可升至某指定温度。现将空气流量增加一倍(即ms'=2ms),并近似认为加热面的壁温不变, 要使空气出口温度仍达到原指定温度, 则套管加热器的长度应为原来的几倍? 试推导冷热流体在间壁式换热器中作定态并流流动时对数平均温差的表示式。 假设 总传热系数及两流体的比热均为恒定值, 且热损失可以忽略不计。 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163, 0.233
和0.582[W/m], 为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930W以下, 若普通砖厚度取为10cm, 炉外壁温度为83℃, 求: 耐火砖和绝热砖厚度各为多少? 绝热砖和普通砖交界面温度t为多少?（假设绝热砖与耐 火砖交界面温度为800℃） 长度均为l 的三根不同材质粗细均匀的棒, 并列传热, 各棒两端温度均为t,t (t>t), 各棒的截面积分别为A, A, A, 导热系数为λ, λ, λ求: A)三棒组成的传热系统的总热阻; B)单位时间从t面传至t面的热量; C)λA较λA及λA大得很多时, 单位时间的传热量为多少? 一单壳程单管程列管换热器, 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束, 管程走某有机溶 液, 流速为0.5m/s，流量为15T/h,比热为1.76kJ/kg.K,密度为858kg/m,温度由20℃加热 至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700W/mK和
10000W/mK。钢导热系数为45W/mK。垢层热阻忽略不计。 求: A)总传热系数; B)管子根数及管长; C)在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要采取什么 措施？ 在传热面积为20m的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200Kg/h 的冷却水,冷却 进口温度为110℃ 的醋酸, 两流体逆流流动。 换热器刚投入使用时, 冷却水出口温度为 45℃, 醋酸出口温度为40℃, 运转一段时间后, 冷热流体流量不变, 进口温度不变, 而冷 却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热Cp=4.2KJ/Kg℃,热损失 可忽略。 用一传热面积为3m由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器, 用初温为 10℃
的水将机油由200℃ 冷却至100℃ , 水走管内, 油走管间。 已知水和机油的质量流量分 别为1000kg/h和1200kg/h, 其比热分别为4.18kJ/kg.K 和2.0kJ/kg.K; 水侧和油侧的对流 传热系数分别为2000W/m.K 和250W/m.K, 两流体呈逆流流动, 忽略管壁和污垢热阻。 A)计算说明该换热器是否合用? B)夏天当水的初温达到30℃, 而油的流量及冷却程度 不变时, 该换热器是否合用? 如何解决? (假设传热系数不变) 温度为20℃比热为 2.1KJ/kg℃的溶剂以5000Kg/h 的流率流过套管换热器内管, 被加 热至64℃, 环隙内为170℃ 饱和水蒸汽冷凝。换热器内管直径φ108×10mm,总长12m,材料 为钢,计算总传热系数。如果将内管改为Φ152×10mm的钢管,其他条件不变,求所需管长。 假设两种情况下蒸汽冷凝传热系数均为1000W/m.K 液体在管内均为湍流, 不考虑污 垢热阻及热损失。钢的导热系数λ=45W/m℃。 厚壁园筒内半径和外半径分别为r与r,若维持内表面和外表面温度t及t不变, 园筒材料的导热系数与温度有关且可表示为λ=λ(+bt)。求: A)单位时间流过单位长度园筒壁的热量Q; B)如采用某一平均导热系数λ(均) , 代入导热系数不变条件下推导所得的导热公式
计算Q, 则与此λ(均) 对应的温度是多少? 有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 管长为2m。 要求将质量流量为 8000Kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃, 选用108℃ 饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。 若水蒸汽的冷凝传热系数为1×10W/m.K, 管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计, 而且不 计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为Cp=1kJ/kg.K, λ=2.85×10W/m.K, μ=1.98×10Pa.S, Pr=0.7。试求: A)空气在管内的对流传热系数; B)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准); C)通过计算说明该换器能否满足需要？ D)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。 有一套管换热器, 内管为φ54×2mm,外管为φ116×4mm的钢管, 内管中苯被加热, 苯 进口温度为50℃, 出口温度为80℃, 流量为4000Kg/h。环隙为133.3℃ 的饱和水蒸汽冷凝 , 其汽化热为2168.1kJ/kg,冷凝传热系数为11630W/m.K。 苯在50℃～80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=880Kg/m, 比热Cp=1.86KJ/Kg℃, 粘度μ=0.39×10Pa.S, 导热系数λ=0.134W/m.K, 管内壁垢阻为0.000265℃m/W, 管壁及管外侧垢阻不计。试求: A)加热蒸汽消耗量; B)所需的传热面积(以内管外表面计)。 C)当苯的流量增加50%,要求苯的进出口温度不变, 加热蒸汽的温度应为多少? 有一蒸汽管道，其外径为４２６ｍｍ，长５０ｍ。管外复盖一层厚为４００ｍｍ的保 温层，保温材料的导热系数λ随温度ｔ而变化，其关系为： λ＝０．５ ＋ ９×１０t W/m.K 现已测得蒸汽管道的外表面温度为１５０℃，保温层外表面温度为４０℃，试计算该管道 的散热量。 某厂用一套管热交换器，每小时冷凝２０００kg甲苯蒸汽，冷凝温度为１１０℃，甲 苯的汽化潜热为３６３KJ/Kg,其冷凝传热系数为１４０００W/m.℃。冷却水于１６℃及 5000Kg/h的流量进入套管内管(内径为５０ｍｍ)作湍流流动,其对流传热系数为１７４０ W/ｍ℃。水的比热可取为４．１９KJ/Kg℃。忽略壁及垢层的热阻且不计热损失。 A)试计算冷却水的出口温度及套管管长。 B)由于气候变热, 冷却水进口温度升为 ２５℃，试计算在水流量不改变的情况下, 该冷凝器的生产能力的变化率。 有一列管式换热器，列管由薄壁钢管制成。壳方通入温度为１２０℃的饱和水蒸汽。 管内走空气，空气流量为２．５×１０kg/h，呈湍流流动，进口温度为３０℃，出口温 度为８０℃。现将空气流量加大1.5倍，进口温度不变。问此时的换热量为多少? 空气比热ＣP ＝１００５J/kg.K，假设空气的物性保持不变。 某单程列管换热器，由２５４根φ２５×２．５ｍｍ管子组成，壳程用１００℃饱和 水蒸汽加热，使空气从２５℃加热到８５℃，空气量为８０００kg/h，试计算 A)换热器的管长为多少？ B)若管内气量增加一倍，空气入口温度和饱和水蒸汽温度均不变，求空气出口温度为 多少？（设空气的物性不变） 空气的物性数据为： 密度ρ=１．０７Kg/ｍ,粘度μ=０．０２×１０PaS,比热Cp=１．０２kJ/kg.K 导热系数λ＝０．０２８５W/m.K。 有一列管换热器，由φ２５×２．５ｍｍ长为２ｍ的２６根钢管组成。用１２０℃饱 和水蒸汽加热某冷液体，该液体走管内，进口温度为２５℃，比热为１．７６kJ/kg.℃，
流量为１８６００kg/h。管外蒸汽的冷凝传热系数为１．１×１０W/ｍ.℃， 管内对 流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的６倍。求冷液体的出口温度。 （设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计） 在一传热面为 30m的列管式换热器中，用 120℃的饱和蒸汽冷凝将气体从 30℃加 热到80℃，气体走管内，流量为 5000m/h, 密度为1kg/m（均按入口状态计）比热为 １kJ/kg.K，估算此换热器的传热系数。若气量减少了５０％，估算在加热蒸汽压力和气 体入口温度不变的条件下，气体出口温度变为多少？ 有一换热器由φ25×2mm钢管组成,管外为常压下的苯饱和蒸汽冷凝,苯的沸点为80℃, 管内走冷却水，温度由１０℃升高到３０℃。已知，苯的冷凝传热系数为 600W/mK, 水 的对流传热系数为４００W/mK，钢的导热系数为５０W/m.K, 忽略垢层的热阻。求： A)热流体一侧的平均壁温； B)冷流体一侧的平均壁温。 16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为φ38×2.5mm 的钢管，每段长６ｍ。１０５℃的热水以４ｍ/h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃ 两流体作逆流流动。热水对管壁的对流传热系数α为 ５０００W/m℃，已知盐水物性 (平均温度下)ρ=１２００Kg/m,Ｃp =3.3KJ/Kg℃, μ=0.95×10，λ=0.56W/m℃, 管内外污垢热阻分别为R=1/3788m℃/w, R=1/3846m℃/w。求盐水出口温度和
所需套管的段数。忽略热损失。(热水在平均温度下的Ｃp=4.18kJ/kg℃,ρ=1000 kg/m 某厂加热炉为一内衬耐火砖的钢制圆筒，筒外覆盖一层绝热材料，如图示。 若钢板的允许工作温度不超过４５０℃，已知外界大气温度：夏季为４０℃，冬季为 －１０℃，大气一侧的对流传热系数α外＝１０W/mK；炉内为热气体流动，最高温度为
６００℃, 内侧对流传热系数α内＝１００W/mK，炉内流道截面直径为１．５米。 问：A)此炉壁各层布置是否合理？（用数字说明） B)若要改善钢炉壁的工作条件，从理论上你认为可采取什么措施？（定性说明） 各层材料的厚度与导热系数数据如下： 导热系数，W/mK 厚度， ｍ 耐火砖 ０．３８ ０．２５ 钢 板 ４５ ０．０１ 绝热材料 ０．１０ ０．２５ 某车间有一台换热面积（以外表面积计）为 2.5 m的单程列管换热器。用１８０℃ 的热废气预热轻油，轻油走管外，其流量为２００kg/h，比热为2kJ/kg℃, 温度由３０℃ 升至８０℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为７０℃。求： A)换热器的热负荷和传热系数。 B)若由于长期运转，轻油在管外结垢，已知污垢热阻为总热阻的１０％，试估算在 其他条件基本不变的情况下，轻油处理量如何变化？ 有一列管换热器,用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的簿壁列管内作湍流 流动，由40℃冷却到 -5℃，液氨侧的对流传热系数为1880W/m.K，空气侧的对流传热系
数为：４６．５W/m.K。忽略管壁和污垢热阻。求 A)平均温度差; B)总传热系数； C)若空气流量增加２０％，其他条件不变，总传热系数将变为多少？
D)为保证空气流量增加后的冷却程度不变，在以后设计换热器时，可采取什么措施? 一套管换热器，内管尺寸为φ13*1.5ｍｍ，长1.25ｍ，空气流经内管， 温度由100℃ 冷却到30℃。水流经环隙，流速较低。温度由10℃上升到20℃，逆流操作。用孔板流量计 测量空气的流量压差为100mmHO，空气的物性数据及流量计算式如下: Ｃp ＝１００５[J/Kg.K] μ＝1.725×１０（(273.2+t)/273.2） [Pa S] λ＝0.02432 + 7.7×１０ｔ [W/m.K] W＝2.329×１０Ｒ [Kg/S] 式中：Ｒ－－ｍｍＨＯ ｔ－－℃ 试计算：１．总传热系数Ｋ；（以外表面为计算基准） ２．空气对管壁的对流传热系数α。 在某一蒸汽冷凝器中，110℃的饱和蒸汽在管外冷凝,蒸汽冷凝传热系数其α=10000 W/mK。水在管内被加热，管壁向水的对流传热系数α＝1000W/mK，冷水进口温度为
t=30℃,出口温度t=40℃。冷水处于稳定湍流。若蒸汽温度及冷水进口温度不变,而将 水用量增加一倍, 问蒸汽冷凝量增加为原来的多少倍? 热损失可以不计,忽略管壁热阻。 在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h的某液态烃从 100℃冷却 到60℃，其平均比热 C烃=2.38kJ/kg.℃， 环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和 50℃，平均比热Ｃp水＝4.17kJ/kg.℃，基于传热外面积的总传热系数K=2000W/m.℃, 设其值恒定, 忽略热损失。试求： A)冷却水用量； B)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。 一套管换热器,由φ48×3mm和φ25×2.5mm的钢管组成,两种流体在内管和环隙流过， 分别测得对流传热系数为α和α，若两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对 物性所产生的影响。 求:将内管改为φ32×2.5mm后,管内对流传热系数有何变化?(假设流动状态皆为湍流) ９０℃的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到５０℃，换热器的换热面积为６ｍ，传 热系数K=230W/m℃，正丁醇的流量为1930Kg/h。冷却介质为18℃水,热损失可以忽略。 求：A)冷却水出口温度； B)冷却水消耗量。 ７０℃正丁醇Ｃp＝２．９８KJ/Kg.℃ 水 Ｃp＝４．１８７KJ/Kg.℃ 某平面炉壁，由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ组成，已知绝热砖厚度ｂ＝ 200mm, 导热系数 λ＝０．２W/m.℃，普通砖外侧温度ｔ＝５０℃，普通砖导热系数λ=0.7W/m.℃周 围大气温度ｔ=20℃。炉壁外侧对大气的综合对流传热系数α＝20W/m.℃，试问: A)单位面积炉外壁的热损失是多少？ B)如果ｔ＝８００℃，求ｔ及ｂ； 在φ57×3ｍｍ的蒸汽管(管材的λ＝45W/m.K)外壁包了一层２５ｍｍ厚, 导热系数 λ＝０．２W/m.K的石棉层。蒸汽管的内壁温度为１７５℃，石棉层外表面温度为50℃, 试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数为0.07W/m k 的氧化镁保温材料，使热损失为原来的一半，设总温度差保持不变, 试问此保温材料应多 厚？ 在研究污垢对传热的影响时，采用φ２８×１ｍｍ之铜管，水在管内流动，水蒸汽在 管外冷凝。传热系数Ｋ在很宽的水的流速范围内，对清洁管和污垢管可用如下方程表示：