传热习题课1课件

3、在一列管式换热器中用饱和蒸汽加热液体，加热管为 φ25mm×2.5mm，管长为3m。壳程走蒸汽，管程走液 体，蒸汽温度为120℃。当液体的质量流量为20000 Kg/h时其进出口温度为30℃，85℃，液体比热容3.4 kJ/kg ℃。基于传热外表面的传热系数K=500W/( m2· ℃ )。 求: ⑴ 换热管的根数； ⑵ 现将换热器的管数变为80根，而蒸汽温度、液体进口 温度及换热器管长不变,问液体的出口温度变为多少? 计算中认为过程无热损失，忽略污垢热阻、管壁热 阻、蒸汽冷凝侧热阻，液体在管内为强制湍流流动。
3、 解：（1 ）由qm ,c C p ,c ( t2 t1 ) K o Ao tm 这里，qm ,c 20000 / 3600 5.556 kg / s C p ,c 3400J / ( kg oC ) t2 t1 85 30 55 oC K o 500W / ( m 2 oC ) 85 30 tm 58.23 oC 120 30 ln 120 85 qm ,c C p ,c ( t2 t1 ) 5.556 3400 55 则Ao 35.69m 2 K o tm 500 58.23 于是n Ao 35.69 151.55 d o l 3.14 0.025 3
10、在换热器设计中，用冷水冷却一热流体，冷水 的进口温度可根据 当地环境温度 确定，而其出 口温度可根据 经济核算 来确定。 11、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用， 在气、液流量及进口温度一定时，两流体逆流流动， 为使气体温度降到最低，宜采取的流程为 A 。 A 气体走管内，换热器串联使用 B 气体走管内， 换热器并联使用 C 气体走管外，换热器串联使用 D 气体走管外， 换热器并联使用 12、随着温度增加，导热系数变化趋势是， 空气 上升 ，水 上升 ，丙酮 下降 。 13、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现热 阻增大许多，可能的原因有 管壁结垢、不凝气 。
6、为了减少室外设备的热损失，保温层外包的一层金 属皮应该 B A. 表面光滑，色泽较深 B. 表面光滑，色泽较浅 C. 表面粗糙，色泽较深 D. 表面粗糙，色泽较浅 7、用饱和水蒸气在套管式换热器中加热冷空气，增加 冷空气的流量，冷空气出口温度 C 。 A.上升 B. 不变 C. 下降 D. 不确定 8、在一列管式换热器中用水冷却某有机溶液。现希望 有机溶液的出口温度降低一些（溶液的流量、进口温度 不变），采取的措施有 增加冷却水量、降 低 冷却水进 口温度 。 9、套管式换热器中，用管间饱和蒸汽加热管内空气， 则套管换热器内壁温度 B 。 A 接近空气主体温度 B 接近饱和蒸汽温度 C 接 近空气与饱和蒸汽的对数平均温度。
于是，Q=10.084 2.251 10 3 ( 80 20 ) 538.1 79.3 Ao Ao 31.92m 2 L= Ao 31.92 4.07m nd o 100 3.14 0.025
⑷ Q=q mc c pc ( t2 t1 ) K o Ao tm t1 ) K o Ao tm Q=q mc c pc ( t2 两式相比， t1 ) K o tm ( t2 ( t2 t1 ) K o tm T t1 ln t ( t t ) T t m 2 1 2 K o Ko Ko T t ( t2 t1 ) tm 1 ln T t2 133 20 ln 133 70 538.1=415.3W m 2 ℃-1 133 20 ln 133 80
2、 解：（1） i =0.023 d i u 0.8 c p 0.wenku.baidu.com ( ) ( ) di
0.4 0.02 0.4 800 0.8 2.25 10 3 0.3 10 -3 0.4 =0.023 ( ) ( ) 0.02 0.3 10 -3 0.4 =1648 W m 2 ℃ d 1 1 do 1 ⑵ 由题意， Rsi o + K o i di di o 1 25 25 1 8 10 -4 + 4 1648 20 20 10 =18.585 10 -4 = 于是，K =538.1W m 2 ℃-1 ⑶ Q=q mc c pc ( t2 t1 ) K o Ao tm 这里，q mc n 0.785d i2u 100 0.785 0.02 2 0.4 800 10.048kg s 1 tm = t2 t1 80 20 79.3℃ T t1 133 20 ln ln 133 80 T t2
2 用133℃ 的饱和水蒸汽将20℃的液体在管壳式换热器内 预热至80℃，液体走管程，流速为0.4m/s，管尺寸 φ25×2.5，换热管根数为100根。设水蒸汽冷凝的对流 给热系数为104 W/(m2•℃)，液体侧污垢热阻为8×10-4 m2•℃/W，蒸汽侧的污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。 已知液体的密度、比热容、粘度、导热系数分别为800 kg/ m3、2.25 kJ/（kg•℃）、0.30 mPa•s、0.40 W/(m•℃)。计算： ⑴ 液体侧的对流给热系数； ⑵ 基于传热管外表面的传热系数； ⑶ 换热管的长度； ⑷ 设操作1年后，由于水垢积累，换热能力降低，出 口水温只能升至70℃，求此时基于传热管外表面的传 热系数。
计算依据： 1）热衡算方程及总传热方程； 2）K值关系式； 3）α的关联式。
填空与单项选择 1、由A、B两层材料组成的圆筒壁热传导问题，材料A 的导热系数为材料B的10倍，两层厚度相同。为使保温 效果好， B 放在内层， B 中的温度差大，通过A的热流 量 = 通过B的热流量，通过A的热流密度 ＜ 通过B的 热流密度。 2、在蒸汽—空气间壁换热过程中，下列方案中的哪一 种对强化传热无效： B 。 A 增加空气流速 B 增加蒸汽流速 C 增加蒸汽压力 D 在空气一侧管壁上加装翅片。 3、饱和蒸汽的冷凝按照冷凝液的存在方式分为 和核状、膜状 两种，对流给热效果好的是 核状 方式。 4、管壳式换热器中，壳程加装折流挡板的作用是 。 5、板式换热器的优点体现在 ，缺点为 。