傳熱習(xí)題及解答2007版講解

四傳熱單層平壁導(dǎo)熱4.1紅磚平壁墻，厚度為500mm,一側(cè)溫度為200C,另一側(cè)溫度為30C,設(shè)紅磚的平均導(dǎo)熱系數(shù)可取0.57W/(m：C),試求：(1)單位時(shí)間，單位面積導(dǎo)過(guò)的熱量q為多少W/m2,并換算成工程單位制kCal/(m2h)。(2)距離高溫側(cè)350mm處的溫度為多少？(3)如紅磚導(dǎo)熱系數(shù)與溫度關(guān)系可表示為：入=0.51+5x%0則q又為多少？多層平壁導(dǎo)熱4.2某燃燒爐的爐墻由三種磚依次砌成：第一層為耐火磚，厚b1=0.23m,方=1.05W/(m-C)；第二層為絕熱醇，％=0.151W/(mC)；第三層為普通醇，b3=0.24m,%=0.93W/(mC)。若已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000C,耐火醇與絕熱醇接觸處溫度為940C,絕熱醇與普通科接觸面溫度不得超過(guò)138C；試求：(1)絕熱磚層的厚度；(2)普通科外側(cè)溫度。4.3平壁爐壁由三種材料組成，其厚度和導(dǎo)熱系數(shù)如下:bmm(W/m1(內(nèi)層)2001.072絕熱醇1000.143鋼板645若耐火磚層內(nèi)表面溫度t1=1150C,鋼板外表面溫度t4=30C,試計(jì)算導(dǎo)熱的熱通量。又實(shí)測(cè)通過(guò)爐壁的熱損失為300W/m2,如計(jì)算值與實(shí)測(cè)不符，試分析原因并計(jì)算附加熱阻。多層圓筒導(dǎo)熱一外徑為100mm的蒸汽管，外包一層50mm絕熱材料A,m=0.07W/(mC),其外再包一層25mm的絕熱材料B,后=0.087W/(mC)。設(shè)A的內(nèi)側(cè)溫度為170C,B外側(cè)溫度為38C。試求每米管上白^熱損失及A、B界面的溫度。①60>3mm鋁合金管(其導(dǎo)熱系數(shù)可取為45W/(mC)),外包一層厚30mm石棉，之外再包一層厚30mm的軟木，石棉和軟木的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.16W/(m?℃)和0.04W/(m-C)。計(jì)算下列問(wèn)題：(1)已知管內(nèi)壁溫度為-110C,軟木外側(cè)溫度為10C,求每米管長(zhǎng)損失的冷量。(2)若將兩保溫材料位置互換，互換后假設(shè)石棉外側(cè)溫度仍為C,則此時(shí)每米管長(zhǎng)的冷量損失又為多少？由此得出什么結(jié)論？試推導(dǎo)出空心球壁導(dǎo)熱方程式，由此計(jì)算下列問(wèn)題:有一鋼制球罐，內(nèi)裝液體。球罐內(nèi)徑為2m,壁厚10mm,在球罐外表面另有一層厚度為20mm的氧化鎂保溫層(氧化鎂的導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(mCJ)。已知鋼罐內(nèi)壁溫度為50C,保溫層外表面溫度為20C,試求單位時(shí)間的熱量損失。傳熱基本方程有關(guān)計(jì)算一換熱器，在①25>2.5mm管外用水蒸汽加熱管內(nèi)的原油。已知管外蒸汽冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)ao=i04w/(m2-C),管內(nèi)原油的對(duì)流傳熱系數(shù)G=103W/(m2?℃),管內(nèi)污垢熱阻Rsi=1.5M0-32一.m-C/W,管外污垢熱阻及管壁熱阻可忽略不計(jì)，試求以外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)及各部分熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)。4.8列管換熱器中的列管尺寸為①38>2.5mm,材質(zhì)為鋼管。管外為蒸汽冷凝，0o=105W/(m2?℃),管內(nèi)空氣被加熱，歸35W/(m2：C)。現(xiàn)采用下述三種方式來(lái)提高K值：(1)%增加一倍；(2)%增加一倍；(3)鋼管換成銅管。試通過(guò)計(jì)算分析那種方式效果最好？并說(shuō)明為什么？已知鋼、銅的導(dǎo)熱系數(shù)分別為入鋼=45W/(m-C),入銅=383W/(m「C)。在一列管換熱器中，用初溫為30C的原油將重油由180C冷卻至120C。已知重油和原油的質(zhì)量流量分別為Wh=104kg/h,Wc=1.4沖04kg/h;比熱分別為Cph=2.2kJ/(kgC),Cpc=1.9kJ/(kgC)。總傳熱系數(shù)K=116W/(m2：C)。試分別計(jì)算逆流和并流時(shí)換熱器所需的傳熱面積。在傳熱面積為50m2的換熱器中，用溫度為20C,流量為33000kg/h的冷卻水冷卻進(jìn)口溫度為110C的醋酸，水的平均比熱為4200kJ/(kgC),兩流體逆流流動(dòng)。換熱器剛投入使用時(shí)，冷卻水和醋酸的出口溫度分別為45c和40C,運(yùn)轉(zhuǎn)半年后，冷卻水出口溫度降至38C,試求此換熱器總的污垢熱阻為多少？管壁熱阻可忽略不計(jì)。一換熱器用于熱柴油加熱原油，柴油和原油的進(jìn)口溫度分別為243C和128Co已知逆流操作時(shí)，柴油出口溫度為155C,原油出口溫度為162C,試求其平均溫差。若柴油和原油的進(jìn)口溫度不變，它們的流量和換熱器的總傳熱系數(shù)亦與逆流時(shí)相同，若采用并流，此時(shí)平均溫差又為多少？為測(cè)定套管式甲苯冷卻器的傳熱系數(shù)，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：傳熱面積A=2.8m2,甲苯的流量Wh=2000kg/h,由80C冷卻到40C,甲苯的平均比熱Cph=1.84kJ/(kg℃)。?冷卻水從20C升高到30C,兩流體呈逆流流動(dòng)，求所測(cè)得的傳熱系數(shù)K為多少？若水的比熱Cpc=4.187kJ/kgC,問(wèn)水的流量為多少？在套管換熱器中，用冷水冷凝苯蒸汽，冷水在管內(nèi)作湍流流動(dòng)。欲通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定苯蒸汽在管外冷凝時(shí)的傳熱系數(shù)及水在管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)，設(shè)苯的冷凝液在蒸汽的飽和溫度下排出。試問(wèn)：(1)需要哪些測(cè)定儀器？(2)需要測(cè)定哪些數(shù)據(jù)？(3)寫出求得“親、a水的步驟，并注明計(jì)算式中各符號(hào)的意義及單位。注：/為苯蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)，a水為管壁向水的對(duì)流傳熱系數(shù)。管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算、湍流水以1m/s的流速在長(zhǎng)3m的①25>2.5mm管內(nèi)由20C加熱至40C,試求水與管壁之間的對(duì)流傳熱系數(shù)。若管內(nèi)換以流速為10m/s的空氣，其它條件相同，此時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)又為多少？已知30c下，水的比熱4.174kJ/(kgC),導(dǎo)熱系數(shù)0.617W/(mC),黏度80.07M0-5NS/m：密度995.7kg/m3;空氣的比熱1.005kJ/(kgC),導(dǎo)熱系數(shù)0.02675W/(mC),黏度1.86M0-5PaS,密度1.165kg/m3。某廠精微塔頂冷凝器，采用列管式換熱器，有①25X2.5mm管子60根，管長(zhǎng)2m,塔頂蒸汽走管間，冷凝水走管內(nèi)，其流速為1.2m/s,進(jìn)出口溫度分別為20C和60C。已知水的比熱3kJ/(kgC)-,導(dǎo)熱系數(shù)0.634W/(mG),黏度0.656cP,密度992.2kg/m。求：(1)管內(nèi)水的對(duì)流傳熱系數(shù)；(2)如總管數(shù)改為50根，仍保持換熱器的傳熱面積不變(管長(zhǎng)增加)，水量及水進(jìn)口溫度不變，此時(shí)管內(nèi)水的對(duì)流傳熱系數(shù)又為多少？一套管換熱器，由(M8X3mm和①25X2.5mm的鋼管組成，兩種流體在內(nèi)管和環(huán)隙流過(guò)，分別測(cè)得對(duì)流傳熱系數(shù)為出和Q若兩流體的流量保持不變，并忽略出口溫度變化對(duì)物性所產(chǎn)生的影響。求：將內(nèi)管改為①32X2.5mm后，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)有何變化？(假設(shè)流動(dòng)狀態(tài)皆為湍流)強(qiáng)制層流傳熱系數(shù)的計(jì)算油在管式爐的對(duì)流段①89X6mm管內(nèi)以0.5m/s的流速被加熱，管長(zhǎng)為6m。已知管內(nèi)壁溫度為150C,原油的平均溫度為40C,此時(shí)油的密度為850kg/m3,比熱為2kJ/(kgG),導(dǎo)熱系數(shù)為0.13W/(m?℃),黏度為26cP,體積膨脹系數(shù)為0.013[1/C],又原油在150C時(shí)的黏度為3cP。試求原油在管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)為多少？過(guò)渡流、套管環(huán)隙對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算98%的硫酸以0.7m/s的速度在套管換熱器的環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)，硫酸的平均溫度為70C,內(nèi)管外壁的平均溫度為60C。換熱器內(nèi)管直徑①25X2.5mm,外管直徑為①51X3mm,試求環(huán)隙流體的對(duì)流傳熱系數(shù)和熱通量。硫酸的比熱Cp=1.58kJ/(kgC)；導(dǎo)熱系數(shù)入=0.36W/(mC),黏度=6.4cP運(yùn)動(dòng)黏度pw=7.6cP,密度p=1836kg/r3i。彎管中對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算氨溶液在由四根(M5>3.5mm鋼管并聯(lián)而成的蛇管冷卻器中由32c冷卻至8C,蛇管的平均曲率半徑為0.285m,已知銅氨溶液的流量為2.7m3/h,黏度為2.210-3Pas,密度為1200kg/m3,其它物性常數(shù)可按水的0.9倍來(lái)取，試求銅氨溶液的對(duì)流傳熱系數(shù)。注：20C,水的比熱Cp=4.183kJ/(kgG),導(dǎo)熱系數(shù)入=0.5989W/(m。)。套管環(huán)隙對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算一套管換熱器，內(nèi)管為①38>2.5mm,外管為①57刈mm,甲苯在其環(huán)隙由72c冷卻至38C,已知甲苯的流量為2730kg/h,試求甲苯的對(duì)流傳熱系數(shù)。已知甲苯的比熱Cp=1.84kJ/(kgE),導(dǎo)熱系數(shù)入=0.128W/(mC),黏度尸0.38Xl3)Pas,密度p=835kg/m。管外對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算1atm甲烷以10m/s流速在列管換熱器殼程作軸向流動(dòng)，甲烷由120C冷卻到30C。已知該換熱器共有①25X2.5mm管86根，殼徑為400mm。求甲烷氣體的對(duì)流傳熱系數(shù)。注：75c甲烷的比熱2.43kJ/(kgC),導(dǎo)熱系數(shù)0.0399W/(m-℃),黏度0.018cP。接觸氧化法生產(chǎn)硫酸過(guò)程中，用反應(yīng)后高溫的SO3混合氣預(yù)熱反應(yīng)前氣體，常壓SO3混合氣在一由①380mm鋼管組成、殼程裝有圓缺擋板的列管換熱器殼程流過(guò)。已知管子成三角形排列，中心距為51mm,擋板間距為1.45m,換熱器殼徑D=2800mm。SO3混合氣的流量為4X104m3/h,其平均溫度為145Co其物性可近似按同溫度下的空氣查取，試求混合氣對(duì)流傳熱系數(shù)(考慮部分流體在擋板與殼體之間短路，取系數(shù)為0.8)。注：空氣的比熱Cp=1.014kJ/(kgC),導(dǎo)熱系數(shù)入=0.0524W/(m-C),黏度科23910-5NS/m2,密度p=0.845kg/m3。自然對(duì)流的計(jì)算油廠用海水冷卻常壓塔引出的柴油儲(chǔ)分，冷卻器為①114漏mm鋼管組成的管，水平浸沒(méi)在一很大的海水箱中，海水的物性可近似按同溫度下的水查取。海水由箱下部引入，上部溢出，通過(guò)時(shí)的流速很小，設(shè)海水的平士勻溫度為42.5C,鋼管外壁溫度為56C,試求海水的對(duì)流傳熱系數(shù)。已知水的比熱Cp=4.174kJ/(kg℃),導(dǎo)熱系數(shù)入=0.663W/(m-C),黏度科=05565Nls/m2,密度p=?8.4kg/m3,體積膨脹系數(shù)3=4.45xf0[1/C]。傳熱效率與傳熱單元數(shù)換熱器中，用80C的水將某流體由25c預(yù)熱至48C,已知水的出口溫度為35C,試求該換熱器的效率。一傳熱面積為10m2的逆流換熱器，用流量為0.9kg/s的油將0.6kg/s的水加熱，已知油的比熱為2.1kJ/(kgC),水和油的進(jìn)口溫度分別為35C和175C,該換熱器的傳熱系數(shù)為425W/(m2?℃),試求此換熱器的效率。又若水量增加20%,傳熱系數(shù)可近似不變，此時(shí)水的出口溫度為多少？一套管換熱器，內(nèi)管為①19>3mm,管長(zhǎng)為2m,環(huán)隙的油與管內(nèi)的水流向相反，油的流量為270kg/h,進(jìn)口溫度為100C,水的流量為360kg/h,入口溫度為10C,油和水的比熱分別為1.88kJ/(kg€)和4.18kJ/(kg6),且已知以管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K=374W/(m2；C),試求油和水的出口溫度為多少？有一套管換熱器，冷熱流體進(jìn)口溫度分別為40C和100C,已知并流操作時(shí)，冷流體出口溫度為60C,熱流體出口溫度為80C,試問(wèn)逆流操作時(shí)，冷熱流體出口溫度為多少？設(shè)K

為定值。傳熱綜合題一套管換熱器中，用水蒸汽加熱空氣，已知空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為40W/(m2-C),蒸汽冷凝側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為5000W/(m2.c),現(xiàn)欲提高此傳熱過(guò)程的總傳熱系數(shù)，應(yīng)從何著手解決？試用具體數(shù)據(jù)說(shuō)明理由。(注：管壁熱阻及污垢熱阻可忽略)觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫SO3混合氣預(yù)熱原料氣(SO2及空氣混合物)，已知：列管換熱器的傳熱面積為90m2,原料氣入口溫度ti=300C,出口溫度t2=430C。SO3混合氣入口溫度Ti=560C,兩種流體的流量均為10000kg/h,熱損失為原料氣所得熱量的6%,設(shè)兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/(kgC),且兩流體可近似作為逆流處理。求：SO3混合氣的出口溫度T2；(2)傳熱系數(shù)K為多少。列管換熱器，管間通飽和水蒸汽，可將一定流量作湍流流動(dòng)的空氣加熱至指定溫度，若須進(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)、管數(shù)、流態(tài)及其它條件均不變)你認(rèn)為此措施是否可行，并說(shuō)明理由。△tm的數(shù)學(xué)表達(dá)式:傳熱面積傳熱面枳溫度ti△tm的數(shù)學(xué)表達(dá)式:傳熱面積傳熱面枳溫度ti傳熱面積題4.31附圖內(nèi)管為①189M0mm的套管換熱器中，將流量為3500kg/h的某液態(tài)煌從100c冷卻到60C,其平均比熱Cp爆=2.38kJ/(kgE),環(huán)隙走冷卻水，其進(jìn)出口溫度分別為40c和50C,平均比熱Cp水=4.17kJ/(kgG),基于傳熱管外表面積的總傳熱系數(shù)Ko=2000W/(m2-C),設(shè)其值恒定，忽略熱損失。試求：(1)冷卻水用量；(2)分別計(jì)算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及所需管長(zhǎng)。廠一單管程單殼程列管換熱器，列管規(guī)格為①25>2.5mm,管長(zhǎng)6m,管數(shù)501根，管程走熱氣體，流量為5000kg/h,平均比熱3.04kJ/(kgC),進(jìn)口溫度500C；殼程走冷氣體，流量為4000kg/h,平均比熱3.14kJ/(kgC),進(jìn)口溫度30C。(1)逆流操作時(shí)，測(cè)得熱氣體的出口溫度為200C,求總傳熱系數(shù)K為多少W/(m2：C)；(2)如采用并流操作，熱氣體的出口溫度有無(wú)可能降為200C?為什么？一列管換熱器內(nèi)，用110C的飽和水蒸汽加熱管內(nèi)的湍流流動(dòng)的空氣，使其從30C升至45C,若將空氣的流量增加一倍而入口溫度不變，試求加熱蒸汽量為原用量的倍數(shù)。忽略管壁熱阻、垢層熱阻和熱損失，并忽略因空氣出口溫度變化所引起的物性變化。120c的飽和水蒸汽將流量為36m3/h的某稀溶液在雙程列管換熱器中從80C加熱至95C。若每程有直徑為①25X2.5mm的管子30根，且以管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K=2800W/(m2-C)o蒸汽側(cè)污垢熱阻和管壁熱阻可忽略不計(jì)，試求：(1)換熱器所需的管長(zhǎng)；2(2)當(dāng)操作一年后，由于污垢累積，溶液側(cè)的污垢系數(shù)為0.00009m-C/W,若維持溶液的原流量及進(jìn)口溫度不變，其出口溫度為多少？又若必須保證溶液原出口溫度，可以采取什么措施？注：溶液的密度及比熱與水近似：p=100(kg/m3;Cp=4.2kJ/(kgC)?一傳熱面積為3m2,由①25X2.5mm管子組成的單程列管式換熱器，用初溫為10c的水將機(jī)油由200c冷卻至100C,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1000kg/h和1200kg/h,其比熱分別為4.187kJ/(kgC)和2.0kJ/(kgC)；水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為2000W/(m2；C)和250W/(m2?℃),兩流體呈逆流流動(dòng)，忽略管壁和污垢熱阻。(1)計(jì)算說(shuō)明該換熱器是否合用？(2)夏天當(dāng)水的初溫達(dá)到30C,而油的流量及冷卻程度不變時(shí)，該換熱器是否合用？如何解決？(假設(shè)傳熱系數(shù)不變)一定流量的空氣在蒸汽加熱器中從20c加熱到80C,空氣在管內(nèi)呈湍流流動(dòng)。壓強(qiáng)為1.724kgf/cm2的飽和水蒸汽在管外冷凝。現(xiàn)生產(chǎn)要求空氣流量增加20%,而空氣進(jìn)口溫度不變,試問(wèn)采取何種措施才能完成任務(wù)？作出定量計(jì)算。假設(shè)管壁和污垢熱阻忽略不計(jì)。注：1.724kgf/cm2壓強(qiáng)下的飽和水蒸汽的飽和溫度為115C。廠用套管換熱器每小時(shí)冷凝2000kg的甲苯蒸汽，冷凝溫度為110C,潛熱為360kJ/kg,甲苯蒸汽冷凝傳熱系數(shù)”為10000W/(m2；C)。冷卻水于15C,以4500kg/h的流量進(jìn)入①57刈.5mm的管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為1500W/(m2；C)。管壁熱阻和污垢熱阻忽略不計(jì)，水的比熱為4.18kJ/(kgC)；試求：(1)該換熱器傳熱面積A為多少？(2)若夏天冷卻水進(jìn)口溫度升至20C,操作時(shí)將冷卻水量加大一倍，原換熱器能否完成任務(wù)？一單殼程單管程列管換熱器，由多根①25X2.5mm的鋼管組成管束，管程走某有機(jī)溶液，流速為0.5m/s,流量為15T/h,比熱為1.76kJ/(kgC),密度為858kg/m3,溫度由20c加熱至50C。殼程為130C的飽和水蒸汽冷凝，管程、殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為700W/(m2?℃)和10000W/(m2?℃),鋼導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m2：C),垢層熱阻忽略不計(jì)。求：(1)總傳熱系數(shù)；(2)管子根數(shù)和管長(zhǎng)；(3)在冷流體溫度不變的情況下，若要提高此設(shè)備的傳熱速率，你認(rèn)為要用什么措施?一蒸汽管，尺寸為①50X2.5mm,外包有兩層絕熱材料，每一層厚度都是2.5mm,現(xiàn)有兩種保溫方法，見(jiàn)圖(1)和(2),已知％=5入1,請(qǐng)定量判斷這兩種方法中哪一種方法絕熱情況較好(蒸汽管本身的熱阻可以忽略不計(jì))(1)(2)習(xí)題4.40附圖研究污垢對(duì)傳熱的影響時(shí)，采用①28X1mm之銅管，水在管內(nèi)流動(dòng)，水蒸汽在管外冷凝,傳熱系數(shù)K在很寬的水的流速范圍內(nèi)，對(duì)清潔管和污垢管可用如下方程表示：清潔管：1/K=0.00020+1/(500u0.8);污垢管：1/K=0.00070+1/(500u0.8)式中：K為傳熱系數(shù)，kcal/(m2hC),u為水的流速，m/s;a=U0.8)為水的對(duì)流傳熱系數(shù),kcal/(m2hC)試求污垢熱阻和蒸汽冷凝傳熱系數(shù)。已知：銅的導(dǎo)熱系數(shù)入=330ccal/(mh-C)斷下列說(shuō)法是否妥當(dāng)，如不妥，請(qǐng)寫出正確說(shuō)法(1)蒸汽在管外冷凝時(shí)，冷凝負(fù)荷越大，冷凝傳熱系數(shù)越高”；(2)用飽和蒸汽加熱容器內(nèi)的液體，使之沸騰時(shí)，飽和蒸汽的壓力越高，越有利于強(qiáng)化傳熱”。廠加熱爐為一內(nèi)襯耐火磚的鋼制圓筒，筒外覆蓋一層絕熱材料，如圖所示。若鋼板的允許工作溫度不超過(guò)450C,已知外界大氣溫度：夏季為40C,冬季為-10C,大氣一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)a外=10W/(m2k);爐內(nèi)為熱氣體流動(dòng)，最高溫度為600C,內(nèi)側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a內(nèi)=100W/(m2k),爐內(nèi)流道截面直徑為1.5m。(1)爐壁各層布置是否合理？(用數(shù)字說(shuō)明)(2)若要改善鋼爐壁的工作條件，從理論上你認(rèn)為可采取什么措施？(定性說(shuō)明)各層材料的厚度與導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)如下:W/m2km3=0.380.25題4.43附圖題4.45附圖有一熱物料，其流量為1000kg/h，比熱Cpi=2.1kJ/(kgC),?在換熱器中與冷流體逆流換熱，溫度從149c冷卻至66C。冷卻劑為水，溫度為15C,流量為2000kg/h,比熱Cp2=4.18kJ/(kgC),換熱器總傳熱系數(shù)K=567W/(m2：C)。如今換用10C水作為冷卻劑，則料液出口溫度為多少？若生產(chǎn)上需維持熱流體原出口溫度為66C,而水流量不變，換熱器是否滿足需要？A、B兩臺(tái)換熱器組成的換熱系統(tǒng)中，冷熱流體的流向相反，流量相等，如圖所示。已知A、B兩臺(tái)換熱器的傳熱面積、傳熱系數(shù)均相等，冷流體流量等量分配，Ti=150C,T2=40C、t1=30C、t2=90℃o試求溫度T、ta、tb的值分別為多少？套管換熱器，內(nèi)管為①19>2mm,流向安排如圖(a)所示。已知Wh=Wc=1000kg/h,Ti=100C,T2=80C,t1=20C,Cph=2kJ/(kgC),Cpc=1kJ/(kgC),管內(nèi)a=2000W/(m2-C),環(huán)隙廿3000W/(m2：C)。若再增加一臺(tái)完全相同的換熱器按圖b的流程操作，且Wh,Wc,Ti,t1均不變，此時(shí)t2為多少？忽略管壁和污垢熱阻。11,⑻(b)題4.46附圖擬在單程逆流列管換熱器中用35c的冷水將流量為1kg/s、溫度為150c的熱油冷卻至65C,油走管內(nèi)，軟水走殼程，水的出口溫度為75C,已知油與水均處在湍流，并知此條件下對(duì)流傳熱系數(shù)分別為：水2000W/(m2c),油1000W/(m2C),油的平均比熱為4kJ/(kgC)，水的平均比熱為4.18kJ/(kgC?),若換熱器傳熱面積為11m2,熱損失、垢層及管壁熱阻均可不計(jì)，忽略內(nèi)外表面積的不同。求：(1)該換熱器是否可用？(按平壁估算)(2)若油的流量增至1.2kg/s,其他條件均不變(水的流量及進(jìn)口溫度不變)，僅將管內(nèi)流程改為雙程，并知雙程時(shí)溫差校正系數(shù)①行為0.86,該換熱器能否合用？有一列管式換熱器，裝有①25X2.5mm鋼管300根，管長(zhǎng)為2m。要求將質(zhì)量流量為8000kg/h的常壓空氣于管程由20c加熱到85C,選用108c飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)為104W/(m2；C),管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略不計(jì)，而且不計(jì)熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數(shù)為Cp=lkJ/(kgC),入=2.85x-21W/(m?℃),科=1.98x-IPa.S,Pr=0.7。試求：(1)空氣在管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)；(2)求換熱器的傳熱系數(shù)(以管子外表面為基準(zhǔn))；(3)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該換熱器能否滿足需要；(4)計(jì)算說(shuō)明管壁接近于哪一側(cè)的流體溫度。某列管換熱器用109c的飽和水蒸汽加熱管內(nèi)空氣，使它由20C升至80C,現(xiàn)空氣流量須增加一倍，問(wèn)在傳熱面積和空氣進(jìn)、出口溫度不變情況下，加熱蒸汽溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌?？有一套管式換熱器，內(nèi)管為①180M0mm的鋼管，用水冷卻原油，采用逆流操作，水在內(nèi)管中流動(dòng)，冷卻水的進(jìn)口溫度為15C,出口溫度為55Co原油在環(huán)隙中流動(dòng)，流量為500kg/h,其平均比熱為3.35kJ/(kgC)；要求從90C冷卻至40C。已知水側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1000W/(m2?℃),油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為299W/(m2：C)(忽略管壁及污垢熱阻)試求：(1)總傳熱系數(shù)(以管子外表面為基準(zhǔn))；(2)套管換熱器的有效長(zhǎng)度；(3)所需冷卻水用量(水的比熱取4.18kJ/(kgC)；忽略熱損失)；(4)在操作中因氣溫升高，冷卻水進(jìn)口溫度變?yōu)?0C,問(wèn)此時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么情況？若仍維持原生產(chǎn)任務(wù)，應(yīng)采取什么措施？說(shuō)明理由，并計(jì)算之。(設(shè)變化后的總傳熱系數(shù)K=2552

W/(m-C))o熱輻射兩塊相互平行的長(zhǎng)方形黑體平板，其尺寸為1X2m2,間距為1m,若兩平板的表面溫度分別為727c及227C,試計(jì)算兩平板間的輻射傳熱量。在一鋼管中心裝有熱電偶測(cè)量管內(nèi)空氣白勺溫度,設(shè)熱電偶的溫度讀數(shù)為300C,熱電偶的黑度為0.8,空氣與熱電偶之間的對(duì)流傳熱系數(shù)為25W/(m2；C),鋼管內(nèi)壁溫度為250C,試求由于熱電偶與管壁之間的輻射傳熱而引起的測(cè)溫誤差，并提出減少誤差的措施。兩極大平行平面進(jìn)行輻射傳熱，已知￡1=0.3,2=0.8,若在兩平面間放置一塊極大的拋光鋁遮熱板3=0.04,試計(jì)算傳熱量減少的百分?jǐn)?shù)。對(duì)流輻射聯(lián)合傳熱計(jì)算平均溫度為150c的機(jī)油在①108>6mm鋼管中流動(dòng)，大氣溫度為10C,設(shè)油對(duì)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)為350W/(m2；C),管壁熱阻和污垢熱阻可忽略不計(jì)，試求此時(shí)每米管長(zhǎng)的熱損失，又若管外包一層厚為20mm,導(dǎo)熱系數(shù)入為0.058W/(m?℃)的玻璃布，熱損失減為多少？傳熱設(shè)備用175C,流量為360kg/h的油，將300kg/h的水由25c加熱至90C,已知油、水的比熱分別為2.1kJ/(kg℃?)、4.18kJ/(kgC)。今有兩個(gè)換熱器，傳熱面積均為0.8m2：換熱器1,Ki=500W/(m2-C),單殼程，單管程；換熱器2,K2=652W/(m2；C),單殼程，雙管程。為了保證所需的傳熱量應(yīng)選用那一個(gè)換熱器？在下列三個(gè)換熱器中，每小時(shí)將29400kg的某種溶液從20C加熱到50C。溶液在管內(nèi)流動(dòng)。加熱介質(zhì)的進(jìn)口溫度為100C,出口溫度為60C；試求下面三種情況下的平均溫差。(1)殼方與管方均為單程換熱器，逆流操作；(2)殼方為單程，管方為四程；(3)殼方為二程，管方為四程。在一套管換熱器中，用冷卻水將1.25kg/s的苯由350K冷卻至300K,冷卻水在①252.5mm的管中流過(guò)，其進(jìn)出口溫度分別為290K和320Ko已知水和苯的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kW/(m2K)和1.7kW/(m2K),比熱分別為4.18kJ/(kgK)和1.9kJ/(kgK),管材的導(dǎo)熱系數(shù)人二45W/(mK),兩側(cè)的污垢熱阻可忽略不計(jì)，試求所需的管長(zhǎng)和冷卻水消耗量。一套管換熱器用飽和水蒸汽將管內(nèi)作湍流流動(dòng)的空氣加熱，設(shè)此時(shí)總的傳熱系數(shù)近似等于空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。今要求空氣量增加一倍，而空氣進(jìn)出口溫度仍然不變，問(wèn)該換熱器長(zhǎng)度應(yīng)增加百分之幾？在逆流換熱器中用水冷卻油，水進(jìn)出口溫度分別為15c和40C,油的進(jìn)出口溫度分別為150C和100C。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80C,設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長(zhǎng)為1m,試求將此換熱器的管長(zhǎng)增至多少米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。在單程列管換熱器中，每小時(shí)將4000kg的空氣從20c加熱到80C,空氣在鋼質(zhì)列管內(nèi)做湍流流動(dòng)，管外用100c的飽和蒸汽加熱，冷凝液在飽和溫度下排出，列管總數(shù)為100根,規(guī)格為①50X2mm,管長(zhǎng)為3m,已知空氣的比熱容為1kJ/(kgG)。(1)求總傳熱系數(shù)；(2)現(xiàn)因空氣流量增大一倍，要設(shè)計(jì)一臺(tái)新的列管換熱器，管數(shù)比原來(lái)增加一倍，管徑縮小一倍，其它條件不變，試求新設(shè)計(jì)的換熱器每根管的長(zhǎng)度(管壁、污垢和蒸氣冷凝熱阻可忽略不計(jì))。用一單程列管式換熱器將46C的CS2飽和蒸汽冷凝后再冷卻至10C。CS2走殼程，流量為250kg/h,又其冷凝潛熱為355kJ/kg。液相CS2比熱為1.05kJ/(kgC),冷卻水走管程，與CS2呈逆流流動(dòng)，其進(jìn)、出口溫度分別為5C和30Co換熱器中有①25X2.5mm管30根，管長(zhǎng)3m,設(shè)此換熱器中，CS2蒸汽冷凝和液體冷卻時(shí)的總傳熱系數(shù)分別為200W/(m2.C)和100W/(m2；C)(均以管外表面為基準(zhǔn))，問(wèn)此換熱器的傳熱面積能否滿足要求？思考題填空、選擇、判斷與簡(jiǎn)答(1)紅磚的黑度為0.93,當(dāng)其表面溫度為300C時(shí)，紅磚的發(fā)射能力為。(A)5683.4W/m2(B)916.7W/m2(2)有一套管換熱器環(huán)隙有119.6C蒸汽冷凝，管內(nèi)空氣從20C被加熱到50C,管壁溫度應(yīng)接近。(A)35C(B)119.6C(C)77.3C(3)已知在溫度T時(shí)耐火科的發(fā)射能力(輻射能力)大于銅的發(fā)射能力，則銅的黑度為,耐火醇的黑度為。(A)0.6(B)0.9(C)1(4)在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷是否合理：甲：換熱管的壁溫將接近加熱蒸汽溫度；乙：換熱器總傳熱系數(shù)K將接近空氣側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。(A)甲乙均合理(B)甲乙均無(wú)理(C)甲合理，乙無(wú)理(D)乙合理，甲無(wú)理(5)已知當(dāng)溫度為T時(shí)，耐火科的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度耐火醇的黑度。(A)大于(B)等于(C)不能確定是否大于(D)小于(6)在一列管式加熱器中，殼程為飽和水蒸汽以加熱管程中的空氣。若空氣流量增大10%,為保證空氣出口溫度不變，可采用的辦法是。(A)殼程加折流擋板，增大殼程a值；(B)將原先的并流改為逆流流動(dòng)以增大Atm;(C)開(kāi)大蒸汽進(jìn)口閥門以便增大水蒸汽流量；(D)開(kāi)大蒸汽進(jìn)口閥門以便提高加熱蒸汽壓力。(7)某列管換熱器，管間為飽和水蒸汽冷凝，若飽和蒸汽溫度與壁溫之差增加一倍時(shí)，傳熱速率將增加為原來(lái)的。(A)2-1/4倍(B)23/4倍(C)21/4倍(D)21/3倍(8)列管換熱器中用水使46c的CS2飽和蒸汽冷凝，則CS2飽和蒸汽應(yīng)通過(guò)。(A)管程(B)殼程(C)管程或殼程均可(9)在兩灰體間進(jìn)行輻射傳熱，兩灰體的溫度相差50C,現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各升高100C,則此時(shí)的輻射傳熱量與原來(lái)的輻射傳熱量相比，應(yīng)該。(A)增大(B)變小(C)不變(10)利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度Ti、T2及流量Wh不變。今因冷卻水進(jìn)口溫度t1增高，為保證完成任務(wù)，提高冷卻水流量Wc,其結(jié)果：(A)K增大，Atm不變；(B)Q不變，Atm下降，K增大；(C)Q不變，K增大，Atm不確定；(D)Q增大，Atm下降。(11)厚度不同的三種材料，構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3,導(dǎo)熱系數(shù)》<R<k。在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，各層的熱阻Ri―R2—R3；各層導(dǎo)熱速率Qi—Q2一Q3。(12)兩固體間的輻射傳熱速率公式為。(13)液體沸騰根據(jù)溫度差大小可分為、、三個(gè)階段，實(shí)際操作應(yīng)控制在階段。(14)將單程逆流列管式換熱器改為雙程的作用是，但這將使減小，增大。(15)影響兩固體表面間輻射傳熱量大小的因素主要有、、。(16)列管換熱器中，殼內(nèi)折流擋板主要采用型和型；提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的主要方法是：、、。(17)舉出五種間壁式換熱器、、、、。(18)判斷下面的說(shuō)法中哪一種是錯(cuò)誤的:(A)在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；(B)在同一溫度下，物體的吸收率A與黑度e在數(shù)值上相等，因此，吸收率A與黑度e的物理意義相同；(C)黑度越大的物體吸收輻射的能力越強(qiáng)；(D)黑度反映了實(shí)際物體接近黑體的程度。(19)判斷下面的說(shuō)法中哪一種是錯(cuò)誤的:當(dāng)換熱器中冷熱流體的進(jìn)出口溫度一定時(shí)，(A)逆流時(shí)的一定大于并流、錯(cuò)流或折流時(shí)的△＞；t.(B)采用逆流操作時(shí)可以節(jié)省熱流體(或冷流體)的用量；TOC\o"1-5"\h\z(C)采用逆流操作時(shí)可以減少所需的傳熱面積；*'(D)溫度差校正系數(shù)Ba的大小反映了流體傳熱過(guò)程接近逆卜流的程度。'(20)有一單層平壁如圖所示。已知材料的導(dǎo)熱系數(shù)入為常數(shù)，從左等溫面t1至右等溫面t2的穩(wěn)定導(dǎo)熱熱流量為q,則平壁內(nèi)的溫度分布『xi'*x表達(dá)式為：。題4.62(20)附圖(21)蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)”較大其原因是：。(22)兩流體通過(guò)間壁換熱器逆流換熱，冷流體從20c被加熱到50C,熱流體從100C被冷卻到70C;則改為并流換熱時(shí)，冷熱流體的初始溫度不變，冷流體的出口溫度t2=；熱流體的出口溫度T2=。(23)飽和蒸汽在單根水平管外膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)公式：(24)浮頭式或帶膨脹節(jié)式的換熱器適用于和的溫差很大的場(chǎng)合；翅片管換熱器安裝翅片的目的是：、。(25)哪些對(duì)流傳熱系數(shù)與壁溫有關(guān)？請(qǐng)任舉出其中四種不必寫出其a計(jì)算公式)。(26)換熱器中，熱流體由200c冷去感IJ140C,冷流體由20c升高到35C,則換熱器的傳熱效率為。(27)計(jì)算冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)時(shí)，關(guān)聯(lián)式中的At項(xiàng)表示,蒸汽冷凝潛熱按溫度取，其余物性數(shù)據(jù)按取。(28)估計(jì)列管式換熱器中金屬管壁的溫度tw。殼程為0.1MP的飽和水蒸氣冷凝，(A)管程是平均溫度為40C的空氣，tw=約為;(B)管程是平均溫度為40C的水，水的對(duì)流傳熱系數(shù)為2000W/m2C,換熱器的總傳熱系數(shù)為1600W/m2C,tw約為。(29)在設(shè)計(jì)時(shí)，欲增大一臥式冷凝器的傳熱面積，從有利于傳熱的角度看，宜采取的措施為,因?yàn)椤?30)液體沸騰傳熱根據(jù)溫度差大小可分為、和三個(gè)階段，為了獲得較高的傳熱速率，壁溫與溶液沸點(diǎn)之差A(yù)t應(yīng)取。(31)通過(guò)一換熱器用飽和水蒸氣加熱水，可使水的溫度由20c升高至80C,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水的出口溫度降低了，水的初溫和水量均無(wú)變化，引起問(wèn)題的可能原因是：。(32)管內(nèi)湍流傳熱，流體內(nèi)溫度梯度最大的部分是在,原因是;管內(nèi)對(duì)流傳熱，短管的對(duì)流傳熱系數(shù)比長(zhǎng)管,原因是。(33)在列管式換熱器中，蒸汽一般通入程、壓力高的物料則走程、腐蝕性介質(zhì)走程。(34)在蒸汽冷凝時(shí)，其冷凝液為層流流動(dòng)，若提高蒸汽冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)，可考慮采取哪些措施？(35)下列計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式各適用于什么情況之下？Nu=(AReAPrBGrnNu=(AReAPr(BNu=(APrBGrn(36)導(dǎo)熱系數(shù)入、對(duì)流傳熱系數(shù)”和總傳熱系數(shù)K的SI制單位為、和。(37)一般來(lái)說(shuō)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)非金屬固體的導(dǎo)熱系液體的導(dǎo)熱系數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。(><=)(38)穩(wěn)態(tài)一維溫度場(chǎng)(溫度只沿x方向變化)中的傅立葉定律表達(dá)式為。(39)熱阻(如導(dǎo)熱熱阻或?qū)α鱾鳠釤嶙?與傳熱面積(成正比、成反比、無(wú)關(guān))；單位面積熱阻的SI制單位為。(40)判斷下面的說(shuō)法中哪一種是正確的：(A)換熱管中管內(nèi)對(duì)流傳熱熱阻一定大于管外對(duì)流傳熱熱阻；(B)換熱管中管外對(duì)流傳熱系數(shù)一定小于總傳熱系數(shù)；(C)換熱管中管外對(duì)流傳熱熱阻一定大于總傳熱熱阻；(D)換熱管中管外對(duì)流傳熱系數(shù)一定大于總傳熱系數(shù)。(41)簡(jiǎn)述換熱器管內(nèi)流體流速大小的利弊。(42)在準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu=0.023Re°.8Prn中，流體被加熱時(shí)，n=;被冷卻時(shí)，n=。(43)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu=0.023Re0.8Prn的應(yīng)用范圍：Re、L/di、定性溫度、定性尺寸。(44)簡(jiǎn)述影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素。(45)簡(jiǎn)述影響冷凝傳熱的因素。(46)設(shè)計(jì)冷卻器選定冷劑之后要確定冷劑出口溫度t2,簡(jiǎn)述出口溫度t2高低的利弊。

四傳熱習(xí)題解答4.14.24.3解：4.14.24.3,、___2(1)q=(入/咐1七)=(0.57/0.5)(200-30)=194W/m換算成工程單位：q=194[J/(sm2)]3600(s/h)2.3910-4(kcal/J)=194X3600>2.3910-4=167kcal/(m2h)(2)求距離高溫側(cè)350mm處的溫度2q=(入2b(t1-t2)=(0.57/0.35)(200-t)=194W/mt=200-0.35194/0.57=81C(3)入=0.51+5X10tq=-入(dt/dx)b1t2_4Iqdx=t-(0.51+5X10t)dtqb1=0.51(t1-t2)+(5/2)10-4(t12-t22)q=[0.51(200-30)+2.51便4%2002-302)]/0.5=193W/m2解：(1)求絕熱磚層厚度穩(wěn)定時(shí)通過(guò)各層的導(dǎo)熱量相等，通過(guò)耐火磚層：一.一2q=Q/A=(t1-t2)/(b41)=(1000-940)/(0.23/1.05)=273.9W/m通過(guò)絕熱磚層：q=Q/A=(t2-t3)/(b2/2)b2=?2(t2-t3)/q=0.151(940-138)/273.9=0.442m(2)求普通科外側(cè)溫度t4q=Q/A=(t3-t4)/(b3/3)t4=t3-qb3/3=138-273.9024/0.93=67.3C解：通過(guò)各層的導(dǎo)熱量為q=(t1-t4)/(b1/1+b2/2+b3/3)=(1150-30)/(0.2/1.07+0.1/0.14+0.006/45)=1120/0.9013=1242.6W/m2計(jì)算得到的熱通量大于實(shí)測(cè)的熱損失，表明平壁層間接觸不良，有空氣層存在，產(chǎn)生附加熱阻，即：q'=1120/(0.9013+R附)=300W/m2___2一R附=1120/300-0.9013=2.83mC/W解：(1)求每米管的熱損失Q/L=2兀恤)/[(1/1)皿「2"1)+(1/2即(「3/「2)]=2X3.14K70-38)/[(1/0.07)ln(100/50)+(1/0.087)ln(125/100)]=66.5W/m(2)求A,B層界面溫度Q/L=2兀?-2)/[(1/1)皿「2/門)]=66.5W/mt2=ti-66.5/[(2娟從「2/門)]=170-66.5/[(23.14X0.07)ln(100/50)]=65.2C解：(1)求每米管的熱損失Q/L=2兀1-t4)/[(1/1)in(r2/r1)+(1/2)ln(r1色)+(1/3即仙/⑶]=2X3.14(-110-10)/[(1/45)ln(60/54)+(1/0.16)ln(120/60)+(1/0.04)ln(180/120)]=-52.1W/m(負(fù)號(hào)代表熱量由外向內(nèi)傳遞)(2)兩層保溫層互換，每米管長(zhǎng)損失的冷量Q/L=2兀1-t4)/((1/1)皿「2/門)+(1/2)ln(r1/r2)+(1/3加(「4-3))=2X3.14(-110-10)/((1/45)ln(60/54)+(1/0.04)ln(120/60)+(1/0.16)ln(180/120))=-37.95W/m結(jié)論：保溫效果好的材料包在里邊效果好。解：(1)設(shè)空心球內(nèi)半徑為「1,內(nèi)表面溫度t1，外半徑為上，外表面溫度為t2。首先推導(dǎo)球壁的導(dǎo)熱方程式：TOC\o"1-5"\h\z如圖所示112Q=-入Adt/dr二入4Tidt/dr-―/Q/dr/i=-4兀入/dt,得：Q=4tt入1(t2)/(1/r1-1/r2)(2)如球體外包一保溫層，則n產(chǎn)，Q=4tt(t-t3)/[(1/1)(1/r1-1/r2)+(1/2)(1/r2-1/r3)]/Q=4X3.14抬0-20)/[(1/45)(1/1-1/1.01)+(1/0.07)(1/1.01-1/1.03)]題4.6附圖=13739W解：以外表面為基準(zhǔn)，外徑do,外壁對(duì)流傳熱系數(shù)為附；內(nèi)徑di,管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)g:1/K=1/o+Rsi(do/di)+(1/i)(do/di)=1/104+1.5M0-3X(25/20)+(1/103)(25/20)=3.2310qm2C/WK=1/(3.231?-3)=310W/(m2C)管外對(duì)流傳熱阻力占總熱阻比例為：1/晨1/K=0.0001/(3.231&3)=3.1%管內(nèi)對(duì)流傳熱阻力占總熱阻比例為：(1/i*do/di):1/K=0.00125/(3.2310-3=38.7%管內(nèi)污垢熱阻占總熱阻比例為：Rsi(do/di):1/K=0.00188/(3.23103=58.2%解：以外表面為基準(zhǔn)的原K值計(jì)算：1/K=1/o+(b/入odm)+(1/i)(do/di)=1/10000+(0.0025/45)(38/35.5)+(1/35)(38/33)=0.0332m2：C/WK=30.12W/(m2C)oo增加一倍時(shí)1/K1=1/(2o)+(b/入o(dm+(1/i)(do/di)=1/20000+(0.0025/45)(38/35.5)+(1/35)(38/33)=0.0331m2：C/WK1=30.21W/(m2C)g增加一倍時(shí)1/K2=1/o+(b/入M/dm+[1/(2i月(do/di)=1/10000+(0.0025/45)(38/35.5)+(1/70)(38/33)=0.0166m2-CZWK2=60.2WZ(m2：C)(3)鋼管換成銅管1ZK3=1Zo+(bZ葡)(doZdm)+(1Zi)(doZdi)=1Z10000+(0.0025Z383)(38Z35.5)+(1Z35)(38Z33)=0.0331m2CZWK3=30.2WZ(m2?C)從計(jì)算看出：要增加K值，必須從減少最大熱阻一項(xiàng)入手，即減少管內(nèi)對(duì)流熱阻，其它措施收效甚微，所以增加g最有效。解：由熱量衡算求原油最終溫度WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)104X(2.2103)￥180-120)=1.4104X1.9103)?2-30)得t2=79.6C傳熱量Q=WhCph(T1-T2)=(104Z3600)(2.2103)>(180-120)=3.67105W(1)并流計(jì)算：重油：T1180Cf120CT2原油：t130Cf79.6Ct2△t1=T1-t1=180-30=150C;At2=T2-t2=120-79.6=40.4CAtm并=(At1-At2)Zln(△11ZAt2)=(150-40.4)Zln(150Z40.4)=83.7C所需傳熱面積A并=QZ(K\m并)=3.67M05Z(11683.7)=37.8m2(2)逆流計(jì)算：重油：T1180C.120CT2原油：t279.6C—30Ct1△t〔=T1-t2=180-79.6=100.4C;At2=T2-t1=120-30=90C△tm逆=(At1-At2)Zln(At1ZAt2)=(100.4-90)Zln(100.4Z90)=92C所需傳熱面積A逆=QZ(K△tm逆)=3.67M05Z(11692)=34.4m2解：Q=WcCpc(t2-t1)=KAAtm；TOC\o"1-5"\h\z△tm=(△t1-△t2)Zln(△t1Z△t2)=[(110-45)-(40-20)]Zln[(110-45)Z(40-20)]=38.2CK=WcCpc(t2-t1)Z(AAtm)=(33000Z3600)4200>(45-20)Z(50382)=504WZ(m2C)運(yùn)行初熱量衡算：WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)(1)半年后熱量衡算：WhCph(T1-T'2)=WcCpc(t'2-t1)(2)Z(2)有(T1-T2)Z(T1-T'2)=(t2-t1)Z(t'2-t1)(110-40)Z(110-T,2)=(45-20)Z(38-20)解得：T'2=59.6C半年后換熱器的平均溫差為：△t'm=(At'1-At'2)Zln(△t'1ZAt'2)=[(110-38)-(59.6-20)]Zln[(72)Z(39.6)]=54.1CK'=Q'Z(A△t'm)=WcCpc(t2-t1)Z(A△t'm)=(33000Z3600)4200>(38-20)Z(505鋼)=256.2WZ(m2c)1ZK=1Z1+1Z21/K'=1/1+1/2+RTOC\o"1-5"\h\z_.--32.兩式相減得R=1/K'-1/K=1/256.2-1/504=1.9210mC/W解：(1)求逆流操作平均溫差△tm逆=(△t1-△t2)/ln(△t1/At2)=[(243-162)-(155-128)]/ln[(243-162)/(155-128)]=49C(2)求并流操作時(shí)平均溫差Ti=243CfT2'=?t1=128Cft2'=?由熱量衡算：WhCph(T1-T'2)=KA[(T1-T'2)+(t'2-t1)]/ln[(T1-t1)/(T'2-t'2)](1)又：WhCph(T1-T'2)=WcCpc(t'2-t1)(2)將(t'2-t1)從(2)解出代入(1)式，等式兩邊消去(Ti-T'2)得到下式：ln[(T1-t1)/(T'2-t'2)]=[KA/(WhCph)][1+WhCph/(WcCpc)](3)對(duì)逆流操作，同理可推得下式：ln[(T1-t2)/(T2-t1)]=[KA/(WhCph)][1-WhCph/(WcCpc)](4)(3)/(4)得到：ln[(T1-t1)/(T'2-t'2)]/ln[(T1七)/(丁2七)]=[1+(WhCph)/(WcCpc)]/[1-(WhCph)/(WcCpc)](5)(WhCph)/(WcCpc)=(t2-t1)/(T1-T2)=(162-128)/(243-155)=0.386ln[(T1-t2)/(T2-t1)]=ln[(243-162)/(155-128)]=1.1代入(5),得到：T'2-t'2=9.6C(6)并流工況熱衡算：WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2'-t1)代入數(shù)值得到：t'2+0.386T'2=221.8C(7)(6)、(7)聯(lián)立求解得：T'2=167C,t'2=157.4C則并流平均溫差：△tm并=[(丁1-t1)-(T'2-t'2)]/ln[(T1-t1)/(T'2-t'2)]=[(243-128)-(167-157.4)]/ln(115/9.6)=42.5C解：(1)熱負(fù)荷Q=WhCph(T1-T2)=(2000/3600)1.84103X(80-40)=4.09104W△t1=80-30=50℃,△t2=40-20=20C△tm=(△t1-At2)/ln(△t1/At2)=(50-20)/ln(50/20)=32.7CK=Q/(A△tm)=4.09104/(2.832.7)=446.7W/(m2：C)Q=WcCpc(t2-t1);Wc=Q/[Cpc(t2-t1)]=4.09104/[4.187103X(30-20)]=0.977kg/s=3517kg/h解：(1)主要儀器：水銀溫度計(jì)，熱電偶溫度計(jì)，流量計(jì)。(2)溫度：苯蒸汽溫度T,[C];水進(jìn)、出口溫度t1,t2,[C];內(nèi)管內(nèi)、外表面平均溫度,即在內(nèi)管內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別測(cè)若干處的壁溫，然后取其平均值twm及Twm,[℃]。流量：水量W1,[kg/h];尺寸：內(nèi)管內(nèi)、外直徑及有效長(zhǎng)度，[m]0(3)計(jì)算步驟：Q=WcCpc(t2-ti)[W];Ao=TtdL[m2];Ai=TtdL[m2]&美=Q/[Ao(T-Twm)][W/(m2-C)]；a7K=Q/[Ai(twm-tm)][W/(m2-C)]解：(1)求水與管壁之間對(duì)流傳熱系數(shù)tm1=(20+40)/2=30CRe1=du11=0.021X995.7/(80.0710>5)=2.487104>10000__.一3-5Pr1=Cp1崗/1=4.17410X80.0710/0.617=5.42(120>pr>0.7)L/d=3/0.02=150>60流體被加熱0=0.023(1/d)Re10.8Pr10.4=0.023^0.617/0.02)3285.1^97=4592W/(m2C)(2)求空氣與管壁之間對(duì)流傳熱系數(shù)tm2=(20+40)/2=30CRe2=duM2=0.0210X1.165/(1.8610>5)=12527>10000Pr2=Cp2M2=1.005103M.8610-5/0.02675=0.7g=0.023(2/d)Re20.8Pr20.4=0.023^0.02675/0.02)1898)0.867=50.6W/(m2：C)解：(1)求管內(nèi)水的對(duì)流傳熱系數(shù)--3Re=duP/a=0.02X1.2X992.2/(0.65636300>00000Pr=Cp科/入=4.1743讖65610-3/0.634=4.3(120>pr>0.7)L/d=2/0.02=100>60Nu=0.023Re0.8Pr0.4=0.02326300嚴(yán)N4.3)0.4=183.2a=(入/峭0.634/0.02)18*2=5808W/(m2C)(2)求總管數(shù)改為50根時(shí)管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)因?yàn)閭鳠崦娣e不變n兀dL=n'兀dLL'=(n/n')L=(60/50)2=2.4m又：n0.785d2u=n'0.785d2u'u'=(n/n')u=(60/50)1.2=K44m/s湍流傳熱時(shí)：a'/a=(U'8u)a'=a(1.44/a2=6763W/(m2?℃)解：新的管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)為a/ad1=(u'/u)0.8/(d'i/di)0.2=(di/d'i)2X).8(di/d'i)0.2=(di/d'i)1.8=(20/27)1.8=0.583“=0.5831a解：Re=dup/科=0.077X0.5X850/3261259102300,為層流Pr=Cp^/入=23x26M0-3/0.13=400(6700>pr>0.6),RePrd/L=1259500>0.077/6=6463>10故選用公式：Nu=1.86Re1/3Pr1/3(L/d)1/3(科"4a=1.86(入，￡R1/3(L/d)1/3(科^廿4=1.860.13/0.077(1259)1/3(400)1/3(0.077/6)1/3(26/3)0.14=79.2W/(m2：C)為了考慮Gr的影響，計(jì)算Gr如下：Gr=gd3p22t/%=9.81^0.077)3(850)2X0.001巾50-40)/[(2610力2]=5.265105>25000校正因數(shù)f為：f=0.8(1+0.015Gr1/3)=0.8[1+0.015(5.265105)1/3]=1.769a=79.2X1.769=140W/(m「C)解：(1)求環(huán)隙流體的對(duì)流傳熱系數(shù)：套管環(huán)隙的當(dāng)量直徑為：de=d2-d1=0.045-0.025=0.02mRe=deuP/科=0.0271836/(6.41僅3)=4020,(2300<Re<10000),過(guò)渡流Pr=Cp^/入=1.58324)10-3/0.36=26.3過(guò)渡流下，可按湍流計(jì)算”，然后乘以較正系數(shù)f,f=1-6105/(Re)1.8=1-6￥05/(4020)1.8=0.805按湍流計(jì)算：a=0.027Re.8Pr0.33(科/w能飛入?yún)f(xié)=0.027^4020)0.8X(26.3)0.33X(6.4/7.6)0.14X0.36/0.02=1078W/(m2：C)a'=fa=0.80078=868W/(m2：C)2(2)對(duì)流傳熱的熱通量：q=Al=868(70-60)=8700W/m解：(此題為流體在彎管道中強(qiáng)制流動(dòng)的問(wèn)題，先計(jì)算Re斷定流型，以便確定計(jì)算公式。)四組蛇管并聯(lián)的橫截面積：S=4X(兀/42<=4X0.7850.0382=0.00454m2管內(nèi)流速：u=V/S=2.7/(36000.00454)=0.165m/s計(jì)算Re,判斷流型：Re=dup/科=0.038X0.165X1200/(2=342010Re在2300與10000之間，故流型屬過(guò)渡流，先按湍流計(jì)算，再用過(guò)渡流校正，然后再用彎管公式校正。tm=(32+8)/2=20CCp=0.94183103=3764.7J/(kgC)；入=0.90.5989=0.539W/(mC)-Pr=Cp科/入=3764.7X2-3/0為30=15.4計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)，銅氨液冷卻。Nu=0.023Re0.8Pr0.3a=0.023(入/d，/0.3=0.023(0.539/0.038)(3420)0.8(15.4)0.3=497.7W/(m2C)過(guò)渡流校正：a'=o-q1￥05/(Re1.8)]=497.7[1-6105/(3420)1.8]=367.7W/(m2C)彎管校正：2a''=a'(1+1.77d/R)=367.7(1+1.77X0.038/0.285)=454:5)W/(m解：A=(兀/4)(d2-d12)=(兀/4)(0.0向0.0382)=9.0810-4m2G=ms/A=2730/(3600知810-4)=835kg/(m2s)de=d2-d1=0.51-0.038=0.013mRe=deG/==0.013835/(0.381僅3)=2.86104,Re0.8=3674Pr=Cp//入=1840X0.383/0.1128=5.46,Pr0.3=1.66a=0.023(入跳e0.8Pr0.3=0.023他128/0.013)3674X1.66=1381W/(m2：C