化工原理习题第二部分热量传递答案

1、化工原理习题 第二部分 热量传递一、填空题：1.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为500, 而环境温度为20, 采用某隔热材料，其厚度为240mm，=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为_ 1140w _。(注:大型容器可视为平壁)2.牛顿冷却定律 的表达式为_ q=At _，给热系数（或对流传热系数）的单位是_ w/m2.K _。3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90和50,冷流体的进出口温度为30和40,此时传热平均温度差t=_27.9K _。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90和50，冷流体的进出口温度为15和3

2、0,此时传热平均温度差t=_ 41.6K _。 4.热量传递的方式主要有三种:_ 热传导_、_热对流 _、热辐射 。5.对流传热中的努塞特准数式是Nu/, 它反映了对流传热过程几何尺寸对的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q.A.，A表示为一侧的换热壁面面积_。8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.t中，A表示为_ A 泛指传热面, 与K 相对应_。9.两流体进行传热,冷流体从10升到30,热流体从80降到60，当它们逆流流动时, 平均传热温差tm=_ 50_，当并流时,tm=_ 47.2_。 10.冷、

3、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T400，出口温度T为200，冷气体进口温度50，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为250_；若热损失为5时，冷气体出口温度为240。11.一列管换热器，列管规格为383, 管长4m,管数127根，则外表面积F=_F1=12740.038=60.6m2， 而以内表面积计的传热面积F_ F2=12740.032=51.1m2_。12.当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数可变为原来的_2_倍。13.在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于 空气 侧的对流传热系

4、数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。14.热传导的基本定律是 傅立叶定律 。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的a值。间壁换热器管壁温度tW接近于a值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。15.由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的温差愈 小 。16.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。17.消除列管式换热器温差应力常

5、用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 、 采用浮头式 或 U管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。18.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1b2b3，导热系数l1l2 R2 R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。19传热的基本方式有 传导 、 对流 和 辐射 三种。热传导的基本定律是傅立叶定律，其表达式为_dQ= -_。20. 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。（设条件改变后仍在湍流范围）21.

6、导热系数的单位为 W/（m） ，对流传热系数的单位为 W/（m2） ，总传热系数的单位为 W/（m2） 。22.在设计列管式换热器时，设置 折流挡板 ，以提高壳程的传热系数，设置 多管程 ，以提高管程的传热系数。如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在 壳程 程流动。二、选择题：1.间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( A ) A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系2.有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为120 ）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20加热到80，该换热器的平均传热温度差m为（ B ）。 A. -60/ln2.5; B. 60/ln2.5; C. 120/ln5 3

7、.通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120和80,第二层外表面温度为40，则第一层热阻R1，,与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为 C 。A. R1 R2+R3 B. R1 R2+R3 C.R1=R2+R3 D.无法确定4.在设计固定管板式列管换热器时，危险性大有毒、易燃易爆、强腐蚀性的流体应走 B 。 A.壳程 B.管程 C. 壳程和管程均无5.某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20升至80，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。A 1.149 B 1

8、.74 C 2 D 不定6. 一定流量的液体在一f252.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2；如流量与物性都不变，改用一f192mm的直管，则其a将变为 D 。A 1259 B 1496 C 1585 D 16787.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响8.在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的 B 在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积9.将1500 kg/h，80的硝基苯通过换热器冷却到40，冷却

9、水初温为30，出口温度不超过35，硝基苯比热为1.38kJ/kg.K，则换热器的热负荷为（ B ）。 A. 19800 kJ.h; B. 82800 kJ.h; C. 82800 kw; 10.对流传热是由（ C ）因素产生的。 A. 流体分子的热振动; B.流体体内电子的移动; C. 流体质点的位移、扰动。 11.法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（ C ）。 A. kw; B. kcal; C. J 12.热量传递的基本方式是（ D ）。 A. 恒温传热和稳态变温传热; B. 导热给热和热交换; C. 气化、冷凝与冷却; D. 传导传热、对流传热与辐射传热 13.在比较多的情况下，尤

10、其是液液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（ D ）。 A. 热流体的热阻; B. 冷流体的热阻; C. 冷热两种流体的热阻; D. 金属壁的热阻。14.公式qKAtm中，tm的物理意义是（ B ）。 A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差; C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。 15.湍流流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（ C ）。 A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 16.对一台正在工作的列管式换热器，已知o116w/m.Ki11600 w/m.K，要提高传热系数（K），最简单有效的

11、途径是（ A ）。 A. 设法增大o; B. 设法增大i; C. 同时增大o和i。 17.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ A ） A. 蒸汽的温度； B. 空气的出口温度； C. 空气进、出口平均温度18.在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（ B ） A. 蒸汽 B. 空气 C. 蒸汽与空气的平均值 19.对流传热仅发生在（ C ）中。 A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体 20.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K B ，tm A 。 A.变大 B.变小 C.不变

12、 D.不确定21.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变），今使热流体进口温度降低，而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力tm B 。 A.上升 B.下降 C.不变 D.不确定22稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（ A ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 不变 23.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（ A ）方式进行的。 A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射 24.当壳体和管束之间温度大于50时，考虑热补偿，列管换热器应选用（ B ） A. 固定管板式 B. 浮头式 C. 套管式 25.强化传热的主要途径是（ B ）。A.

13、增大传热面积 B. 提高K值 C. 提高tm26.物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（ A ）。 A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热流动。 27流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（ A ）。 A 对流；B 流动；C 传递；D 透热。 28因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为（ D ）。 A 热传导；B 热传递；C 热放射；D 热辐射。 29在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（ A ）。 A 清洗比较方便；B 流速较快；C 流通面积小；D 易于传热。 30在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走

14、管内，以免（ A ），而且管子也便于清洗和检修。 A 壳体和管子同时受腐蚀；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多。 31在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（ A ），可节省壳程金属消耗量。 A 壳体受压；B 流速过快；C 流通面积过小；D 传热过多。 32在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（ A ），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。 A 及时排除冷凝液；B 流速不太快；C 流通面积不太小；D 传热不过多。 33在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（ A ）。 A 泄漏机会较少；B 流速很快；C 流通面积变小；D 传热增多。 34在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，

15、可利用外壳向外的散热作用，（ A ）。 A 以增强冷却效果；B 以免流速过快；C 以免流通面积过小；D 以免传热过多。 35在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走（ B ），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。 A 管内；B 管间；C 管径；D 管轴。 36在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（ C ），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。 A 粘度；B 密度；C 速度；D 高度。 37当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（B）。 A 逆流时，tm

16、一定大于并流、错流或折流时的tm； B 采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量； C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积； D 温度差校正系数 t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度。 38.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响39.在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的B在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积40.冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热

17、器的K B ，tm A 。 A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定41.某两流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变），今使热流体进口温度降低，而其他条件不变，则热流体出口温度 B ，平均推动力tm B 。 A.上升 B.下降 C.不变 D.不确定三、判断题：1.凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( )2.传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比，而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。（ ）3.凡稳态的园筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。（ ）4.热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。（ ）5.当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增

18、大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变 。（ ）6.多层平壁导热过程中，传热总推动力为各壁面温度差之和。（ ）7.无相变的折，错流换热器，其平均温度差t都比逆流时为小。（ ）8.换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（ ）9.导热系数是物质的一种物理性质（ ），10.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（ ）11.在稳定的多层平壁导热中，若某层的热阻较大，则这层的导热温度差就较小（ ）.12.在对流传热中，传热管壁的温度接近值小的哪一侧流体的温度（ ）.13.对于问壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。（

19、 ）14.列管式热交换器内用饱和水蒸汽加热管程的空气，为提高换热器的K值，在管外装设折流挡板。（ ）15.蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种（ ）16.列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数（ ）17.维持膜状沸腾操作，可获得较大的沸腾传热系数。（ ）18.为了提高间壁式换热器的传热系数K值，必须设法提高值大的那一侧流体的对流传热系数。（ ）19.强化传热的途径主要是增大传热面积（ ）20.付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（ ） 四、简答题：1.在化工生产中，传热有哪些要求? 传热一般有两方面的要求： （1）、尽量使传热情况良好,即要求高的传热效率,以减少设备尺寸； （

20、2）、尽量避免传热,即保温或保冷。2.传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同? 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。3.试述对流传热的机理? 热流体流过管道时, 在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡, 使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但

21、由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。 4.强化传热过程应采取哪些途径? 根据K.A.t方程, 指任一个K、A、t都能提高强化传热 (1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差t可采用逆流操作,因为当T，T，t，t四个温度一定时，逆流传热温差t最大； (3)提高传热系数K由 K1/（1/1/（/） 提高、降低,都能强化传热,要提高由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。5.传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙

22、的传热分析其属哪些传热方式? 传导、对流、辐射 导热分子原位振动，电子定向流动。 对流流体质点流动与混合。 锅炉壁为导热，外壁对烟气为对流，火焰和炉墙的热辐射。6.为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作? 操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度T可接近冷流流体进口温度t，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t可接近热流体进口温度T，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。7什么是稳定传热和不稳定传热? 在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，

23、称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。 反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。 8.导热系数受哪些因素影响?现有建筑砖（1800kg.m-3）和煤灰砖（700 kg.m-3）两种材料，哪种保温性能好? 组成：纯物质的导热系数好; 结构：结构致紧、密度大的材料导热系数大; 温度：一般温度升高，非金属固体导热系数增大。 煤灰砖的保温性能好。9.说明流体流动类型对给热系数的影响。 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。则此时给热系数较小。当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。 10.给热系数受哪

24、些因素影响? 流动类型：湍流时的给热系数大。流体的物性：粘度、密度、比热Cp，导热系数均对给热系数有影响。传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为了提高给热系数。流体的对流情况，强制对流比自然对流的给热系数大，流体在传热过程有无相变，有相变大。11.说明列管式换热器的基本结构。 由壳体、管束、管板、封头等组成。 12.换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？ 由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。为了减少散热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导

25、热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。13.列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？ 主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。14.当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？并简要定性分析主要原因。 因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析：（1）当T、T、t、t四个温度一定时，逆流操作的t比其它流向大。根据：Q=KAt,当K、

26、A一定时，t则Q，对现有的换热器来说，可提高生产能力。当Q、K一定时，t则A，对生产能力要求一定时，新设计制造换热器由于A较小，设备尺寸可减小，节省投资费。（2）一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时，载热体用量比其它流向的要小，降低能耗，提高了经济效益。15各种传热方式相比较，热传导的主要特点是什么？ 在热传导中，物体各部分之间不发生相对位移。 16各种传热方式相比较，对流的主要特点是什么？ 对流仅发生在流体中，流体各部分之间发生相对位移。 17在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？为什么？ 应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省

27、换热面积。 18在设计换热器时，如何安排不洁净和易结垢的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内，因为管内清洗比较方便。 19在设计换热器时，如何安排腐蚀性流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 20在设计换热器时，如何安排压强高的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。 21在设计换热器时，如何安排饱和蒸气的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管间，便于及时排出冷凝液。 22在设计换热器时，如何安排被冷却的流体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管间，可利用外壳向外的散热作用，以

28、增强冷却效果。 23在设计换热器时，如何安排粘度大的液体的流径（管内或是管间）？简述理由。 走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。 24在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度? 由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。 25换热器的壳程为什么要安装挡板? 可以提高壳程流体的湍动程度，增强传热效果。 26间壁式换热器与混合式换热器的区别是什么？ 间壁式换热器是由固体壁面将冷、热两种流体分开，通过固体壁面传热，而混合式换热器中则是将冷、热两

29、种流体直接接触、混合换热。 五、计算题：1. 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0.582w/m.K，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） 设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为: q=(t1-t2)/(b1/1) b1=1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为: q=(t1-t4)/(b

30、1/1)+(b2/2)+(b3/3) b2=(t1-t4)/q-b1/1-b3/32 =(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.5820.233 =0.14m,跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/3, t3=q.b3/3+t4=9300.1/0.582+83=2432.在内管为18010mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100冷却到60，其平均比热为2.38kJ/kg.K，环隙走冷却水,其进出口温度分别为40和50,平均比热为4.174kJ/kg.K， 基于传热外面积的总传热系数K=2000w/m2.K，且保持不变.设热损失可以忽略。试求:（1）

31、冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 冷却水用量：Wc（TT）Wc（tt） 35002.38（10060）W4.174（5040） W7982kg.h t逆（5020）/（50/20）32.75 t并（6010）/（60/10）27.9 QKAt Q333200kJ.h A逆33320010/（200032.753600）1.41m 1.41 3.140.181.41 2.5 m A并33320010/（200027.93600） 1.66 m 3.140.181.66 2.93 m3.已知一外径为75mm，内径为55mm的金属管，输送某一热的物流，此时金属管内表面

32、温度为 120，外表面温度为115，每米管长的散热速率为4545w/m，求该管材的导热系数。为减少该管的热损失， 外加一层石棉层（导热系数为0.15w/m.K）此时石棉层外表面温度为10， 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%，求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。 Q/L=2(120-115)/1/(ln(75/55)=4545 (1/)ln(75/55)=23.14(125-115)/4545=0.00691 =44.9w/m.K 设外加石棉层厚度为 则:Q/L =23.14(120-10)/(1/44.9)ln(75/55)+(1/0.15)ln(75+2)/75 =45450

33、.0387=175.9w.m 690.8=175.90.00691+(1/0.15)ln(75+2)/75 解得: =30mm (石棉层厚度) 设钢管和石棉层接触面间的温度为t2 则: 23.14(120-t2)/(1/44.9)ln(75/55)=175.9 解得: t2=119.84.在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液，溶液量为1.4kg/s，比热为2kJ/kg.K，走内管(规格为252.5mm)，从150 冷却到100 。冷却水走套管环隙，从25升温至60，水的比热为4.18kJ/kg.K。（1）已知溶液一侧的对流传热系数为1160w/m2.K，,冷却水一侧的对流传热系数为930 w/

34、m2K，忽略管壁和污垢的热阻及热损失， 求（1）传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量(kg/h)。 （2）.计算内管的外表面积和管长。 溶液放热 Q=msCpT=1.4210(150-100) =1.410w 1/K=d/(d)+1/ =0.025/(11600.02)+1/930=2.1510 K=464w/m2.K 冷却水用量 ms=Q/Cp(t2-t1) =1.410/4180(60-25) =0.957kg.s=3445kg.h tm=(150-60)-(100-25)/ln(150-60)/(100-25)=82.3 A=Q/(Ktm)=1.410/(46482.3)=3

35、.67m2 L=A/(d)=3.67/(0.025)=46.7m5.某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5 m2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.K，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：换热器的热负荷和传热系数。 A2.5m , C2kJ.kg.K tm （(180-80)-(70-30)）/(100/40) 65.5 Q2002(80-30)20000kJ.h QKAtm K20000/(65.52.5)122.2kJ/m.K.h=34/.m.K6.用一传热面积为3m2由252.5mm

36、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。(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?(假设传热系数不变) (1) Q1=12002(200-100)=240000kJ.h Q2=Q1, t2=t1+Q1/(m2Cp2)=10+240000/(100

37、04.18)=67.4 tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110 1/K1=1/1+d1/(2d2)=1/250+25/(200020) K1=2 16.2.m.K A1=Q1/(Ktm) =24000010/(216.23600110) =2.8 m23m2 不适用。7.采用传热面积为4.48m2单程管壳式换热器,进行溶剂和某水溶液间的换热.流量为3600kg/.h，比热为1.88kJ/kg.K的苯，80冷却至30， 水溶液由20被加热到30。忽略热损失。试求：传热系数K 由 Q=K.Atm 式 求 K 其中: Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/360018810

38、(80-50)=56400t（tt）/（t/t） （8030）（5020）/(80-30)/(50-20) 39.2 56400=K4.4839.2 解得 K=321/m. 8.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：(1)空气出口温度变为多少? (2)总传热系数为原来的多少倍? （1）初期 m1 CP1(110-40)= m2 CP2(45-20)= K Atm 一年后 m1

39、CP1(110-T2 )= m2 CP2(38-20)= K Atm (110-T2 )/(110-40) =(38-20)/(45-20) 解出 T2 =59.6（2）tm （(110-45)-(40-20)）/ln(65/20)= 38.2 tm （(110-38)-(59.6-20)）/ln(72/39.6)=54.2 (38-20)/(45-20)=(K /K)(54.2/38.2) 解出 K/K0.5079.一套管换热器,外管为833.5mm，内管为573.5mm的钢管，有效长度为 60m。用 120的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为2205kJ/kg。已知油的流量为6

40、500kg/h，比热为 2.2kJ/kg.K，进口温度为30，出口温度为80。试求： (1)蒸汽用量；(不计热损)(2)传热系数； （1） 蒸汽用量 Q放W.2205W kJ.h Q吸W CP(t出t入） 65002.2（8030）7.1510kJ.h Q放Q吸 7.1510/2205324kg.h（2） 传热系数的计算 由QKAtmtm （(120-30)-(120-80)）/（(120-30)/(1 20-80)） 50/（90/40）61.66 KiQ/Aitm 7.1510/60(50/1000)61.66 1231 kJ.h.m. 342 (/m2.K)10.有一逆流热交换器，将1.

41、25 kg/s的苯从77冷却至27，苯的平均比热Cp为1.88 KJ/kg.K。冷却水的进、出口温度分别为25和47。换热器采用252.5 mm的钢管，水在管内，苯在管外，水和苯的传热膜系数分别为850w/m2.K和1700w/m2.K。钢的导热系数49w/m.K。若忽略污垢的热阻，试求冷却水消耗量及管子的总长度。 q=CpG(t-t)=117.5 KJ/S W=117.5/4.187(47-25)=1.276 kg.S t=(77-47)-(27-25)/ln(30/2)=10.34 1/K=1/+1/+/ K=550.7 w/m2.K A=q/K.t=20.635 m L=A/dm=292

42、.1 m11.一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为f252mm。水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17被加热到37。流量为1.25kg/s、温度为72烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数a0=800W/(m2)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg)解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S1；由题意知，水以0.7m/s的流速在

43、管内流过，欲求S1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。 两流体交换的热量为： 又 ， ，则 单管内水的流量为：每程所需管子数为：取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为： (2) 换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。 由题给数据， 则任务所需的传热外表面积为： 换热管总根数为： 取 (2) 换热器的管程数。由题意管程数为： 12.在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20和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和40，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度

44、不变的情况下，冷却水出口温度降至38，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？ 解： （1）空气出口温度题意可得：使用初期 （1） 使用一年后 （2）两式相比（2）/（1），得 则：=59.6（2）总传热系数 方程(2)式/(1)式，得： 故 （3）冷热流体的出口温度一年后 （3） （4）方程（4）式/（3），得： 整理前半式的方程 （5）又因 ， 故 由等比定理 则 整理得， （6）联立（5）和（6），可得： ， （4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？ 则 13.有一换热器，管内通90的热流体，膜系数为1100，管外有某种液体沸腾，沸点为50，膜

45、系数为5800。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005解：忽略管壁热阻，并假设壁温为（1） 当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得： 则 （2） 同理 则 由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。14.流量为2000kg/h的某气体在列管式换热器的管程流过，温度由150降至80；壳程冷却用水，进口温度为15，出口温度为65，与气体作逆流流动，两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热膜系数远小于冷却水侧的对流传热膜系数，管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计，气体平均比热为1.02kJ/kg，水的比热为4.17kJ/kg，不计温度变

46、化对比热的影响，试求：（1）冷却水用量；（2）如冷却水进口温度上升为20，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？（3）此时的出口水温将为多少？（4）此时的冷却水用量为多少？解：（1）冷却水用量； （2）如冷却水进口温度上升为20，仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？ 原情况 (1) 新情况 (2)因 ， ， 换热器与气体的情况未变， 则 ， 故 则 ， （2， 则用算术平均值合适）对新情况下的热量进行衡算，故 15.在套管换热器中用120的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h，比热容为1.9kJ/(kg)，温度从30升至6

47、0。蒸汽冷凝传热系数为1104W/(m2)，换热管内侧污垢热阻为4104m2/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为f542mm的钢管，有效长度为12m。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg）；（2）管内苯的对流传热系数ai。解：（1）饱和蒸汽流量； （2）管内苯的对流传热系数ai； 整理得 （1） （2） 16.热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为钢管，导热系数。冷水在管内湍流流动，给热系数，热气在环隙中湍流流动，给热系数。不计垢层热阻，试求：管壁热阻占总热阻的百分数；解： = =总热阻 W管壁热阻 =管壁热阻分率为 17.的无缝钢管，内通过表压为0.2Mpa的饱和蒸汽。管外包30mm厚的保温层，该管设置于温度的大气中，已知管内壁与蒸汽的给热系数，保温层外表面与大气的给热系数。求蒸汽流经每米管长的冷凝量W解： 每米管长的冷凝量W ， 不计管壁热阻 = =1.65查（表）下，饱和蒸汽，=18.用两台结