化工原理習(xí)題及答案重點

1.平壁爐的爐壁由三種材料組成，其厚度導(dǎo)熱系數(shù)列于此題附表中：假設(shè)耐火磚層內(nèi)

外表的溫度h為U50C,鋼板外外表溫度t4為30℃,又測得通過爐臂的熱損失為

300W/m2,試計算導(dǎo)熱的熱通量。假設(shè)計算結(jié)果與實測的熱損失不符，試分析原因和計算

附加熱阻。

序號材料厚度，mm導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m?C)

1(內(nèi)層)耐火徜2001.07

2絕緣磚1000.14

3鋼645

解：提取表中所給出的數(shù)據(jù)

耐火磚：bi=0.2m,ki=1.07w/(m,℃)

絕緣層：bz=0.1m,X2=0.14W/

鋼：b3=0.006m,入3=45w/(m*℃)

依據(jù)多層平壁熱傳導(dǎo)速率公式

Q=(ti-tn)/L(bi/Ski)和q=Q/S

3

得q=(ti-tn)/L(bi/ki)=1242w/m

這與實際冊得的熱損失q=300w/m有肯定的差距，因此有可能存在一局部附加

熱阻，設(shè)此附加熱阻為R'

q=(ti-tn)/L(bi/SXi)+R=300

R=2.83m?℃/W

2.燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚，外層為230mm后的絕緣磚。假設(shè)爐的內(nèi)外表溫度

L為1400C,外表溫度t3為100℃,試求導(dǎo)熱的熱通量幾兩磚間界面溫度。設(shè)爐內(nèi)喚接觸

良好，已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為11=0.9+0.00073絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為屹=0.3+0.0003t。兩

式中t分別取為各層材料的平均溫度，單位為七,入單位為W/(m?℃)。

解：令兩磚之間的界面溫度為t2,h=1400,t3=100

耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)貓=0.9+0.0007-(ti+t2)/2

=0.9+0.0007?(1400+t2)/2

=1.39+0.00035t2

絕熱轉(zhuǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)及=0.3+0.0003(t3+t2)/2)

=0.315+0.00015t2

(tl-t2)/(b!/Xl)=(t2-t3)/(b2/X2)

:.0.00065t22+1.5t2-202X=0

解得界面溫度t2=949℃

.?.各層的導(dǎo)熱系數(shù)Xi=1.722w/(m?℃)

X2=0.457w/(m*℃)

依據(jù)多層平壁熱傳導(dǎo)速率公式Q=(ti-tn)/L(bi/SL)和q=Q/S

得導(dǎo)熱的熱通量q=1689W/m2

3.直徑為中603m的鋼管用30mm厚的軟木包扎，其外又用100mm的保溫灰包扎，以作為

絕熱層?，F(xiàn)測的鋼管外壁面溫度為-U0C,絕緣采納感外表溫度已知軟木和保溫灰

的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.043和0.07W/(m?C)?試求每米長的冷量損失。

解：鋼管的溫度比絕熱層低，此管為一傳冷管

依據(jù)多層圓筒壁熱傳導(dǎo)速率公式Q=(t「tn)/E(bi/SL)

tl=-110℃,tn=t3=10℃

bi=0.03m,bz=0.1m

k=0.043w/(m?℃),X=0.07w/(m?℃)

Q=-25W

4.蒸汽管外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩

倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍，假設(shè)將兩層材料互換位置，假定其他條件不變，試問每

米管長的熱損失將改變多少？說明在此題情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適宜？

解：依據(jù)題意，假設(shè)令內(nèi)層導(dǎo)熱系數(shù)為入，則外層導(dǎo)熱系數(shù)為2人

:絕熱層厚度相同，均為b,假設(shè)蒸汽管道半徑為r,

則兩絕熱層外半徑分別為ri=r+b,r2=r+2b

第一層保溫層對數(shù)平均半徑rmi=(ri-r)/ln(ri/r)

第一層保溫層對數(shù)平均半徑rm2=(rz-rO/lnCr^r1)

?fm2=2rmi

.*.b/r=1.618,rmi=1.0396

兩絕熱層的對數(shù)平均面積(按1m管長計)

Smi=2rtrmlL=2x3.14xl.039bxl=6.525b

Sn.2=2nrm2L=2x3.14x2xl.039bxl=13.05b

Q=(t1-tn)/2(bi/SmiM

=(ti-t3)/{b/出Smi)+b/(X2Sm2)

=5.22X1(ti-ta)

將兩絕緣層互換后，

Q=(ti-tn)/E(bi/SmAi)

=(ti-t3)/{b/+b/(ZiSm2)

=4.35X1(ti-ts)

；.Q/QX=1.2

???導(dǎo)熱系數(shù)大的應(yīng)該包扎在內(nèi)層。

5.在一直徑為(|)252.5mm的蒸汽管道外，包扎一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.8W/(m」C)的保溫

層。保溫層半徑為50mm。管內(nèi)飽和蒸汽溫度為130C,大氣溫度為30℃。試求保溫層的

臨界半徑。假設(shè)管壁阻和蒸汽側(cè)對流阻可以忽略。保溫層外壁對大氣壓的對流輻射傳熱系

數(shù)可按下式計算：aT=9.4+0.052(tw-t)式中

(IT--對流-輻射傳熱系數(shù)

tw--保溫層外壁外表溫度，C

t-------環(huán)境大氣溫度，℃

并定性商量管道未保溫及不同保溫層半徑下單位管長熱損失的情況。

解：總熱阻由2局部組成，一是保溫層的熱傳導(dǎo)熱阻R”二是保溫層外壁與空氣的對流

傳熱熱阻R2，

Ri=b/kSm=(rz-ri)/Xx2nL(rj-rj)/In(rj/r，

=In(ri/ri)/2XnL--(1)

Rz=1/OTSO=l/?T27rr2L=1/9.4+0.052(tw-t)xlnraL......(2)

總傳熱Q=(T-t)/(R1+R2)=(tw-t)/R2

:.(130-30)/(RI+R2)=(30)/R2..........(3)

由⑴⑵⑶解得

t、v=40.42℃

.*.01=9.4+0,052(tw-t)=9.942

:.rc=>VaT=0.8/9.942=0.08047m=80.5mm>50mm

Q==(tw-t)/R2=325.29W

未加保溫層時，即r2=riJ.Q，=(tw-t)/R2'

OT'=9.4+0.052(tw-t)=14.6

R2'=l/aTSo=l/?T27rr2L

：.Q=114.61W

，未加保溫時的熱損失小些，且保溫曾厚度越大熱損失越大。

6.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進出口溫度分別為15℃,40℃,油的進出口溫度

分別為150c和現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80℃℃,假設(shè)油和水的流量，

進出口溫度及物性不變，假設(shè)換熱器的管長為1m,試求此換熱器的管長增至假設(shè)千米才

能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。

解：依據(jù)題意列出關(guān)系式：

熱流體(油)：Ti=150℃—T2=100℃

冷流體(水)：ti=15℃—t2=40℃

現(xiàn)在要求：熱流體(油)：Ti=150℃TT2=80℃

冷流體(水)：t[=15℃-t2=?

開始：Q=WhCph(Ti-T2)=50WhCph

=WcCpc(tz-ti)=25WcCp＜：

=KoSoAtm

Atm=(Ati-Ati)/In(Ati/At2)=(135-60)/In(135/60)=92.49

改變后：Q'=WhCph(Ti-T2)=700WhCph

=WcCpe(t2'-t|)=(t2,-15)W,Cpc

=KoSo'Atm'

.*.25/(t2,-15)=50/70：.t2=50℃

Atm'=(Ati-At2)/In(Ati/At2')=69.81

x

Q/Q=KoSAtm/K0S,Atm=LAtm/LAtm'=50/70

:.L=1.85L=1.85m

7.重油和原由在單程套換熱器中呈并流流動，糧站油的初溫分別為243c和128C；終溫分

別為167℃和157℃,,假設(shè)維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此

時流體的平均溫度差及他們的終溫。假設(shè)在兩種流動情況下，流體的無性和總傳熱系數(shù)均

不變，換熱器的熱損失可以忽略。

解：由題意得：

并流時：熱流體(重油)：Ti=243℃TT2=167℃

冷流體(原油)：ti=128℃—t2=157℃

，Q=WhCph(Ti-T2)=76WhCPh

=WcCpc(t2-ti)=29WcCpc

=K()SoAtm

Atm-(Ati-Ati)/In(Ati/Atz)=43

改為逆流后：熱流體(重油)：Ti=243℃TT2'=?

冷流體(原油)：t2'=?—ti=128℃

同理：

Q■=Wi,Cph(Tj-T2)=(243-T2')WhCph

=WcCpc(t/-ti)=(t21-128)WcCpc

=KoSo'Atm'

.*.29/(t2,-128)=76/(243-T2JATz'=578.45-2.62t2,..........(1)

Atm=(243-12')-(T2,-128)]/ln(243-tk)/C-128)-------(2)

x,

又Q/Q=Atm/Atm=29/(t2,-128)............(3)

由(1)(2)(3)解得t2=161.41℃T2'=155.443℃Atm=49.5℃

8.在以下各種管式換熱器中，某溶液在管內(nèi)流動并由20℃加熱到50℃。加熱介質(zhì)在殼方流

動，其進出口溫度分別為100C和60℃,試求下面各種情況下的平均溫度差。

(1)殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體為逆流流動。

(2)殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。

(3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。

解：(1)熱流體：Ti=243'C一12=60℃

冷流體：t2=50℃—ti=128℃

Ati=50℃At2=40'C

Atm=(Ati-Atz)/In(Ati/Atz)=44.8℃

(2)殼方和管方分別為單程和四程，則需計算平均溫度差校正系數(shù)里\“

由已知條件計算得VA?=?-891

:.Atm'=v|/AtAtm=0.891x44.8=39.9'C

(3)查圖得，—=0.97

:.Atm'=i|/AtAtm=0.97x44.8=43.5℃

9.在逆流換熱器中，用初溫為20C的水將1.25kg/s的液體(比熱容為L9kJ/kg?"C,密度為

850kg/m),由80℃冷卻到30℃。換熱器的列管直徑為(|)252.5mm,水走管方。水側(cè)和液

體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為0.85W/(m2」C)和1.70W/(m2「C)。污垢熱阻忽略。假設(shè)

水的出口溫度不能高于50C,試求換熱器的傳熱面積。

解：熱流體：Ti=80C-?T2=30℃

冷流體：t2=50℃—ti=20℃

Ati=30℃At2=100℃

Atm=(Ati-Atz)/In(Ati/Atz)=18.205℃

J

Q=WhCPh(Ti-T2)=1.9xl0xl.25x50=118.75W

又Q=KoSoAtm,其中1/Ko=do/aidi+1/on)解得Ko=O.486xl(Pm2」C/W

A0.486x103x18.205So=118.75x10J

/.So=13.4m3

10.在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為巾192mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)

對流傳熱系數(shù)為3490W/(m2.℃),管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258W/(m2.℃).換熱器用

一段時間后，管壁兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻為0.00026m2?C/W,油側(cè)污垢熱阻

0.000176m2?C/W。管壁導(dǎo)熱系數(shù)入為45W/試求：⑴基于管外外表的總傳熱

系數(shù)；(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分比。

解：(1)1/Ko=d?/aidi+l/ao+Rsido/di+Rso+bdo/Xdm

=19/(3490x15)+0.00026x19/15+0.000176+(0.002x19)/(45x16.9)+1/258

AKo=208m2?℃/W

(2)產(chǎn)生污垢后增加的總熱阻：

do/aidi+Rs0=19/(3490x15)+0.000176=0.00050533

產(chǎn)生污垢前的總熱阻：

d"aidi+l/ao+bdo爪dm=19/(3490x15)+(0.002x19)/(45x16.9)+1/258

=0.0043

:,增力口的百分比為：0.00050533/0.00429=11.8%

11.在一傳熱面積為50m2的單程列管式換熱器中，用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流

動。冷水的流量為33000kg/h,溫度由20c升至38℃。溶液的溫度由110℃降至60℃。假

設(shè)換熱器清洗后，在兩流體的流量和進出口溫度不變的情況下，冷水出口溫度增至45℃。

試估算換熱器清洗前后傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè)(1)兩種情況下，流體物性可視

為不變，水的比熱容可取4.187kJ/(kg?℃)；(2)可按平壁處理，兩種工況下5和a。分別

相同；(3)忽略管壁熱阻和熱損失。

解：換洗前：熱流體：Ti=110℃->T2=60℃

冷流體：t2=38℃—ti=20℃

At,=72℃At2=40℃

.\Atm=(Ati-At2)/In(Ati/At2)=54.4℃

Q=WhCph(Ti-T2)=50WhCph

=WcCpe(t2-tl)=18WcCpc

=KoSoAtm=54.4KoSo

2

代入數(shù)據(jù)計算得K0=254W/(m.℃)

換洗后：：熱流體：Ti=110'CTT2=60'C

冷流體：t2=38℃—ti=20℃

Ati=72℃At2=40℃

Atm=(Ati-Ati)/In(Ati/Ati)=54.4℃

Q=WhCph(T(-T2)=(IOO-T2)WhCPh

=WKpc(t2-ti)=25WcCPc

=Ko'SoAtm'

，50/(IOO-T2)=18/25—T2=40.56℃

...Atm'=(Ati'-At2')/In(Ati'/At2')=35℃

Q==W<Cpc(t2-ti)=Ko'SoAtm'

代入數(shù)據(jù)計算得Ko'=548.3W/(m2.-C)

...總污垢熱阻為：1/Ko-1/Ko'=1/245-1/548.3

=2.1x10-3m2?℃/W

12.在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160'C飽和蒸汽在殼程冷凝

(排出時為飽和液體)，原料油在管程流動，并由20℃加熱到106'C,列管換熱器尺寸

為：列管直徑為4>19x2mm,管長為4m,共25根管子。假設(shè)換熱器的傳熱量為

125Kw,蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/〔m2/C),油側(cè)污垢熱阻可去為0.0005m2?℃/W,

管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻可忽略，試求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。

又假設(shè)有的流速增加一倍，此時假設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)為原來的1.75倍，試求油的出口

溫度。假設(shè)油的物性不變。

解：1/Ko=do/aidi+l/aj+RSido/di,又Ko=Q/SoAtm

其中S=25x3.14xl9xl03x4=5.97

Atm=(Ati-Atz)/In(Ati/At2)=90.27℃

；.Ko=125xlO3/(5.97x90.27)=232.1W/(m2*℃)

可以解得aj=359.5W/(m2?℃)

改變流速后：

2

Ko,=1.75Ko=4O6.2W/(m?℃)

QX=2Q(t21-ti)/=125x103(t2-.20)/86

又A%'=(T-ti)-(T-t2)]/ln(T-ti)/(T-t2)]

=Q/KoS

可以解得t2'=99.2℃

13.90℃的正丁醇在逆流換熱器中被冷卻到50℃。換熱器的傳熱面積為6m2,總傳熱系數(shù)為

230W/(m2^C)o假設(shè)正丁醇的流量為1930kg/h,冷卻介質(zhì)為18℃的水。試求：(1)冷卻

水的出口溫度；(2)冷卻水的消耗量，以nP/h表示。

解：由傳熱方程式Q=KoSAtm=WhCph(T,-T2)

查表得70℃的正丁醇的比熱為3.06xl(Pj/(kg?℃)

AQ=1930/3600x3.06xl(Fx(90-50)=65.5xlOJJ/s

J

Atm=Q/KoS=65.5xlO/(230x6)=47.5℃

Atm=(Ati-At2)/lnAti/At2=(90-12)-(50-18)]/ln(90-12)/(50-18)]

試差得t2=22.7℃

假定無熱阻損失即冷水汲取熱量和正丁醇放出熱量相等

Q=WcCPc(ti-t2),Cpc=4.183kJ/(kg?℃)

65.5x10t4.183x10^0(22.7-18)

Wc=3.33kg/s.,.V=12m3/h

14.在逆流換熱器中，用冷油冷卻熱油。油的比熱容均為1.68kJ/(kg.℃),熱油的流量為

3000kg/h,從100℃冷卻到25'C。冷油從20℃加熱到40℃。已知總傳熱系數(shù)Ko。隨熱油

溫度T變化如下：

熱油溫度T,℃1008060403025

總傳熱系數(shù)Ko,W/(m2.℃)355350340310230160

試求換熱器的傳熱面積。

解：熱油：100℃—25℃冷油：40℃->20℃

分批計算：熱流體從100℃―80℃。80C—60c,60℃^40℃,40℃->30℃,30℃

-25C時的傳熱量Qi,Q2,Q3,Q4,Qs及傳熱面積SiS2s3s4ss

總傳熱面積S=Si+S2+S3+S4+S5

冷流體的流量：由WhCphAT=WcCpcAt得Wc=11250kg/h

從100℃一80℃的傳熱面積

3000x1.68x20=U250x1.68x(40-tJ-[=34.6℃

VAti/At2=60/45.3<2AAtmi=(Ati+At2)=52.6℃

Qi=3000/3600xl.68xl(Fx20=28xl0J

取Kok(355+350)=352.5W/(m2?℃)

3

Si=Qi/K()iAtmi=28xlO/(352.5x52.6)=1.508

同理得S2=2.1358S3=3.8216S4=4.3351SS=5.279

.".S=17m2

15.在一逆流套管中，冷，熱流體進行熱交換。兩流體的進出口溫度分別為L=20°C,

t2=85℃,Ti=100C,T2=70℃,當(dāng)冷流體的流量增加一倍時，試求兩流體的出口溫度和傳

熱量的變化情況。假設(shè)兩種情況下總傳熱系數(shù)可視為相同，換熱器熱損失可忽略。

解：熱：T!=100℃T2=70℃冷：t2=85'C<-ti=20℃

熱流體放熱QxWhCph(Ti-T2)冷流體吸熱Q吸=WcCPc(t!-t2)

由傳熱Q=K0SAtm,Atm=(T2-ti)-(T1Y2)]/ln(T2-ti)/(T,-t2)]

=29.07℃

?,.Q=29.O7KoS

冷流體流量增加一倍后：

熱：Ti=100℃一T2冷：t2'—ti=20℃

，xX

而Ko,S不變，..Q=QAtm/Atm；.QX=Q(t2'+T2'-120)/29.071n(T2,-20)/(100-

t2')]

Q放，=(100-T2')/30Q放Q曖=2W-20)/65Q吸

.?.QX=Q(t2,+T2'-120)/29.07ln(T2,-20)/(100-t2)

=Qsc=(100-Tk)/30Q放

=Q吸'=2(t2-20)/65Q吸

用試差法得T2'=59.8℃t2'=63.5℃

x

.*.Q/Q=30/(100-T2,)=1.34

16.試用因次分析方法推導(dǎo)壁面和流體間自然對流傳熱系數(shù)a的準(zhǔn)數(shù)方程式。已知a為以下

變量函數(shù)，即a=f(X,cp,p,ji,PgAt,1)

解：(1)先列出各物理量的因次，如下表所示

akCPpppgAtI

M/TO3LM/T03L2/T02M/L2M/L0M/L202L

(2)選擇4個共同的物理量：3I,CP,B

(3)因次分析

abcd

TTI=iXCPpa

n，=ieXfCpBnhp

加3=i'XjCpkn'pPgAt

kl,712,兀3為無因次

.,.M°LoTo0o=La(LM/T伊)b(L2/T02)c(M/LO)d(M/T03)

對長度L：a+b+2c-d=0

對質(zhì)量M；b+d+l=O

對時間。：-3b-2c-d-3=0

對溫度T：-b-c-1=0

解得a=1,b=-1,c=0,d=0

=ik'a=Nu

7t2=Cp>i/X=Pr

7t3=13P20g/『=Gr

由a=f(3Cp,p,n，ppgAt,i)得

Nu=f(Gr,Pr)

17.在套管換熱器中，肯定流量的水在管內(nèi)流動，溫度從25℃升高到75℃,并測得內(nèi)管水

側(cè)的對流傳熱系數(shù)為202XW/(m2」C)。假設(shè)相同體積流量的油品通過該換熱器的內(nèi)管而

被加熱，試求此時內(nèi)管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。假定兩種情況下流體呈湍流流動。已知定性

溫度下物性如下：

p,kg/m3H，Pa?sCp,kJ/(kg?℃)X,W/(m<℃)

水10000.54x10J4.170.65

油品8105.1x10-32.010.15

解：?.?水為低粘度流體/.?=(0.023X/dj)(diup/ji)0(Cp|l/X)11

流體溫度從25℃升到75℃取n=0.4

/.a=258.47(diup/|i)08

:.(diup/ji)°8=o.7879

油為高粘度液體，采納西德爾和塔特關(guān)聯(lián)式

,/3

a,=(0.027簿&)(diiip/fi)0(cpp/X)T?

取Tn=1.05

Aa=0.027x0.15(diup/ji)°-8810/(5.1x10)]0(t(2.01x5.1/0.15)1/31.05

=203W/(m2?℃)

19.98%的硫酸以0.7m/s的速度在套管換熱器的環(huán)隙內(nèi)流動，硫酸的平均溫度為70℃,內(nèi)

管外壁的平均溫度為60℃。換熱器的內(nèi)管直徑為中25x2.5mm,外管直徑為中51x3mm,

試求對流傳熱的熱通量。

解：由q=a/kt計算對流傳熱的熱通量

查本書附錄98%的硫酸有關(guān)物性常數(shù)

H=6.3x1O-3Pa-s,CP=1.465KJ/(Kg-℃)，X=W/(m-℃)

2222

當(dāng)量直徑de=4A/b=(doi-dio)/(doi+di0)=(45-25)/(45+25)

=20mm

Re=dcup/g=0.02x0.7xl.836xl03/6.3xl0^

=4080

V2300<4080<10000二硫酸在環(huán)管中作過渡流

先用湍流的西德爾和塔特關(guān)聯(lián)式計算

a=0.027*(MdJ?Re°

其中Pr=CPH/X=

取校正系數(shù)?=1-6x10$/Re18=0.81

a'=0.81a

△t=ts-twww

對流熱通量q=a'At=0.81a(ts-tWw)

20.溫度為90C甲苯以1500kg/h的流量通過蛇管而被冷卻至30℃。蛇管直徑為

057x3.5mm,彎曲半徑為0.6m,試求甲苯對蛇管壁的對流傳熱系數(shù)。

解：查有關(guān)資料的甲苯在60C時的有關(guān)物性常數(shù)

p=0.375x103Pa-s,入=0.143W/p=830Kg/m,Cp=1.8376KJ/(Kg-℃)

Re=dup/p=dQ/Afi=0.05xl500x4/(3600x；rx0.052x0.4xl0J)

=26539.3>104屬于湍流范圍

Pr=Cpji/k=1.8376x0.375/0.1423=4.84

8n

a=0.023X/dixRe°-Pr;甲苯被冷卻，取n=0.3

計算a=0.023x(0.1423/0.05)x(26539.3)°x(4.84)0-3

=363.5W/(m2?

由于流體在彎管內(nèi)作強制對其傳熱系數(shù)可由

a'=a(l+1.77di/r1)來計算

.*.a'=a(l+1.77di/r,)=363.5x(1+1.77x0.05/0.6)

=417.14W/(m2?

21.常壓下溫暖男男女女的為120C的甲烷以lOm/s的平均速度在列管換熱器的管間沿軸向

流動。離開換熱器時甲烷的溫度為30℃,換熱器外殼內(nèi)徑為190mm,管束由37根

<|)19x2mm的鋼管組成，試求甲烷對管臂的對流傳熱系數(shù)。

22.室內(nèi)水平放置外表溫度相同，長度相等的兩根圓管，管內(nèi)通有飽和水蒸汽。兩管均被空

氣的自然對流所冷卻，假設(shè)兩管間無相互影響。已知一管直徑為另一管的五倍，且兩管的

(GrPr)值在104—109之間，試求兩管熱損失的比值。

解：空氣在水平管外自然對流傳熱

Q=aSAt

散熱面積S=irdL

自然對流系數(shù)a=C>(Gr<Pr)n?X/i

查表對于水平圓管(GrPr)在10L106范圍內(nèi)

C=0.53,n=0.25

322

GrPr=ippgAt/(ixCPjx/X

0257S

Q=0.53Xx(p2CPpgAt/nk)-xd°-LAt

兩根圓管長度相等，外表溫度相同且都通入的是水蒸氣

其放熱量之比Q大/Q小=(d/d小)°75=3.34

23.流量為720kg/h的常壓飽和水蒸氣在直立的列管換熱器的列管外冷凝。換熱器內(nèi)列管直

徑為(p25x