发布时间 : 星期四 文章化工原理课堂习题更新完毕开始阅读
在两种情况下均可认为：空气速度为10m/s；蒸汽冷凝传热系数
为11000W/(m2?℃)；忽略管壁和污垢热阻。 （答：⑴K0=37.9W/(m2?℃);⑵K0=86.4W/(m2?℃)）
4.用水冷凝套管换热器环隙间的水蒸气。换热器的内管为Ф25×1.5mm的钢管（导热系数为45W/(m2?℃），垂直放置。水在内管的速度为u m/s。在相隔半年的两个时间内分别测得基于内管外表面积的总传热系数为：
新购进时 1/K0=0.00021+0.00027/u 0.8 半年后 1/K0=0.000464+0.00027/u 0.8 试计算：
⑴ 当内管水的速度为2m/s时，水的对流传热系数αi； ⑵ 水蒸气的冷凝传热系数α0；
⑶ 使用半年后，污垢热阻占总热阻的百分数； ⑷ 定性的讨论提高总传热系数的途径。
(答：⑴αi=6448W/(m2?℃)；⑵α0=5660W/(m2?℃)；⑶41﹪；⑷清垢、
套管水平放置提高α0、加大管内水的流速以提高αi、不凝气的排除。)
5. 90℃的甲苯以1500kg/h的流量通过蛇管而被冷却至30℃。管外冷却水从15℃被加热到40℃。蛇管的直径为Ф57×3.5mm、曲率半径为0.6m。水的对流传热系数为580W/(m2?℃），管壁和垢层总热阻为0.0007m2?℃/W。试确定基于外表面积的总传热系数K0和冷却水的用量。
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（答: K0=211W/(m2?℃)、WC=1590kg/h）
6. 机器油与原油在列管换热器内作逆流流动。两种油的初温分别为243℃及128℃；测得终温分别为155℃及162℃。若维持两种油品的初温及流量不变，而将流动改为并流，试求平均温度差及两流体的终温。两种流动情况下的总传热系数及物性常数可视为不变。忽略热损失。
(答：T2ˊ=167℃，t2ˊ=157.4℃,Δtmˊ=42.5℃)
7. 在管长为1m的冷却器中用12℃的冷水将油品从147℃冷却至97℃，冷水被加热至37℃，两流体并流流动。试计算： ⑴ 欲使油品的出口温度降至77℃，管子需加长多少m； ⑵ 在原换热器中若将两流体改为逆流流动，油品的出口温度。 在上述各种工况下，油品和水的流量、入口温度、物性常数均
不变。忽略热损失。 (答：⑴加长0.86m; ⑵ 95℃.)
8. 在单管程单壳程列管换热器中，用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体。管内液体流速为0.5m/s，总流量为15000kg/h，温度由20℃升至50℃，其比热容为1.76kJ/（kg?℃），密度为858kg/m3.测得：有机液的对流传热系数为790W/（m2?℃），蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2?℃),换热管的直径为Ф25×2.5mm，管壁导热系数为45 W/（m2?℃）。忽略污垢热阻及热损失。试计算： （1）总传热系数K0； （2）换热管的根数及长度。
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（答：（1）K0=573.4 W/(m2?℃)；（2）n=30.91取31根，l=1.87m
取2m。）
9. 在传热面积S0为100m2再沸器内，用95℃的热水使50℃沸腾的
有机液体气化为饱和蒸汽。当水在管内的速度为0.5m/s（相当于质量流量为1.3×105kg/h）时，热水的出口温度为75℃.再沸器的列管直径为Ф25×2mm，管壁两侧的污垢热阻均为0.0002 m2?℃/W。试计算：
（1）再沸器的总传热系数K0及两流体的对流传热系数αi和αo； （2）将再沸器清洗后，估计蒸汽气化量增大的百分数。 假定：（1）可忽略管壁热阻及热损失；
（2）清洗前后两流体的对流传热系数、两流体的物性常
数及热水的入口温度均不变。
（答：（1）K0=891 W/(m2?℃)，αi=3558 W/(m2?℃)，αo=2860
W/(m2?℃)；（2）气化量增大39%。）
10. 在单程列管换热器内，用110℃的饱和水蒸气将列管内的水从
30℃加热到45℃。水流经换热器允许的压降为3.0kPa。列管直径为Ф25×2mm、长为6m。换热器的热负荷为2500KW。试计算： （1）所需传热管的根数；
（2）基于管子外表面积的总传热系数K0。
计算时可假定管子为光滑管，摩擦系数可按柏拉修斯方程计算，即λf = 0.3164/Re0.25
（答（1）n=125根；（2）K0 = 588 W/(m2?℃)）
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11. 30℃的空气在管内作湍流流动（Re?104）使管外120℃的饱和水
蒸气冷凝成同温度的水。当空气出口温度为38℃时，测得水蒸气的冷凝量为210kg/h。若空气的流量加倍，求每小时蒸汽的冷凝量将增加若干kg。
计算时可作合理地简化，并忽略空气出口温度的变化所引起的物性常数的变化。（答：增加157.5kg/h）
12. 温度为16℃、比热容为2.1kJ/（kg?℃）的有机液体以5000kg/h
的流量流过套管换热器的内管而被加热到60℃.环隙内有170℃的饱和水蒸气冷凝。换热器内管为直径Ф108×10mm、总长为12m的钢管，外管直径为Ф219×10mm的钢管。如果内管改用直径为Ф152×10mm的钢管代替，其余条件不变，试求所需管长。 假定两种情况下，蒸汽冷凝的传热系数均为9100W（m2?℃）；液体在管内均为湍流；可忽略管壁及污垢层热阻和热损失。（答l=16.4m）
13. 在1-4型列管换热器中，拟采用117.7kPa（104℃）的饱和水蒸气加热初温为20℃的某油品。油品走管内，流量为65000kg/h。
在定性温度下油品的物性常数为：导热系数λ = 0.152W/（m?℃） 比热容cp=1.68kJ/（kg?℃） 粘度 μ = 4.5mPa?s
由于油品长期流过管子，管内壁沉积一层污垢，其热阻为0.00052 m2?℃/W。蒸汽冷凝传热系数为1.1×104W/（m2?℃）.试求油品出口温度。
已知列管换热器的部分尺寸为：
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管子直径/mm Ф25×2.5 管数n 386 管长l/m 6 壳径D/m 0.6
管壁导热系数为45W/（m?℃）。忽略热损失。（答75.7℃） 14. 在套管换热器的内管中，用甲苯将每小时4200kg的苯从27℃加
热到50℃。内、外管直径分别为Ф38×2.5mm及Ф57×3mm的钢管。甲苯的温度自72℃降至38℃。两流体作逆流流动。已知管壁对苯的对流传热系数为1900W/（m2?℃）.求所需套管换热器的管长。忽略热损失。
操作条件下苯和甲苯的物性常数为：苯：比热容
cpc=1.72kJ/
（kg?℃）；甲苯:比热容cph=1.84kJ/（kg?℃）、粘度μ=0.4×10-3Pa?s、导热系数λ= 0.128W/（m?℃）。（答：44m，多段串联。） 15. 常压下2℃的空气以5200m3/h（以标准状况计）的流量流经列管
换热器的管方而被加热到90℃。换热器由151根Ф38×3mm钢管所组成。列管垂直放置。绝压为196kPa（119.5℃）的饱和蒸汽在管外冷凝。已知管壁对空气的对流传热系数αi为67W/（m2?℃）.试求加热管长度和蒸汽冷凝量，并作有关核算。（答Wh= 0.0745kg/s = 268.2kg/h，l=2.87m取3m。）
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