各大名牌高?；ぴ砜佳姓骖}之傳熱3

1、5.4【大連理工大學(xué)，2003,四】有一單管程列管換熱器，傳熱面積為 40(按外表面積計)，共有25mm 2.5mm的傳熱管 86 根，現(xiàn)用該換熱器以循環(huán)水冷卻流量為 28000kg/h 的石油產(chǎn)品，石油產(chǎn)品走殼程，循環(huán)水走管程，兩流體逆流換熱。實際測得石油產(chǎn)品的進(jìn)、出口溫度分別為 90C和 50E，冷卻水的進(jìn)、出口溫度 分別是 25C和 40C,已知石油產(chǎn)品的比熱容為 2.8KJ/kg，水的有關(guān)物性分別為：3密度=995kg/m粘度=0.8 10-3Pa s比熱Cp=4.17kJ/(kg K)導(dǎo)熱系數(shù)=0.618W/(m K)試求：1、 冷卻水用量2、 該換熱器總換熱系數(shù)3、 管程和殼程的傳

2、熱膜系數(shù)(又稱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù))(可忽略兩側(cè)的污垢熱阻)4、由于污垢積累，石油產(chǎn)品的出口溫度升高，為使石油產(chǎn)品出口溫度仍為 50C，需增加冷卻水量使得冷卻水出口溫度為35C時，石油產(chǎn)品出口溫度達(dá)到 50C，估算兩側(cè)污垢熱阻之和為多少(各物性數(shù)據(jù)可視為不變，忽略管壁熱阻)。解：1、由題意：Q m2Cp2(t2t1) m1Cp1(T1T2)解得m250136kg/h 13.93kg/s2、由 1 得，Q KA t m1Cp1(T1T2)8.71 105In36.1 CTT256 -1316410Re0.8 1012935Pr4.17 0.80.618解得 K 603.2W/ m2K3、流速u13.93

3、/ 99520.0286 -40.52m/s0.02 0.52 995Cp56 -1316410K 572.42W/ m2K1152R。8.9 105m2K/WK K【大連理工大學(xué)，2004,四】某廠內(nèi)有一臺單管程列管換熱器，欲用120C的飽和蒸汽將某種水溶液進(jìn)行加熱，水溶液走管程?，F(xiàn)場測得溶液的流量為25000kg/h、入口溫度為 22C、出口溫度為 73C。已知該換熱器有25 mm 2.5 mm的管子共 56 根，管長為 3m 溶液在平均溫度下的物性數(shù)據(jù)為：粘度=0.6 10-3Pa s，比定壓熱Cp=4.1kJ/(kg K)，熱導(dǎo)率=0.66W/(m K)。整齊側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=1.1

4、103W/(m2K)。若不計熱損失及管壁熱阻和蒸汽側(cè)污垢熱阻。試求：1、 溶液在管內(nèi)的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(也稱傳熱膜系數(shù))23i0023嚴(yán)計40.6180.80.023129350.022716.8W/ m2K5.40.4由丄丄生得KOOidi834.9W / m2K4、t(Tit2)仃2ti)ln38.04 CKA t m1Cp1(T1T2)得56 -13164102、 管程污垢熱阻的大小3、 若改用雙管程的換熱器(管長、管徑、管數(shù)與上述換熱器相同)，在其它條件相同情況下，溶液的出口溫度為多少？(物性參數(shù)及污垢熱阻等不變)解：1、流速u25000/3600/1000RedjU0.02 0.39

5、5 100040.6 100.395m/s100%56.1%i0023嚴(yán)計4解得 K 10596W / m23、雙管程后流速變?yōu)樵瓉淼?2 倍，則i 20.8i4413.5W/ m2KKA tm mCp t2 t1解得t237.1 C【華東理工大學(xué)， 1998,六】 一套管換熱器用 133C的飽和蒸汽將管內(nèi)的氯苯從 33C加熱到 73C，氯苯流量為 5500kg/h?，F(xiàn)因某種原因，氯苯流量減少到 3300kg/h，但其進(jìn)出口溫度欲維持不變，試問此時飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少才能滿 足要求？此時飽和蒸汽冷凝量為原工況的百分之幾？（設(shè)在兩種工況下蒸汽冷凝熱阻、管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失均可忽略，且氯苯在

6、管內(nèi)作湍流流動。忽略 兩工況下飽和蒸汽汽化潛熱的變化）解：由題意：Q KA tmm2Cp2（t2tj整理得，竺m2解得 T 74.6 Cm T m TPr CP4.1 0.60.663.720.80.022534.9W/ m2K11do得KOOidiKO1712.3W/2mK2、KA tmKn dol3.720.4t1t2In丄t2mCp t2t|4T t20.02306613164【華東理工大學(xué)，1999,二】某列管式換熱器，殼程通以 0.2MPa（絕）的飽和蒸 汽，可將一定量的冷水從 25C加熱至 65C.若加熱蒸汽的壓強(qiáng)及水的入口溫度保 持不變，水的出口溫度降為 63C,求此時換熱器的熱

7、流量較原工況有何變化（以原工況的相對比值表示）？計算時可忽略垢層、管壁及蒸汽側(cè)的熱阻，水在管內(nèi)作湍流流動。0.2MPa（絕）的飽和蒸汽溫度為 120C。解：由題意Q KA tm【華東理工大學(xué)，2000, 七用某熱流體與甲苯在一臺列管式換熱器中進(jìn)行逆流 換熱。列管的管內(nèi)徑為 25mm 甲苯走管內(nèi)，入口溫度 ti=20C,出口溫度 t2=80C；熱流體走管外，入口溫度 Ti=200C,出口溫度 T2=120C。已知此時熱流體的對流 給熱系數(shù)ai=1000W/mK,甲苯的對流給熱系數(shù)為a2=800W/mK?，F(xiàn)把甲苯的 流量增大 50%試求：（1）熱流體的出口溫度為多少？（2）新工況的熱流量 Q較原來

8、增加了多少？（已知甲苯的 Re10,Pr0.7，管壁熱阻可忽略，流體物性隨溫度的變化可忽略）【華東理工大學(xué)，2001, 二一列管式換熱器，內(nèi)有19mm 2mm鋼管 33 根， 管長1.5m， 單管程。 現(xiàn)將此換熱器用來冷凝某工藝物料的蒸汽， 殼程蒸汽冷凝 溫度為 90E，蒸汽側(cè)熱阻、管壁熱阻可忽略。冷卻水走管程，進(jìn)口溫度 t1=15C, 流量為 21nVh。試求：（1）蒸汽冷凝量為多少？冷卻水的出口溫度為多少？QQtmtm1.02解:(1)由題意 m 1.5m 流速 u 1.5u0.023-di1.50.8i0.80.4PrQ mCp(t2tjKoA tm可得,(2)夏季時，冷卻水進(jìn)口溫度為

9、25C時，若冷卻水流量不變，則蒸汽冷凝量為多少？ 已知冷卻水比熱 Cp=4180J/kg K,粘度=1mPa s,密度=1000kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)=0.6W/(m K)，物料蒸汽汽化潛熱丫 =1.2X106J/kg。(設(shè)以上物性不隨溫度而變)21/3600,21.0m/ s0.01533 -i0.023 Re0.8Pr0.44384.84W / m2Kdi由Qm2Cp2(t2t1) KoA得,T t1m2Cp2T t2小 dl整理解得t283.1 CQm2Cp2(t2t1)m1解得m1138.4kg/s(2)由Q m2Cp2(t2t)m/得m1 118.1 kg /s【華東理工大學(xué)，2003

10、,六】一管殼式換熱器由 38 根25mm 2.5mm,長 3m 的 鋼管組成。110C的飽和蒸汽通入殼程，加熱管程中的甲苯，蒸汽冷凝對流給熱 系數(shù)為10000W/mc，甲苯流量為 7kg/s，入口溫度為 30C。甲苯的比熱為 1840J/kgC。該流量條件下，甲苯側(cè)的對流給熱系數(shù)為1090W/rfC。管壁很薄，可忽略管壁及兩側(cè)的垢層熱阻。試求：(1) 此時，甲苯的出口溫度為多少？(2) 現(xiàn)因生產(chǎn)需要，甲苯的處理量增加 50%蒸汽冷凝對流給熱系數(shù)視作不變， 甲苯的出口溫度為多少？解:(1)由題意 uRe0.015 1.0 10001.0 1031.5 104104PrCp4180 1.0 103

11、6.970.6解：（1）由Qm2Cp2（t2ti）KoA tm得,T tim2Cp2T t2“ dl整理解得t294.6 C(2) u 1.5ui1.508i1507.6W/(m2C)T t1m2Cp2ln-T t2m dl整理解得t2 83.1 C【華南理工大學(xué)，1999,三】有兩臺單殼程的換熱器，傳熱面積均為 20m,每臺 加熱器均由 64 根27mm 3.5mm鋼管組成，殼程為 170C的飽和水蒸氣冷凝(冷 凝潛熱丫=2054KJ/kg)，空氣入口溫度 11=30C，流量為 2.5kg/s，以湍流方式 通過管內(nèi)。(1) 若兩臺換熱器并聯(lián)使用，通過每臺換熱器的空氣流量均等。此時空氣的對 流

12、傳熱系數(shù) 38W/ (mC)，求空氣的出口溫度 t2及水蒸氣的總冷凝量 W 為多 少？(2) 若兩臺換熱器改為串聯(lián)使用，問此時空氣的出口溫度 t2及水蒸氣的總冷 凝量 W為多少？(設(shè)空氣物性不隨溫度壓力改變， Cp=1 KJ/kgC)解：(1)由題意，兩臺換熱器并聯(lián)使用時，A并2A;傳熱過程的控制熱阻在空氣側(cè)，則Ki i;Tt1列式得，Q并魚mCpt切，In3T t2代數(shù)計算得到，t293.78C由Qm水mCp(t2tj得，m水mCp（t2切0.078kg/s 279.46kg /h0023嚴(yán)8屮t2(2)由題意，兩臺換熱器串聯(lián)聯(lián)使用時，u 2u ;K i (Ji66.16W/(m2K)u由

13、Q K2A_(t2T mCpt2 0 得，T t2t2121.43 C由Qm水 mCpf tj得，mCp(t2 tjm水2-0.111kg/s 400.62kg/h【華南理工大學(xué)，2002, 二, 2】鍋爐的蒸發(fā)量為 9080kg/h，要求進(jìn)入鍋爐的水 溫為 65C，但原水溫度為 21C，故需用一臥式列管換熱器將水加熱到所需溫度， 加熱蒸汽為 108C的飽和水蒸氣，冷凝傳熱系數(shù)為10400kcal/m2 hC。列管采用25mm 1mm的黃銅管(導(dǎo)熱系數(shù)為 85.48W/m C)，設(shè)水在管內(nèi)流動，流 速為0.3m/s。求：(1) 求換熱面積。(2) 若因空間限制，管長不能超過 2.5m，換熱器如

14、何設(shè)置？(注：水的物性參數(shù)=991kg/m，=0.638W/(m K)，=0.623 10 Pas，Pr=4.18 )解：(1)由題意Re込10975.81930.37W/ m2Ktm62.44 C由Q m1KA tm解得A 6.73m2(2)單管程改為多管程【華南理工大學(xué)，2003,五】一列管式換熱器，殼程 120C的蒸汽冷凝放熱，將匕ddmdoidi261.2W/ m2K殼程中 20C的空氣加熱到 80C，若將該換熱器改為雙管程，其他條件不變，設(shè) 空氣作完全湍流，物性隨溫度的變化可忽略，此時空氣的出口溫度為多少？ 解：當(dāng)由單管程改為雙管程時，u 2u 由于管內(nèi)湍流流動，0.8i0.023叫

15、Pr0.4即iu0.8di解得t260.9 C【清華大學(xué)，1998，三，2】在一新的套管換熱器中，冷卻水在 25X2.5mm 的內(nèi)管中流動以冷凝環(huán)隙間的某蒸汽。 當(dāng)冷卻水的流速為 0.4m/s 和 0.8m/s 時，測得基于內(nèi)管外表面的總傳熱系數(shù)分別為 1200 瓦每平方米開爾文和 1700 瓦每平方 米開爾文。水在管內(nèi)為湍流，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為 45w/mK。水流速改變后可認(rèn) 為環(huán)隙間冷凝的傳熱膜系數(shù)不變，試求：(1) 當(dāng)水的流速為 0.4m/s 時，管壁對水的對流傳熱系數(shù)為多少？(2) 管外蒸汽冷凝的對流傳熱系數(shù)為多少？(3)若操作一段時間后，水流速仍維持 0.4m/s，但測得的總傳熱系數(shù)比

16、操作初 期下降 10%試分析可能的原因，并論述此時蒸汽的冷凝量是否也下降10%3879.8W/ m4 5K0.023 Re08Pr041327.2W / m2Kdi整理得TInT七In Itit2解：( 1)由題意KdoididoidiuLu0.8整理得2171.7W/m1 2K(2)由 K解得(3)可能的原因是產(chǎn)生了污垢熱阻。【清華大學(xué)，2000,三，3】某廠在單殼程雙管程列管換熱器中，用 130C的飽和水蒸氣將乙醇水溶液從 25C加熱到 80C,列管換熱器由 90 根25mm 2.5mm,長 3m 的鋼管所構(gòu)成，乙醇水溶液處理量為 36000kg/h，并在管內(nèi)流動，飽和水 蒸氣在管間冷凝。

17、已知鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為 45 W/ (mC)，乙醇水溶液在定性溫 度下的密度為 880kg/m3,黏度為 1.2CP,比熱為 4.02KJ/ (kg - K，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.42 W/ (m-C)，水蒸氣的冷凝傳熱系數(shù)為 104W/ (m C)，在操作條件下， 垢層熱阻和熱損失可忽略不計，試確定：(1) 此換熱器能否完成任務(wù)？(2) 若乙醇水溶液處理量增加 20%在溶液進(jìn)口溫度和飽和水蒸氣溫度不變情況下，仍在原換熱器中加熱乙醇水溶液，則乙醇水溶液的出口溫度變?yōu)槎嗌?(乙醇水溶液的物性可視為不變)？1dodm2906.2W/ m2K do由Qm2Cp2(t2t1)KA tm得A32.9m2A實際2n

18、 dol42.39m2故可以完成任務(wù)D(2)0.8i1.2iidio解:(1)tm74.1336000/3600/8809020.020.40m/ sPrCp11.5(2)由題意，兩臺換熱器串聯(lián)聯(lián)使用時，u 2u ;2,1038W/ m Kdodoidi由Q m2Cp2(t2 ti) KA tm整理得解得t235 C【清華大學(xué)，2001, 2,(2)】現(xiàn)有兩臺單殼程單管程傳熱面積均為 20m 的列 管式空氣加熱器，每臺加熱器均由 64 根57mm 3.5mm的鋼管組成，殼程為 170C的飽和水蒸氣冷凝(冷凝潛熱丫 =2054KJ/kg)，空氣入口溫度 t1=30C，流 量為 2.5kg/s，以湍流(Re10)方式通過管內(nèi)。(1) 若兩臺換熱器并聯(lián)使用，通過每臺換熱器的空氣流量均等，此時空氣的對 流給熱系數(shù)為 38 W/ (K),求空氣的出口溫度 t2及水蒸氣的總冷凝量 W 為 多少(以 kg/h 表示)？(2)若兩臺換熱器串聯(lián)使用， 求空氣的出口溫度t2及水蒸氣的總冷凝量 W 為多少(以 kg/h 表示)？假定空氣的物性不隨溫度壓強(qiáng)而變化，視為常量，