各大名牌高校化工原理考研真题之传热3

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【大连理工大学， 2003，四】有一单管程列管换热器，传热面积为40m( 按外表面积计 ) ，共有25mm 2.5 mm 的传热管86根，现用该换热器以循环水冷却流量

为 28000kg/h 的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。

实际测得石油产品的进、出口温度分别为 90℃和 50℃，冷却水的进、出口温度

分别是 25℃和 40℃，已知石油产品的比热容为 2.8KJ/kg ，水的有关物性分别为：

密度 =995kg/m 3

粘度=0.8 10-3Pa s

比热 Cp=4.17kJ/(kg K)

导热系数=0.618W/(m K)

试求：

1、冷却水用量

2、该换热器总换热系数

3、管程和壳程的传热膜系数（又称表面传热系数）（可忽略两侧的污垢热阻）

4、由于污垢积累，石油产品的出口温度升高，为使石油产品出口温度仍为50℃，需增加冷却水量使得冷却水出口温度为35℃时，石油产品出口温度达到50℃，估算两侧污垢热阻之和为多少（各物性数据可视为不变，忽略管壁热阻）。

解： 1、由题意：Q m2Cp2 (t2t1)m1Cp1(T1T2 )

解得 m250136kg / h13.93kg / s

2、由 1得，Q KA t m1Cp1(T1T2 ) 8.71105

(T1t2 ) (T2t1 )

36.1 C

t ln T

1t2

T2t1

解得 K603.2W / m2K

3、流速

u

V13.93/ 995

0.52m / s

d i20.022

86

n

44

d i u0.020.52995

Re

0.810 3

12935 C

p 4.17 0.8

Pr 5.4

0.618

i 0.023Re0.8 Pr0.4

d i

0.0230.618129350.8 5.40.4

0.02

2716.8W / m2K

由

1

1d o得K O O i

d

i

O834.9W / m2 K

4、

(T1 t2') (T2t1)

t '

T1t2 '

38.04 C

ln

T2t1

由 Q KA t m1Cp1(T1T2) 得

K '572.42W /m2K

R

so 1 18.9 10 5 m2 K / W

K ' K

【大连理工大学， 2004，四】某厂内有一台单管程列管换热器，欲用120℃的饱和蒸汽将某种水溶液进行加热，水溶液走管程。现场测得溶液的流量为

25000kg/h 、入口温度为 22℃、出口温度为 73℃。已知该换热器有25 mm 2.5 mm 的管子共 56 根，管长为 3m。溶液在平均温度下的物性数据为：粘度

=0.6 10-3 Pa s，比定压热 Cp=4.1kJ/(kg K) ，热导率=0.66W/(m K) 。整齐侧表面传热系数 h 0 =1.1104 W/(m 2 K) 。若不计热损失及管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻。试求：

1、溶液在管内的对流表面传热系数（也称传热膜系数）

2、管程污垢热阻的大小

3、若改用双管程的换热器（管长、管径、管数与上述换热器相同），在其它条

件相同情况下，溶液的出口温度为多少？（物性参数及污垢热阻等不变）

解： 1、流速u

V25000 / 3600 /1000

0.395m / s

d i20.022

n

4

56

4

d i u0.02 0.39510004 Re0.610

3

13164＞10

C p 4.1 0.6 Pr

3.72

0.66

i

0.023 Re 0.8 Pr 0.4

d i

0.023 0.66 13164 0.8 3.720.4

0.02

2534.9W / m 2 K

1 1

d o 得

K O

O

i

d

i

K O 1712.3W / m 2 K

2、 KA t m

K n d o l

t 1

t 2 mCp t 2

t 1

t 1 ln

t 2

解得 K

10596W / m 2 K

3、双管程后流速变为原来的 2 倍，则

i

' 20.8 i

4413.5W / m 2 K

KA t m ' mCp t 2 ' t 1

解得 t 2 ' 37.1 C

【华东理工大学， 1998，六】一套管换热器用 133℃的饱和蒸汽将管内的氯苯从

33℃加热到 73℃，氯苯流量为 5500kg/h 。现因某种原因，氯苯流量减少到

3300kg/h ，但其进出口温度欲维持不变， 试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满

足要求？此时饱和蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？

（设在两种工况下蒸汽冷凝

热阻、管壁热阻、垢层热阻及热损失均可忽略，且氯苯在管内作湍流流动。忽略

两工况下饱和蒸汽汽化潜热的变化）

解：由题意： Q

KA t m m 2Cp 2 (t 2 t 1 ) 整理得，

m 2

ln

T '

t 1

T ' t 2

m 2

' ln T t 1

T t 2

解得T' 74.6C

m ' T '

m

T

100% 56.1%