯(lián)使用，且使二臺(tái)換熱器在空氣流量、進(jìn)、出口溫度及飽和蒸汽溫度都相同的條件下操作。原換熱器列管數(shù)為%，管徑為d1，管長(zhǎng)為l1，而新?lián)Q熱器管數(shù)為n25廣n1)，管徑為d2(d2=0.5dJ。試問(wèn)新?lián)Q熱器管長(zhǎng)12為原換熱器管長(zhǎng)11的幾倍。解：二臺(tái)換熱器的空氣流量、進(jìn)、出口溫度及飽和蒸汽溫度都相同，且。蒸>>?？眨ぴ瓝Q熱器：w2CJt2-1J=1KAAtm=a空A-A1m⑴ 2新?lián)Q熱器：w2cp(2-1J=K'4Atm=a二A'.AtmP2 工(2)(2)/(1)得：a'空A'=a空.Aw/pu= 2 其中：原換熱器管內(nèi)流速， 0.785dl2.7…………u'= 暝p新?lián)Q熱器管內(nèi)流速， 0.785d2.n21 1c=22義=22a'二.一空

a'二.一空

a空則=20.8(2)0.2=22a空?兀d1?n=a空?兀d1-nldn111n-2=——ii=x2x—=—l 2dn2 221 22 1即新?lián)Q熱器管長(zhǎng)12為原換熱器管長(zhǎng)I1的2倍。16、某常用套管換熱器每小時(shí)冷凝甲苯蒸汽1000kg，冷凝溫度110℃，冷凝潛熱為363kJ/kg，冷凝膜系數(shù)%=10000W/m2.℃，冷卻水溫16℃，以2500kg/hr的流量進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)（內(nèi)徑50mm），作湍流流動(dòng)，膜系數(shù)%=2160W/m2?℃，水的比熱取為4.19kJ/kg?℃，忽略壁阻及污垢熱阻。試求A）冷卻水出口溫度及管長(zhǎng)；B）如在夏季，冷卻水入口溫度將升至25℃，使換熱器傳熱能力下降，為此建議將水流量增加一倍，那么，該換熱器的傳熱能力能否增加？定量地說(shuō)明。解：（1）冷卻水出口溫度：wC(t-1)=D-rn2500x4.19(t-16)=1000x363212=50.7℃At二 二歿7-16二75.3mTT-t1 110-16In 1In 管長(zhǎng):T-1 110-50.7管長(zhǎng):a-aKa-aK二——216x104=1776W/m2℃a+a0 2160+104/.D-r=K兀dl-AtmI3600；1=4.80ma'一=20.8=1.741aI3600；1=4.80ma'一=20.8=1.741ai（2）當(dāng)看廣25℃時(shí)。而流量加倍時(shí)a'.=1.741x2160=3761攻/m2-℃K,二上二3761x104二2733w/m2a'i+a0 3761+1042wC(t'-1')=K'兀dlt2-t12p2 2 1 T—tln 1T-1'2

2500 110—25即:2義( )x4.19義1031n——二2733義九義0.05*4.80即:3600 110-1,2七二50.3℃=71.6℃執(zhí)八、、t--1:_=71.6℃執(zhí)八、、?T-；'=i110-251n 11n T-1' 110-50.32傳Q'=K'AA=2733x兀x0.05x4.80x71.6=1.475x105攻原m傳 熱 能 力Q=KAAt=1776x兀x0.05x4.80x75.3=1.008x105攻Q'>Q???換熱器的傳熱能力能增加。17、在列管式換熱器中，用飽和水蒸氣將空氣由10℃加熱到90℃,該換熱器由38根①25x2.5mm，長(zhǎng)1.5m的銅管構(gòu)成,空氣在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其流量為740,比熱為1.005x103J/Kg.℃,飽和水蒸氣在管間冷凝。已知操作條件下的空氣對(duì)流給熱系數(shù)（或稱(chēng)對(duì)流傳熱膜系數(shù)