内容发布更新时间 : 2024/5/17 14:18:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
苯自５０℃被加热至８０℃，流量为４０００kg/h。环隙中为２at（绝）的饱和水蒸汽冷 凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m.℃。 已知：苯在５０～８０℃之间的物性数据平均值为： ρ＝８８０kg/m， ＣP＝１．８６kJ/kg.℃ λ＝０．１３４W/m.℃， μ＝０．３９cP 管内侧污垢热阻 Ｒ＝0.0004m.℃/W 管壁及管外侧污垢热阻不计。 蒸汽温度与压强关系如下表所示 压强 at(绝) 1.0 2.0 3.0 温度 ℃ 99.1 120 133 试求：A)管壁对苯的对流传热系数； B)套管的有效长度； C)若加热蒸汽压力降为１at（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？ 有一套管式换热器,内管为φ１８０×１０的钢管. 用水冷却原油,采用逆流操作，水 在内管中流动，冷却水的进口温度为１５℃，出口温度为５５℃。原油在环隙中流动，流 量为５００kg/h，其平均比热为３．３５kJ/kg.℃，要求从９０℃冷却至４０℃。已知水 侧的对流传热系数为1000W/m.℃，油侧的对流传热系数为299W/m.℃ （管壁热阻及垢
阻忽略不计）。 试求：A)总传热系数； B)套管换热器的有效长度； C)所需冷却水用量（水的比热取４．１８kJ/kg.℃，忽略热损失）； D)在操作中因气温升高，冷却水进口温度变为２０℃，问此时会出现什么情况? 若仍维持原生产任务，应采取什么措施？说明理由，并计算之。（设变化后的总传热系数 Ｋ＝２５５W/m.℃）。 在逆流操作的列管换热器中，把氢氧化钠溶液从70℃冷却到35℃，氢氧化钠走管内， 流量为１．１１kg/s，比热为3770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m.k 现用１５℃的水作为冷却剂，水走管外，流量为１．６７kg/s，比热为４１８０J/kg.K， 管壁对水的传热系数为1000W/m.K,(管壁热阻及垢阻略计),忽略热损失(可近似按平壁处 理) 试求：A)冷却剂出口温度及所需传热面积； B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变，而两流体的流量都增大一倍，则流量增 大后的冷、热流体的出口温度变为多大？（假设两流体均为湍流，其物理性质不 变, 传热温度差可取用算术平均值）。 在某套管式换热器中，每小时将1200kg, 比热为2.2kJ/kg.℃的甲流体从120℃冷却到 70℃, 热流体向管壁的对流传热系数 α=260W/m℃。乙流体在内管与甲流体呈逆流流 动, 由20℃被加热到50℃,平均温度下其粘度为0.72×10Pa.s,比热为4.18kJ/kg.℃。 内管尺寸为φ57×3.5mm,管壁向乙流体的对流传热系数α=880W/m℃,内管两端的压强 降△p。由于任务需要,欲将内管两端压强降调至3△p,并要求维持原来的冷却任务,问原换 热器是否适用? 乙流体进口温度仍为20℃, 忽略热损失及管壁,垢层的热阻。压强降改变后认为两流 体的物性常数及摩擦系数均没有变化。 有一套管式换热器，内管为φ５４×２ｍｍ、外管为φ１１６×４ｍｍ的钢管。内管 中苯由５０℃被加热至８０℃，其流量为４０００kg/h。环隙中为２kgf/cm（绝）饱和 水蒸汽冷凝，蒸汽冷凝的传热系数为１０W/m.K。
已知苯在５０～８０℃之间的平均物性数据为：ρ＝８８０kg/m； ＣP＝０.１８５６kJ/kg.℃； λ＝０．１３４W/m.K； μ＝０．３９cP。 管内侧垢阻 Ｒ＝0.0004m.K/W，管壁热阻及管外侧垢阻可以忽略不计。 加热蒸汽压强与温度 的关系如下： 压强，kgf/cm（绝压） 1.0 2.0 3.0 温度，℃ 99.1 120 133 汽化潜热，kJ/kg 2259 2204 2163 试求： A)以管内表面积为准的总传热系数Ｋ1 ＝？ B)套管的有效长度； C)采用上述套管长度，若加热蒸汽压力增至３kgf/cm（绝），问苯的出口温度为 多少度？（Ｋ值可以近似认为不变）。 某溶液在新清洗的套管换热器中用冷水进行冷却。溶液的流量为 1000kg/h, 比热为 3.34kJ/kg.℃,从150℃被冷到８０℃,溶液向管壁的对流传热系数为1163W/m℃。水在内 管内与环隙的溶液呈逆流流动, 从15℃升到65℃。平均温度下水的比热为4.18kJ/kg.℃, 密度ρ＝992.2Kg/m,导热系数λ=0.634W/m.℃，粘度μ＝0.653×１０Pa.s.内管直 径为φ25×25mm。忽略热损失及管壁热阻。试求： A)以外表面计的总传热系数Ｋ； B)换热管使用６个月后，由于生成水垢而影响换热效果，在测得水的流量不变的情况 下, 水的出口温度降至60℃, 求水垢的热阻； C)若仍希望溶液冷却到８０℃，将冷却水量提高一倍，问能否达到要求？ （设水的物性参数不变） 在单程列管换热器内，用１２０℃饱和蒸气将流量为８５００kg/h的气体从２０℃加 热到６０℃， 气体在管内以１０m/s流动，管子为φ２６×１的铜管，蒸气冷凝膜系数为 11630W/m.℃，管壁和污垢热阻可不计，试计算： A)传热内表面积； B)如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？（气体进口温度和气体物性不变） 气体物性为： ＣP＝1.005kJ/kg.℃， ρ＝1.128kg/m ， λ＝1.754×１０W/m.℃， μ＝1.91×１０Pa.S。 某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格φ３８×３，管长４ｍ，管 数１２７根。欲利用这台换热器，用水蒸汽加热空气。蒸汽走壳程，空气走管程。空气流 量为６０００标准m／h，要求自２０℃加热至１００℃以上。 已知：空气侧对流传热系数为５８W/m.℃； 蒸汽侧对流传热系数为１１０００W/m.℃； 污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计； 标准状况下，空气密度为１．２９kg/m，操作条件下的比热取1.01kJ/kg.℃； 蒸汽的有关参数见附表。 A)当采用压力为２kgf/cm（绝对）的加热蒸汽时，试核算此台换热器是否能满足 要求。 B)如果用压力为３kgf/cm（绝对）的加热蒸汽，利用此台换热器，可以将空气自２０ ℃加热至多少度？蒸汽消耗量为多少kg/h。忽略热损失. 附表： 饱和水蒸汽表
绝对压力kgf/cm 温度℃ 汽化热kJ/kg １．０ 99.1 2260.45 ２．０ 119.6 2206.44 ３．０ 132.9 2169.18 在一ＦＬＢ－５００－６５－２５－４型列管冷凝器中用饱和水蒸汽预热有机溶剂， 蒸汽在壳程中冷凝为同温度的饱和水。溶剂走管内。已知： 水蒸汽：温度１２０℃，冷凝潜热ｒ＝２２３６kJ/kg 冷凝传热系数：１００００W/m℃。 溶剂： 流量：４５t/h，入口温度４２℃，出口温度８２℃， 平均温度下的比热２．２kJ/kg.℃。 换热器：管子总数１２０根，管子规格φ２５×２．５ｍｍ， 材料：钢（导热系数４５W/m.C）以管外表面积为基准的传热面积６５ｍ, 壳体没保温，壳外表面积１２ｍ。 四周环境温度１５℃，换热器外壳至周围环境的对流辐射综合传热膜系数 αT ＝１４．５W/m.℃。 A)忽略壳壁热阻，估计蒸汽的冷凝量（kg/h）； B)若两侧无污垢，试求管内溶剂的对流传热膜系数； C)若将上述四管程的换热器改为二管程操作（管子总根数不变），并假定溶剂的流量、 入口温度、蒸汽温度、蒸汽的冷凝膜系数均不变，溶剂物性变化可忽略，试求溶剂的 出口温度。（假定二管程时管内流动为湍流状态） 某厂在单壳程双管程列管换热器中，用１３０℃的饱和水蒸汽将乙醇水溶液从２５℃ 加热到８０℃，列管换热器由９０根φ２５×２．５ｍｍ，长３ｍ的钢管所构成，乙醇水 溶液处理量为36000kg/h ，并在管内流动。饱和水蒸汽在管间冷凝。已知钢的导热系数为 45W/m.℃，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m，粘度为１．２cP，比热为 4.02 kJ/kg.℃，导热系数为０．４２W/m.℃，水蒸汽的冷凝传热系数为１０W/m.℃，在操 作条件下，垢层热阻及热损失可忽略不计，试确定： A)此换热器能否完成生产任务？ B)当乙醇水溶液处理量增加２０％，在溶液进口温度和饱和水蒸汽温度不变情况下, 仍在原换热器中加热乙醇水溶液，则乙醇水溶液的出口温度变为多少（乙醇水溶液的 物性可视为不变）？ 有一园形蒸汽管道，外面用导热系数为 λ=0.17W/m.℃的保温材料保温，保温层内表 面温度为ｔ,内半径为ｒ＝２．５ｃｍ，外半径为r,温度为t, 保温层与管壁接触 良好。管内蒸汽温度为 200℃, 周围环境温度ｔ＝２０℃，稳定传热。保温层外表面与 空气间的对流传热系数α＝３．０W/m.℃，可认为α不受管子外径尺寸及壁温的影 响。忽略蒸汽凝液膜层及管壁的热阻。求: A)保温层的临界厚度； B)在上述厚度下，单位管长所散失的热量； C)如果无保温层，单位管长所散失的热量； D)有了保温层后，热损失是增加了还是降低了？为什么？ 在一水平放置的套管冷凝器中，用水把７２℃的烃蒸汽冷凝成饱和温度下的液体。换 热器内管的有效传热长度为4ｍ，直径为φ25×2.5ｍｍ。冷水在内管内呈湍流流动，温度 从20℃升至35℃。已经测得基于内管外表面积的总传热系数Ｋ=600W/m.℃，且知管内
水侧热阻为管外蒸汽侧热阻的２．３倍，试求：
A)内管外表面的平均温度T。 B)若管内冷水流量增加一倍，但蒸汽侧冷凝传热系数、冷水入口温度均保持不变，则冷 水的出口温度为多少度？ 假设（１）可忽略管壁热阻、垢层热阻及换热器的热损失；（２）管内冷水流量变化前 后均为湍流。忽略冷水出口温度变化所引起物性的变化。 １０００ｋｇ温度为１００℃的乙二醇， 用一夹套冷却罐冷却， 进入夹套的水温为 １５℃，冷却罐传热面积为２m, 传热过程中平均传热系数 Ｋ＝300W/m.K，经过若干 小时后乙二醇温度降至４０℃，水流量为 0.5kg/s，问此时出口水温度为多少？乙二醇从 １００℃冷却至４０℃所需时间为多少？（水的比热ＣP= ４．１８kJ/kg.K，乙二醇平 均比热ＣP＝２．７kJ/kg.K）.忽略热损失. 某一管道，包以保温材料后，热损失反而比裸管时增加，这是因为保温后外表面积增 加了。试求保温管热损失为最大时的条件，即保温层的临界厚度。 有一蒸汽管， 尺寸为φ５０×２．５ｍｍ， 外包有两层绝热材料，每一层厚度都是 ２．５ｍｍ，现有两种保温方法，见图Ⅰ和Ⅱ，已知λ＝５λ，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）。 在换热器中用水冷却醋酸，传热面积为５０ｍ，两流体逆流流动。 冷却水流量为 ３．３×１０Kg/h，进口温度为２０℃，醋酸的进口温度为１１０℃。换热器刚清洗之 后，冷却水的出口温度为４５℃，醋酸的出口温度为４０℃。运转一段时间之后，在冷热 两流体的进口温度和流量均不变的情况下，换热器的换热量只达到原来的９０％。求此时 换热器传热面两侧的污垢热阻之和的近似值。 水的比热为４１７４J/Kg.K，设两种流体的物性变化不大。 在单程逆流列管式换热器中用水冷却空气，水和空气的进口温度分别为20℃及110℃, 在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃及40℃，使用一年后，由于污 垢热阻的影响，在冷热流体的流量及进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃。 热损失可以忽略不计。求：A)空气出口温度变为多少？ B)总传热系数为原来的多少倍？ C)若使冷却水量加大１倍，空气的流量及两流体的进口温度不变，冷热流体的出口 各变为多少？（水的对流传热系数远比空气的大） D)冷却水流量加大后，换热器的传热速率有什么变化？ 搅拌槽内有质量为M、比热为ＣP、最初温度为ｔ的液体。用蛇管内的蒸汽加热。其 进出口温度恒定为Ｔ，传热面积为Ａ总传热系数为Ｋ设操作过程中总传热系数及液 体比热均可视为恒定值。求: 经加热θ时间后，液体温度ｔ的解析式。 （由于搅拌充 分, 槽内各处流体温度相同） 某厂只能用１２０℃饱和水蒸汽， 通过φ25×2.5ｍｍ，长３ｍ的单管程列管式换热 器，将列管内的17.2[m/h]水溶液从 20℃加热到 75℃，冷凝水于饱和温度下排出。 已 知管侧水溶液α＝2500[W/m.℃]，壳侧蒸汽α＝10000[W/m.℃]， 溶液在管内呈 湍流，试问换热器的管数为若干？水溶液密度ρ=1050kg/m,比热为4.17kJ/kg.℃。热损 失及管壁、垢层热阻均可忽略。检修时发现该换热器有三根管子已坏, 拟将坏管堵塞再继 续使用, 试问此方案是否可行?（通过计算或推导说明）。 精馏塔顶装一台卧式列管冷凝器(单壳程四管程)，用循环水冷凝壳方80℃的饱和有机 蒸汽。冷凝器由长３ｍ、管径为φ２５×２．５ｍｍ的８０根钢管组成。其热负荷为384 KW。夏天冷却水的进出口温度分别为３０℃及４３℃。流程如附图所示。已测得冷水流经 换热器的压头损失可表示为Ｈf ＝８Ｕｍ（Ｕ为换热管内流速，m/s）， 流经上水管 Ａ和回水管Ｂ的压头损失分别为3.5 ｍ和２ｍ。试计算泵的轴功率（泵的效率为６０％）
又若冬季冷却水的进口温度为１５℃，而其流量不变。试计算冬季时冷凝器的热负荷。 假定：（１）在两种情况下，换热器总传热系数及管路摩擦系数均相同。 （２）水的比热为４．１８kJ/kg.℃，密度为１０００kg/m。 在一垂直放置的套管换热器内（内管直径为φ38×3mm，换热管有效长度为３ｍ）,? 用冷水来冷凝环隙间９０℃的有机蒸汽。夏天操作时冷水的入口温度为２８℃、出口温度 为４８℃。冬季操作时冷水的温度降至１５℃，其流率仍和夏天时的相同。试计算冬天时 蒸汽的冷凝量将比夏天时的增大百分之几？假定两种情况下物料所有的物性常数和总传热 系数均相同，并忽略热损失。 若将换热器改为水平放置，其它条件均不变，试定性判断蒸汽冷凝量将如何变化？ 在一列管换热器内，用１１０℃的饱和水蒸汽加热管内湍流流动（Ｒe>１０）的空 气，空气温度从３０℃升至４５℃。若将空气流量增加一倍，试求此时空气的出口温度， 并求加热蒸汽用量需增加为原来的几倍。计算时可忽略热损失、壁阻、垢阻、冷凝蒸汽侧 热阻，且可忽略因空气出口温度变化所引起的物性变化。 在单管程列管式换热器内，用１３０℃的饱和水蒸汽将某溶液由20℃加热到60℃，单 管程列管换热器由１００根φ２５×２．５ｍｍ、长３ｍ的钢管构成，溶液以每小时100 ｍ的流量在管内流过，蒸汽在管外冷凝。 已知在操作条件下溶液的密度为1200kg/m,粘度为0.955cP,比热为3.3kJ/kg.℃, 导 热系数为０．４６５W/m.℃，管壁热阻、垢层热阻和热损失均可忽略不计。 试求： A)传热系数为多少（以外表面积为基准进行计算）？ B)溶液和蒸汽冷凝给热系数各为多少？ C)若溶液的质量流量增加到Ｗ' ，Ｗ' ／Ｗ＝Ｅ，Ｅ＞１（Ｗ为溶液原来的质量 流量），在其它条件不变的情况下，请通过推导说明此换热器有否满足要求（蒸汽冷凝给 热系数可视为与B)计算值相同）？ 在某套管换热器中, 冷、热流体并联操作。试导出冷流体温度t随管长l的变化关系。 设为稳定操作，热损失不计，热、冷流体的质量流量、比热及传热系数均为恒值。 现拟做传热实验，以饱和水蒸汽加热空气，冷凝水在饱和蒸汽温度下排除。采用套管 换热器,试问: （１）如何确定流程、流向____________________________________________； （２）写出以α表示的传热速率方程____________________________________； （３）若要测定Ｋ值，应测定哪些参数__________________________________； （４）测得Ｋ值后，如何定性考查Ｋ值对否？____________________________________ ____________________________________； （５）现要提高Ｋ值，应该采取什么措施最方便？为什么？ ______________________________________________________________。 有一套管换热器，如下图所示，传热管为紫铜管，管内走冷流体，管外走热流体，此 装置原来用于测量传热管内壁面与冷流体的对流传热系数α。试问： A)为使此装置也能测定热流体向传热管外壁面的对流传热系数α，该怎么办? B)测定α，需测取哪些数据？为什么？ 现场有一列管式加热器，管程有φｄ×δｍｍ钢管ｎ根，每根长ｌ米，内通水。壳程 为压力等于Pa（绝）的饱和水蒸汽冷凝。今欲实测此换热器传热系数Ｋ，试问： A)需要测取哪些数据？并在图上标出主要测试点及所用仪表。 B)根据测得的数据列出计算Ｋ值的有关公式及计算方法。 在传热实验中，试分析说明饱和水蒸汽与管壁间的对流换热系数(α)如何确定的？ 并指出相应测试的基本参量有哪些？