损失、污垢热阻及管壁热阻）。
已知定性温度下空气的物性数据为cp=1.005kJ/(kg?K),?=1.07 kg/m3,? = 0.0199 cP, K)，Pr=0.697。 (15分) ?= 0.0287W/(m·
解：因为管外蒸汽冷凝的?1比管内空气的?2大得多，且管壁及污垢热阻可略去，有
??K??1?1d1?≈?2d2 (2分)
??1?2d2?d1 Q?KA?tm??2?1d2n?d1l?tm??2n?d2l?tm (2分) d1Q (2分)
则 l??2n?d2?tm注意：上式中的n为列管换热器总管数。。
Vs2 = 0.785d20.0332×(200/2)×12 = 1.026 m3/s2(n/2)u= 0.785×
注意：求Vs2 时必须用每管程的管数，对双管程即n/2，不能用总管数n。
Q =ms2cp2(t2?t1) = Vs2?cp2(t2?t1) = 1.026×1.07×1.005×103×(86-26)= 6.62×104 W Re =
d2u?? =
0.033?12?1.0744
= 2.13×10＞10 为湍流 (3分)
0.0199?10?3?2 = 0.023
?0.80.40.0287×(2.13×104)0.8×0.6970.4=50 W/(m2·k) RePr= 0.023×0.033d2?tm=
t2?t180?26= = 59 ℃ (4分)
Ts?t1ln120?26ln120?86Ts?t2
Q6.62?104所以 l = = = 1.08m (2分)
?2n?d2?tm50?200?3.14?0.033?5915、用一套管换热器将2000kg/h的甲苯饱和蒸气（110oC）冷凝为饱和液体，甲苯的气化热
为363KJ/kg。冷却水于16 oC及5000kg/h的流量进入套管内管（内径50mm）作强制湍流流动，其传热膜系数为1740w/(m 2 K)。水的比热可取为4.19KJ/(kg oC)，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。 （20分） （1）求冷却水的出口温度及套管管长。
（2）由于气候变化，冷却水的进口温度升高到25 oC，试计算换热器的热负荷变化（以%表示）。忽略物性参数的变化。
（3）冷却水温度升高后，有人建议将冷却水流率加倍，问此时的热负荷、冷却水出口温度与末升高时相比如何，计算出热负荷增加或减少的百分数？
(1) Q?Whr?WcCp(t2?t1)? t2?2000?363?1000?2.01?105w
3600Whr2000?363?1000?t1??16?50.65 oC (2分)
WcCp5000?4.19?1000K??i?1740 w/(m2?oC)
?t1?110?16?94 oC ?t2?110?50.65?59.35
?t1?t2?2
2?(94?59.35)2?76.8 oC
?tm?(?t1??t2)Q?KA?tm??i?dL?tm (3分)
KA?tm2.01?105L???9.6m (1分)
?i?d?tm1740???0.05?76.8(2) A??dL?3.14?0.05?9.6?1.5m
2??t1?)?KA?tm??KA Q??WCp(t2?)?(T?t2?)(T?t1
2 5000?4.19??)(110?25)?(110?t21000??25)?1740?1.5(t2
36002??56.1 (3分) t2??T?t1??110?25?85 oC 升温后 ?t1??T?t2??110?56.1?53.9 oC ?t2??t1?2 ??t2??t1?)?5000?4.19?Q??WCp(t21000(56.1?25)?1.81?105w 3600Q?Q?2.01?105?1.81?105??9.9% (3分) Q2.01?105(3)
?i??iW???(W)0.8?20.8?1.74
?i??1.74?1740?3027.6w/(m2?K)
???2WCp(t2??25) (2分) Q???K?A?tm ?t???2?110?t?2?25195?t?2m2?2 根据给出数据算得： t?2?52.8oC ?t???195?t?22?195?52.8m2?71.1oC Q???K?A?t?m??3027.6?1.5?71.1?3.23?105w W?Cp(t?2?t1?)?WCp(t2?t1) 2WCp(t2??25)?WCp(50.65?16) t??42.3 o2C ?t1?110?25?85 oC ?t2?110?42.3?67.7 oC
?t1?t＜2 ?t????t1??t2?76.4 o22C Q???K?A?t???3027.6?1.5?76.4?3.47?105w
Q?Q??2.01?105?3.47?105Q?2.01?105?72.6%
(2分)