6-1 在火力发电厂的高压加热器中，从汽轮机抽出的过热蒸汽用来加热给水，过热蒸汽在加热器中先被冷却到相应的饱和温度，然后冷凝成水，最后被冷却到过冷水。试绘出冷、热流体的温度沿换热面变化曲线。
解：
6-2 一卧式冷凝器采用外径为25mm、壁厚1.5mm的黄铜管做成换热表面。已知管外冷凝侧的平均表面传热系数为5700 W/(m2·K)，管内水侧的平均表面传热系数为4300 W/(m2·K)。试计算下面两种情况下冷凝器按管子外表面计算的总传热系数：（1）管子内外表面均是洁净的；（2）考虑结垢情况，管内为海水，平均温度小于50℃，管外为干净的水蒸汽。
解：1/h0?1/5700?1.7544?10?4m2?K/W
1d0125????2.643?10?4m2?K/W hidi430022黄铜的导热系数??109W/m?K
（1）管子内外表面均是洁净的情况下
k0?11d0d01d0?ln??h02?dihidi1
0.025251.7544?10?4?ln?2.643?10?42?10922?1705.5W/m2?K?（2）考虑结垢情况，管内为海水，平均温度小于50℃，管外为干净的水蒸汽 海水的污垢热阻为：Rft?0.88?10m?K/W
?42k1?
1d1?Rft0k0di?1125?0.88?10?4?1705.522?1457.01W/m2?K
6-3 有一台液—液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外流动。实验测得的总传热系数与两种流体流速的变化关系如附图所示。试分析该换热器的主要热阻在甲、
乙流体哪一侧？
k
介质乙的流速、进口温度不变 k
介质甲的流速、进口温度不变 0 介质甲的流速
图6-22 习题6-3附图
0 介质乙的流速
解：主要热阻在介质乙这一侧，因为增加介质甲的流速对传热系数的影响并不大，而增加介质乙的流速则使传热系数明显上升，这说明介质乙对总热阻有举足轻重的影响。
??20℃，6-4 一台1-2型壳管式换热器用来冷却12号润滑油。冷却水在管内流动，t2??100℃，出口温度t1???50℃，流量为3kg/s；热油的入口温度t1???60℃。已知换热器总t2传热系数k?350W / (m2·K)。试计算：（1）所传递的热量；（2）油的流量；（3）所需的传热面积。
解：查的润滑油的比热为C1?2.148KJ/(Kg?K) 水的比热为C2?4.174KJ/(Kg?K) 油的流量：qm1?qm2C2△t23?4.174?(50?20)??4.37Kg/s
C1△t12.148?(100?60)所传递的热量：??qm2C2△t2?3?4.174?(50?20)?375.66KW
't1?t1''?t2?60?20?40℃ ''tr?t1'?t2?100?50?50℃
△tm?t1?tr40?50??44.8℃
ln(t1/tr)ln(40/50)'''t2?t250?20t1'?t1''100?60P?''??0.375 R?'''??1.333
t1?t2100?20t2?t250?20PR?1.333?0.375?0.5
1/R?1/1.333?0.75
???0.9
△tm?44.8?0.9?40.32℃
所需的传热面积：
?375.66?103A???26.62m2
k△tm350?40.326-5 有一管壳式换热器，已知换热管的内径为17mm，外径为19mm，单程管子的根数为50根，单程管长为4m。热水走管程，热水的流量为33t/h，热水的进、出口温度分别为55℃和45℃。被加热的冷水走壳程，冷水的流量为11t/h，冷水的进、出口温度分别为15℃和45℃。若已知换热器传热系数为1200 W/(m2·K)，试计算该换热器的面积和需要的管程数？ 解：
冷水：壳程；qm1?11t/h?3.056Kg/s;t1'?15℃;t1''?45℃
'''热水：管程，qm2?33t/h?9.167Kg/s;t2?55℃;t2?45℃
c1?c2?4200J/(Kg?K)
?tmax?45?15?30℃;?tmin?55?45?10℃
'''t2?t245?55P?''??0.25
t1?t215?55t1'?t1''15?45R?'''??3
t2?t245?55由P与R查表得??0.825；
?tm?0.825?30?10?15.02 30ln10'''??qm1c1(t1''?t1')?qm2c2(t2?t2)?KA?tm
qm1c1(t1''?t1')?A??21.36m2
K?tm
6-6 某顺流布置换热器的传热面积为14.5m2，用来冷却流量为8000kg/h、比热为1800J/(kg·K)、进口温度为100℃的润滑油，采用流量为2500kg/h、比热为4174J/(kg·K)、进口温度为30℃的水作为冷却介质，水在管内流过。如果传热系数为330W/(m2·K)，试用效能与传热单元数确定换热器的出口油温和水温。
W（/m?K）解：顺流；A?14.5m；K?330
22qm1?8000kg/h?2.22kg/s;c1?1800J/(kg?K);t1'?100℃
'qm2?2500kg/h?0.694kg/s;c2?4174J/(kg?K);t2?30℃
qm1c1?3996;qm2c2?2896.756 ?(qmc)max?3996;(qmc)min?2896.756
根据效能-传热单元数法：
??(qc)??1?exp?(?NTU)?1?mmin??KA?(qmc)max??? ??;其中，NTU?(qmc)min(qmc)min1?(qmc)max计算的??0.346
''又因为??(qmc)min(t'?t'')max??(qmc)min(t1?t2) ''所以(t'?t'')max??(t1?t2)?0.346?(100?30)?24.22
假设
'（1）(t'?t'')max?t1?t1''?24.22解得t1?75.78℃ ''''由于qm1c1(t1℃ ?t1'')?qm2c2(t2?t2)；解得t2?63.41'''t2?t2?33.41＞24.22
''''所以此种假设不成立
'''（2）(t'?t'')max?t2?t2?24.22；解得t2?54.22℃ '''qm1c1(t1'?t1'')?qm2c2(t2?t2)；解得t1''?82.44℃
''t1'?t1''?17.56＜24.22
所以此种假设成立
6-7 一个管壳式冷凝器，其壳程（管外侧）是饱和水蒸气的凝结，其管程（管内侧）是经过处理的循环水，冷凝器采用单管程布置。（1）若已知水蒸气的压力为1.43?105Pa（饱和温度为110℃），流量为5.0 kg/s。现提供的循环水的进口温度为50℃，若希望循环水的出口温度低于90℃，计算全部蒸汽凝结成饱和水所需的循环水流量；（2）若冷凝器的管束采用外径为19 mm，壁厚1.0mm的黄铜管，设计流速为1.3m/s，计算管内的表面换热系数；（3）若已知管外水蒸气凝结的表面换热系数为8000 W/(m2.K)，黄铜的导热系数为110 W/(m.K)，计算冷凝器洁净状况下的总传热系数（以管外面积为基准）；（4）在上面条件下，计算所需管子的根数和每单根管子的长度。
''解：qm1?5kg/s;r?2229.9KJ/Kg;c2?4.187KJ/(Kg?K)；t'2?50℃;t2?90℃