为定值。
传热综合题
4.28 在一套管换热器中，用水蒸汽加热空气，已知空气侧对流传热系数为40 W/(m2·℃)，蒸汽冷凝侧的对流传热系数为5000 W/(m2·℃)，现欲提高此传热过程的总传热系数，应从何着手解决？试用具体数据说明理由。（注：管壁热阻及污垢热阻可忽略）
4.29 接触法硫酸生产中用氧化后的高温SO3混合气预热原料气（SO2及空气混合物）， 已知：列管换热器的传热面积为90m2 ，原料气入口温度t1=300℃，出口温度t2 =430℃。SO3混合气入口温度T1 =560 ℃，两种流体的流量均为10000 kg/h，热损失为原料气所得热量的6%，设两种气体的比热均可取为1.05 kJ/(kg·℃)，且两流体可近似作为逆流处理。求： （1）SO3 混合气的出口温度T2； （2）传热系数K为多少。
4.30 某列管换热器，管间通饱和水蒸汽，可将一定流量作湍流流动的空气加热至指定温度，若须进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、管数、流态及其它条件均不变），你认为此措施是否可行，并说明理由。
4.31 举例说明下列各图的物理意义，并写出△tm的数学表达式：
题4.31附图
4.32 在内管为Φ189×10 mm的套管换热器中，将流量为3500 kg/h的某液态烃从100 ℃冷却到60℃，其平均比热Cp烃=2.38 kJ/(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=4.17 kJ/(kg·℃)，基于传热管外表面积的总传热系数Ko=2000 W/(m2·℃)，设其值恒定，忽略热损失。试求： （1）冷却水用量； （2）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。
4.33 某厂一单管程单壳程列管换热器，列管规格为Φ25×2.5 mm，管长6 m，管数501根，管程走热气体，流量为5000 kg/h，平均比热3.04 kJ/(kg·℃)，进口温度500 ℃；壳程走冷气体，流量为4000 kg/h，平均比热3.14 kJ/(kg·℃)，进口温度30 ℃。 （1）逆流操作时，测得热气体的出口温度为200 ℃，求总传热系数K为多少W/（m2·℃）； （2）如采用并流操作，热气体的出口温度有无可能降为200 ℃？为什么？
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4.34 在一列管换热器内，用110 ℃的饱和水蒸汽加热管内的湍流流动的空气，使其从30 ℃升至45 ℃，若将空气的流量增加一倍而入口温度不变，试求加热蒸汽量为原用量的倍数。忽略管壁热阻、垢层热阻和热损失，并忽略因空气出口温度变化所引起的物性变化。
4.35 用120℃的饱和水蒸汽将流量为36 m3/h的某稀溶液在双程列管换热器中从80 ℃ 加热至95 ℃。若每程有直径为Φ25×2.5 mm的管子30根，且以管外表面积为基准的传热系数K=2800 W/(m2·℃)。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求： （1）换热器所需的管长； （2）当操作一年后，由于污垢累积，溶液侧的污垢系数为0.00009 m2·℃/W，若维持溶液的原流量及进口温度不变，其出口温度为多少？又若必须保证溶液原出口温度，可以采取什么措施？ 注：溶液的密度及比热与水近似：ρ=1000 kg/m3 ；Cp=4.2 kJ/(kg·℃)
4.36 用一传热面积为3 m2，由Φ25×2.5 mm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1000 kg/h和1200 kg/h，其比热分别为4.187 kJ/(kg·℃)和2.0 kJ/(kg·℃)；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000 W/(m2·℃)和250 W/(m2·℃)，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。 （1）计算说明该换热器是否合用？ （2）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）
4.37 一定流量的空气在蒸汽加热器中从20 ℃加热到80 ℃，空气在管内呈湍流流动。压强为1.724 kgf/cm2的饱和水蒸汽在管外冷凝。现生产要求空气流量增加20%，而空气进口温度不变，试问采取何种措施才能完成任务？作出定量计算。假设管壁和污垢热阻忽略不计。
注：1.724 kgf/cm2压强下的饱和水蒸汽的饱和温度为115 ℃。
4.38 某厂用套管换热器每小时冷凝2000 kg的甲苯蒸汽，冷凝温度为110 ℃，潜热为 360 kJ/kg，甲苯蒸汽冷凝传热系数α为10000 W/(m2·℃)。冷却水于15℃，以4500 kg/h的流量进入Φ57×3.5 mm的管内作湍流流动，其对流传热系数为1500 W/(m2·℃)。管壁热阻和污垢热阻忽略不计，水的比热为4.18 kJ/(kg·℃)；试求： （1）该换热器传热面积A为多少？ （2）若夏天冷却水进口温度升至20 ℃，操作时将冷却水量加大一倍，原换热器能否完成任务？
4.39 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0.5 m/s，流量为15 T/h，比热为1.76 kJ/(kg·℃)，密度为858 kg/m3，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/(m2·℃)和10000 W/(m2·℃)，钢导热系数为45 W/(m2·℃)，垢层热阻忽略不计。 求：（1）总传热系数； （2）管子根数和管长；
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（3）在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要用什么措施？ 4.40 有一蒸汽管，尺寸为Φ50×2.5 mm，外包有两层绝热材料，每一层厚度都是2.5 mm，现有两种保温方法，见图（1）和（2），已知λ2=5λ1，请定量判断这两种方法中哪一种方法绝热情况较好（蒸汽管本身的热阻可以忽略不计）
4.41 在研究污垢对传热的影响时，采用Φ28×1 mm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： 清洁管：1/K=0.00020+1/(500u0.8) ；污垢管：1/K=0.00070+1/(500u0.8) 式中： K为传热系数，kcal/(m2·h·℃)，u为水的流速，m/s；α=f(u0.8)为水的对流传热系数，kcal/(m2·h·℃) 试求污垢热阻和蒸汽冷凝传热系数。已知：铜的导热系数 λ=330 kcal/(m·h·℃)
4.42 判断下列说法是否妥当，如不妥，请写出正确说法 （1）蒸汽在管外冷凝时，“冷凝负荷越大，冷凝传热系数越高”； （2）用饱和蒸汽加热容器内的液体，使之沸腾时，“饱和蒸汽的压力越高，越有利于强化传热”。
4.43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，如图所示。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=10 W/(m2·k)；炉内为热气体流动，最高温度为600℃，内侧对流传热系数α内=100 W/(m2·k)，炉内流道截面直径为1.5 m。 （1）炉壁各层布置是否合理？（用数字说明） （2）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：
材料 耐火砖 钢 板 绝热材料
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导热系数，W/ m2k
λ1= 0.38 λ2= 45 λ3=0.10
厚度， m 0.25 0.01 0.25
题4.43附图 题 4.45 附图 4.44 设有一热物料，其流量为1000 kg/h ，比热Cp1 =2.1 kJ/(kg·℃)，在换热器中与冷流体逆流换热，温度从149 ℃冷却至66 ℃。冷却剂为水，温度为15 ℃，流量为2000 kg/h，比热Cp2 =4.18 kJ/(kg·℃)，换热器总传热系数K=567 W/(m2·℃)。如今换用10 ℃水作为冷却剂，则料液出口温度为多少？若生产上需维持热流体原出口温度为66 ℃，而水流量不变，换热器是否满足需要？
4.45 由A、B两台换热器组成的换热系统中，冷热流体的流向相反，流量相等，如图所示。已知A、B两台换热器的传热面积、传热系数均相等，冷流体流量等量分配，T1=150 ℃，T2=40 ℃、t1=30 ℃、t2=90 ℃。试求温度T、ta、tb的值分别为多少？
4.46 某套管换热器，内管为Φ19×2mm，流向安排如图（a）所示。已知Wh=Wc=1000 kg/h，T1=100 ℃，T2=80 ℃，t1 =20 ℃，Cph=2 kJ/(kg·℃)，Cpc=1 kJ/(kg·℃)，管内αi =2000 W/ (m2·℃)，环隙αo=3000 W/(m2·℃)。若再增加一台完全相同的换热器按图b的流程操作，且Wh，Wc，T1，t1均不变，此时t2为多少？忽略管壁和污垢热阻。
题 4.46 附图
4.47 拟在单程逆流列管换热器中用35℃的冷水将流量为1 kg/s、温度为150℃的热油冷却至65℃，油走管内，软水走壳程，水的出口温度为75℃，已知油与水均处在湍流，并知此条件下对流传热系数分别为：水2000W/(m2·℃)，油1000W/(m2·℃)，油的平均比热为4 kJ/(kg·℃)，水的平均比热为4.18 kJ/(kg·℃)，若换热器传热面积为11 m2，热损失、垢层及管壁热阻均可不计，忽略内外表面积的不同。求：
（1）该换热器是否可用？（按平壁估算）
（2）若油的流量增至1.2 kg/s，其他条件均不变（水的流量及进口温度不变），仅将管内流程改为双程，并知双程时温差校正系数Φ△t为0.86，该换热器能否合用？
4.48 有一列管式换热器，装有Φ25×2.5 mm钢管300根，管长为2 m。要求将质量流量为8000 kg/h
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