传热学换热器试题(1)

《复合换热及换热器》试题

一. (1997)推导出用算术平均温差代替换热器的对数温差的相对误差公式

f(x)=ε (ε为相对误差，x 为由答题人归纳的某一特征量)。列出误差数据表，

并说明什么条件下该误差小于10%。

二. (1997)某板式换热器用高温水加热低温水，两侧水逆流。在标准工况下，热

水侧90't 1=℃,70''t 1=℃；冷水侧15't 2=℃，40''t 2=℃。现保持't 1与1(CM)不变，KF 不变，'t 2 不变，只是将2(CM)减至原来的50%。试计算在此情况下冷、热水的出口温度变化至多少？换热量有何变化？建议标准工况各量用脚标I ，如I I 1,Q 't 、等；变化后的工况各量用脚标II ，II II 2,Q 't 、等。 三. (1994)某3km 长的供热管道，入口水温为98℃，途中环境温度为20℃不变，

传热系数也沿程不变。今测得1km 处水温降至90℃，问3km 出口处水温降至多少？又：若管道送水量降低一倍，则3km 出口处水温又为多少？ 四. (1992)用100℃的水蒸汽通过某种型号的蒸汽加热器，加热10℃的水。若用

单台，可将一定流量的水加热至40℃。现若需将该流量的水加热到80℃以上，问至少需几台加热器串联，此时出口水温为多少？(假定传热系数为定值)又设传热系数与流速的关系为0.8w ~K ，现将这些台换热器并联，则流体的出口温度为多少？

五. (1994)用100℃的饱和水蒸汽通过某间壁式换热器，加热水流量为9方水，

水温从20℃上升到60℃。现用此种换热器两台串联，水量不变，问出口水温常t 为多少？又若用此种换热器两台并联，总水量不变，且已知该换热器的传热系数为0.8w ~K (w 为流速)，求此时出口水温又为多少？

六. (1987)圆管内、外径为1d 、2d ，内壁热流密度为1q ，外壁热流密度为2q ，单

位管长热流为l q 。给出2q 与l q 的因次及它们之间的关系式。

七. (1987)用100℃饱和水蒸汽通过一换热器加热20℃的水。水蒸汽温度不变，

水的出口温度为60℃。若将水的流量加大一倍，其它条件均不变，求此时水的出口温度。

（max

min

max

min

C C 1))C C exp(-NTU(1-1++

=

ε顺）

八. (1983)在某加热器中用100℃的水蒸汽加热15℃的冷水。若水量为3吨/时，

则出水温度为65℃。现将水量提高到6吨/时，且已知该加热器的传热系数为85.0u ~K (u 为流速)。求此时的出水温度。

九. (1983)某换热器中的流体温度曲线如图所示，则1) =∆m t ；2) =NTU ；3)

=ε？ 。

'

t 1''t 1't 2't 2

十. (1987)某换热设备，如果两侧均是气体，其传热系数为a K ，如果两侧均是水，

其传热系数为b K ，如果一侧是水，另一侧是蒸汽凝结，其传热系数为c K ，则a K 、b K 、c K 三者的大小关系为：

十一. (1987)空气横向掠过8排外径d=38mm 的叉排管速，管间距mm 47S 1=，

m m 40S 2=，空气的平均温度70t f =℃，最窄截面处的流速为s /m 10w =。试确定管束的平均对流换热系数。

附1 空气的物性简表

附2 计算公式：

33102~10Re ⨯=

6

.0f

f 2

1

2

.02

16

.0f f 21

Re 35.0Nu 2S S )S S (

Re 31.0Nu 2S S =>=≤

6

.0f f 4

3Re 019.0Nu 102~102Re =⨯⨯=

附3 管排数的修正系数Z

ε表 十二. (1987)在一管壳式加热器中用90℃的热水加热10℃的冷水，冷、热水流

量分别为2000 kg/h 与1000 kg/h ，其比热近似认为相等。如果已知换热效能为6.0=ε，试确定被加热冷水的出口温度？

十三. (1987)某2360⨯1810mm 矩形断面地沟内一热力管外径m m 100d 0=内

送饱和蒸汽，且177t t 0w s ==℃；外包)m /(W 34.0℃⋅=λ的保温层，外径

272mm d 1=，外表面2300W/m q =，表面发射率0.86511=α=ε，沟内均温℃30t f =，沟壁均温℃27t a w =，沟壁表面黑度0.8a a =α=ε。试求：对流换热系数c α、辐射换热系数R α。

十四. (1993)一逆流套管换热器，其中油从100℃冷却到60℃，水由20℃加热

到50℃，传热量为4105.2⨯W ，传热系数为350 (W/m 2•℃)。求：换热面积是多少？

十五. (1993)有一根蒸汽管道在车间内水平架空通过。已知：最外层绝缘材料

外径为128mm ，外表温度为77℃，黑度9.0=ε，车间内空气和墙壁温度均为17℃。求：每米管长的热损失是多少？ 附：(1)空气的物性参数：

(2)水平圆管、无限空间自由流动换热的准则方程 定性温度：)t t (2

1

t f w m += 定型尺寸：d 层流：

41

m r r m u )P G (53.0N ⋅=

94m r r 10~10)P G (=⋅ 紊流：

31

m r r m u )P G (13.0N ⋅=

94m r r 10~10)P G (=⋅

十六. (1991)某换热器用100℃的饱和水蒸汽加热冷水。单台使用时，冷水的

进口温度为10℃，出口温度为30℃。若保持水流量不变，将此种换热器五台串联使用，水的出口温度变为多少？总换热量提高多少倍？

十七. (1987)一换热器用100℃的水蒸汽将一定流量的油从20℃加热到80℃。

现将油的流量增大一倍，其它条件不变，问油的出口温度变为多少？(注：

NTU e --=ε1)

十八. (14)一顺排管束m m S S 1921==，管子外径mm .d 336=，沿空气流动

方向管子排数为61=Z ，垂直流动方向上管子列数为502=Z ，管壁温度