7传热习题课

6
传 热 习 题
10、设计时， 确定， 10、设计时，qm1、qm2、T1、T2及t1、t2均确定，若将 单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程， 单管程单壳程逆流操作改为双管程单壳程，列管总根 数维持不变， 数维持不变，则K ——，△tm ——？ ， ？ （增大，减小，不变） 增大，减小，不变）
7
18
传 热 习 题
例6: 有一单管程的列管式换热器，其规格如下： 有一单管程的列管式换热器，其规格如下：管径 为φ25×2.5mm，管长 ，管数为 根。今拟采用 × ，管长3m，管数为37根 此换热器冷凝并冷却CS 饱和蒸汽，自饱和温度46℃ 此换热器冷凝并冷却 2饱和蒸汽，自饱和温度 ℃ 冷却到10℃ 在管外冷凝，其流量为300kg/h，冷 冷却到 ℃。CS2在管外冷凝，其流量为 ， 凝热为351.7kJ/kg。冷却水在管内，进口温度为 凝热为 。冷却水在管内， 5℃，出口温度为 ℃。逆流流动。已知 2的冷凝 ℃ 出口温度为32℃ 逆流流动。已知CS 和冷却的总传热系数分别为K 和冷却的总传热系数分别为 1=291w/m2·℃和 ℃ K2=174w/m2·℃。试问此换热器是否合用（传热面积 ℃ 试问此换热器是否合用（ A及总传热系数 1、K2均以外表面积计）？ 及总传热系数K 均以外表面积计） 及总传热系数
8
传 热 习 题
例1: 有一单管程列管式换热器,壳程为 ℃饱和 壳程为116℃ 有一单管程列管式换热器 壳程为 水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动， 水蒸气冷凝，空气在管程内强制湍流流动，流量 为qm2kg/h，由20℃加热到 ℃。 ， ℃加热到80℃ （1）若设计时将此换热器管程改为双管程，为完 ）若设计时将此换热器管程改为双管程， 成相同任务，换热器面积可减少多少？ 成相同任务，换热器面积可减少多少？ 管径及总管数均不变） （管径及总管数均不变）。
例 5: 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg，冷凝温 ， 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽 度为110℃，冷凝潜热为 ℃ 冷凝潜热为363KJ/kg，冷凝传热膜系数 度为 ， α1=10000w/m2·℃。换热器的内管尺寸 换热器的内管尺寸φ57×3.5mm × 外管尺寸为φ89×3.5mm，有效长度为 ，冷却水 ，外管尺寸为 × ，有效长度为5m， 初温为16℃，以3000kg/h的流量进入管内，水的比热 初温为 ℃ 的流量进入管内， 的流量进入管内 为4.17KJ/Kg℃，粘度为 ℃ 粘度为0.8cP，密度为 ，密度为995kg/m3，忽 略壁阻、污垢热阻及热损失。 略壁阻、污垢热阻及热损失。
将单管程改为双管程，其余不变， （2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系 数αi为原来的 倍；管程阻力损失为原来的 倍。
2
传 热 习 题
一定， 4、换热器设计时，若qm1,T1,T2,t1一定，冷流体流量 换热器设计时， 选择大些， 选择大些，则Q________,K__________,t2_______, △tm________,A__________； 操作时， 不变，冷流体增大， 操作时，若qm1,T1,t1不变，冷流体增大，则
10
传 热 习 题
例2： ： 有两台完全相同的单管 程列管式换热器， 程列管式换热器，壳程水 蒸气冷凝加热管程内的空 气。若加热蒸气压力不 空气进、 变，空气进、出口温度 t1、t2也维持不变，问： 也维持不变， （1） 将两台换热器串联 ） 操作及并联操作（ 操作及并联操作（见 图），问哪种方案生产能 力大？相差多少倍？ 力大？相差多少倍？
α1；若流量不变而管径 α 1。
1
减小为d/2 减小为d/2，给热系数为α3，则α3 = d/
传 热 习 题
单壳程无相变换热器，管程（ 与壳程（ 3、单壳程无相变换热器，管程（水）与壳程（油）的 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区） 质量流量均一定（流动均处于高度湍流区）加热管 尺寸不变。 尺寸不变。若： 将总管数变为原来的3 （1）将总管数变为原来的3/4倍，则管程给热系数αi 为原来的 倍。
15
传 热 习 题
问： （1）换热器列管每根管 ） 长为多少米？ 长为多少米？ （2）由于此换热器损 ） 坏，重新设计了一台新换 热器， 热器，其列管尺寸改为 φ54×2mm，总管数减少 × ， 20%，但每根管长维持原 ， 值。用此新换热器加热上 述空气， 述空气，求空气的出口温 度。
16
传 热 习 题
传 热 习 题
11、估计列管式换热器中金属管壁的温度 w，壳程 、估计列管式换热器中金属管壁的温度t 的饱和水蒸气冷凝。 为0.103MPa的饱和水蒸气冷凝。 的饱和水蒸气冷凝 （A）管程是平均温度为 ℃的空气，tw约为多少？ ）管程是平均温度为40℃的空气， 约为多少？ （B）管程是平均温度为 ℃的水，水的对流给热 ）管程是平均温度为40℃的水， 系数为2000W/（m2·℃），基于内面积的总传热系 系数为 （ ℃），基于内面积的总传热系 数K2=1600W/（m2 ·℃）， w约为多少？ （ ℃），t 约为多少？
17
传 热 习 题
求:（1）冷却水的出口温度； （ ）冷却水的出口温度； （2）管内水的对流传热系数 2； ）管内水的对流传热系数α 的钢管， （3）若将内管改为 ）若将内管改为φ47×3.5mm的钢管，长度 × 的钢管 不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝 不变，冷却水的流量及进口温度不变， 量变为原来的多少倍？ 量变为原来的多少倍？ （4）原工况下的壁温（Tw，tw）。 ）原工况下的壁温（
ห้องสมุดไป่ตู้
Q_________,K_________,t2__________,T2__________, △tm___________,A____________。
（变大，变小，不变，不确定）。 变大，变小，不变，不确定）
3
传 热 习 题
套管换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽， 5、套管换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使 管内的空气由t1升温至t2，空气流量为qm2，今保持 蒸汽压强不变， 增大，其他条件不变， 蒸汽压强不变，而使qm2增大，其他条件不变，则 Q________，K_________，t2_______，△tm_________？ (变大，变小，不变，不确定) 变大，变小，不变，不确定) 当采用复杂流型时， 6、当采用复杂流型时，温差修正系数φ不应小于 0.8，其原因是（ 0.8，其原因是（1）—————————（2）—— （ ----------。 ----------。
Re
12
传 热 习 题
例3: 有一列管换热器， 有一列管换热器，列管规 格为φ25×2.5mm钢管。表 钢管。 格为 × 钢管 压为196kPa的饱和水蒸汽 压为 的饱和水蒸汽 在壳程冷凝加热管程内的冷 水。冷水进口温度为20℃、 冷水进口温度为 ℃ 出口温度为80℃ 出口温度为 ℃。水的流速 为0.6m/s，水侧垢阻为 ， 6×10-4m2·k/w。蒸汽冷凝传 × 。 热膜系数为10 热膜系数为 4w/m2·k。蒸 。 汽侧垢阻及壁阻可忽略。 汽侧垢阻及壁阻可忽略。
传 热 习 题
1、为减少圆形管热损失，采用包覆三种保温材料a、 、为减少圆形管热损失，
b、c，若δa= δb= δc ，导热系数λa> λb> λc ，
则包覆的顺序从内到外依次为（ 则包覆的顺序从内到外依次为（ ）。
圆管内强制湍流， 管径为d 2、圆管内强制湍流，流量为 qV，管径为d时，给热系 若管径不变而流量减小为q 数为 α1 ； 若管径不变而流量减小为 qV/2 ， 此时给 热系数为α2，则α2 =
13
传 热 习 题
求： （1）以外表面积为基准 ） 的总传热系数K 的总传热系数 1； （2）一年后，由于管内 ）一年后， 壁结垢， 壁结垢，冷却水出口温 度降为70℃，求此时的 度降为 ℃ 总传热系数K 及水侧 总传热系数 1'及水侧 垢阻。 垢阻。
14
传 热 习 题
有一单壳程、 例4: 有一单壳程、双管程 列管换热器。 列管换热器。壳程为 120℃饱和水蒸汽冷凝， ℃饱和水蒸汽冷凝， 常压空气以12m/s的流速 常压空气以 的流速 在管程内流过。 在管程内流过。列管为 φ38×2.5mm钢管，总管 钢管， × 钢管 数为200根。已知空气进 数为 根 口温度为26℃ 口温度为 ℃，要求被加 热到86℃ 热到 ℃。又已知蒸汽侧 传热膜系数为 104w/m2·k，壁阻及垢阻 ， 可忽略不计。 可忽略不计。
19
传 热 习 题
例7: : 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内， 有一套管换热器，某流体走环隙，水走管内，逆流 换热；工艺上要求将流量为810kg/h的此流体从 °C 的此流体从120° 换热；工艺上要求将流量为 的此流体从 冷却到70°C，其比热容c =3.36kJ/(kg·K)， 冷却到70°C，其比热容cp1=3.36kJ/(kg·K)，它对管壁 ° 的传热膜系数=2326W/(m2·K)，并可视为不变。已知 的传热膜系数 ，并可视为不变。 钢管， 内管为φ57×3.5mm钢管，水的初温 °C，此换热器刚 × 钢管 水的初温20° ， 投入使用时很清洁，当流体出口温度为70°C，测得水 投入使用时很清洁，当流体出口温度为 ° ， 出口温度为50° ，管壁对水的传热膜=873W/(m2·K)。 出口温度为 °C，管壁对水的传热膜 。
11
传 热 习 题
（2）由上题计算出的生 ） 产能力之比G 产能力之比 1/G2，计算 两方案中由于流动阻力引 起的总压降比∆ ∆ 起的总压降比∆p1/∆p2为 多大， 不计进、 多大，（不计进、出口损 失及连接管线阻力引起的 压降） 压降） 上述两方案中， 注： a) 上述两方案中， 空气在管内均按湍流计； 空气在管内均按湍流计； b) 直管摩擦系数可 计算。 近似按 λ = 0.3164 计算。 0.25
21
传 热 习 题
（2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除， ）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除， 且换热器内的水垢被清除， 且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了 73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的 ， 有效长度为原长度的百分之几？ 有效长度为原长度的百分之几？ 清垢后水的流量增加了73.2%，如采用 （3）同问题 清垢后水的流量增加了 ）同问题2清垢后水的流量增加了 ， 原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化； 原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化； 如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？ 如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？
20
传 热 习 题
试问： 试问： （1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用 ）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢， 一年后致使水的出口温度降为45° ， 一年后致使水的出口温度降为 °C，求内壁的污 垢系数。 垢系数。 管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计， （管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热 膜系数可视为不变） 膜系数可视为不变）
9
传 热 习 题
（2）若管程仍为单程，将空气流量增加至 ）若管程仍为单程，将空气流量增加至20%， ， 为保持空气出口温度不变， 为保持空气出口温度不变，问此时加热蒸气的温 度必须为多少度？ 度必须为多少度？ （3）如在设计时将单管程改为双管程，那么在操 ）如在设计时将单管程改为双管程， 作时其它条件不变， 作时其它条件不变，求空气的出口温度升高多少 度？
4
传 热 习 题
某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。 7、某换热器，用工业冷却水逆流冷却热油。热油进 口条件（ 不变， 口条件（T1，qm1）不变，而在夏季冷却水入口温度t1 升高， 不变， 升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用qm2 — —的方法，结果使K ——，Δtm ——，Q —— 的方法， 的方法 ， ， （增大、减小、不变）。 增大、减小、不变）。
5
传 热 习 题
套管式换热器，热侧为饱和蒸汽冷凝， 8、套管式换热器，热侧为饱和蒸汽冷凝，若饱和蒸 汽压力上升， ， 汽压力上升，则K ——，t2 ——，Q ——，△tm — ， ， —？（变大，变小，不变，不确定) ？（变大 变小，不变，不确定) ？（变大，
在套管换热器中，用热流体加热冷流体， 9、在套管换热器中，用热流体加热冷流体，操作条 件不变，经过一段时间后管壁结垢， 件不变，经过一段时间后管壁结垢，则Q ——， ， K ——，t2 ——，T2 ——,△tm ——？ ， ， , ？ 变大，变小，不变，不确定) （变大，变小，不变，不确定)