傳熱練習(xí)題2_化工原理

1、傳熱一、填空1、蒸汽冷凝放熱時，要經(jīng)常注意排放（），這是因?yàn)椋ǎ?、某物體（可近似為灰體），在20時，其黑度為8 =0.8,則其輻射能力的大小為（），其吸收率為（）。3、管內(nèi)對流傳熱，流體內(nèi)溫度梯度最大是在（），原因是（ ）。4、膜系數(shù)a越（），液體核狀沸騰時，At越大，a越（ ）。5、在一列管換熱器中用殼程的飽和蒸汽加熱管程的液體（無相變），若飽和蒸汽側(cè)的飽和蒸汽壓力增大，而液體的流量和進(jìn)口溫度不變，則液體出口溫度（），蒸汽側(cè)的對流傳熱系數(shù)（）。6、某換熱器中用飽和水蒸汽加熱有機(jī)溶液，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)溶液的出口溫度比原來低，檢查溶液的初溫和流量均 無變化，請列舉二個可以導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因：（）（）7

2、、常見的列管換熱器折流板型式有（）,（）。在列管式換熱器的殼程中設(shè)置折流板的優(yōu)點(diǎn)是（），缺點(diǎn)是（）。8、隨著溫度的增加，空氣的黏度（），空氣的導(dǎo)熱系數(shù)（）。9、某一段流體流過一段直管后，在流入同一內(nèi)徑的彎管段，則彎管段的傳熱系數(shù)比直管段傳熱系數(shù)（），因?yàn)椋ǎ?0、角系數(shù)取決于換熱物體的（），（）和（），而與（）和（）無關(guān)。11、基爾霍夫定律的表達(dá)式為（）,該定律的前提假設(shè)條件是（）。12、在空氣一水換熱的換熱器中，為強(qiáng)化傳熱可能采取的措施有哪些（）,傳熱壁面的溫度接近于（）的溫度。13、列管換熱器中，若冷熱兩種流體的溫度差相差較大，則換熱器在結(jié)構(gòu)上常采用（）辦法，常用的結(jié)構(gòu)形式有（）。14、

3、化工生產(chǎn)中常以水蒸汽作為一種加熱介質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是（）。水蒸汽冷凝時應(yīng)及時排除不凝性氣體，其原因是（）。15、大容積中的飽和沸騰傳熱可分為（）,（）和（），而在工業(yè)生產(chǎn)中常在（）階段操作。16、一回收煙道氣熱量的廢熱鍋爐，在流程安排上，煙道氣（入口溫度為60）應(yīng)走（），水（入口溫度為90）應(yīng)走（），主要是為避免（）。17、三層圓筒壁熱傳導(dǎo)過程，最外層的導(dǎo)熱系數(shù)小于第二層的導(dǎo)熱系數(shù)，兩層厚度相同，在其它條件不變 時，若將第二層和第三層的材質(zhì)互換，則導(dǎo)熱量變（），第二層與第三層的界面溫度變（）。18、在垂直冷凝器中，蒸汽在管內(nèi)冷凝，若降低冷卻水的溫度，冷卻水的流量不變，則冷凝傳熱系數(shù)（），冷凝傳熱量（

4、）。19、在管殼式換熱器中熱流體與冷流體進(jìn)行換熱，若將殼程由單程改為雙程，則傳熱溫度差（）。20、在高溫爐外設(shè)置隔熱擋板，擋板材料黑度愈低，熱損失愈（）。21、寫出兩種帶有熱補(bǔ)償?shù)牧泄軗Q熱器名稱（），（）。22、斯蒂芬-波爾茨曼定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（），它表示（）。23、327c的黑體輻射能力為27黑體輻射能力的（）倍。24、若換熱器中流體溫度變化較大，總傳熱系數(shù)隨溫度變化大時，傳熱面積可采用（ ）求之。25、沸騰傳熱設(shè)備壁面越粗糙，氣化核心越（）,沸騰傳熱系數(shù)越（）。26、黑體的表面溫度提高一倍，則黑體的輻射能力提高（）倍。27、在列管換熱器中使用飽和水蒸汽加熱冷空氣時，管壁的溫度接近（）側(cè)溫

5、度。二、選擇題1、管壁熱阻和污垢熱阻可忽略，當(dāng)傳熱面兩側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)相差較大時，總傳熱系數(shù)總是接近于（）。熱阻大的那側(cè)的傳熱膜系數(shù)B熱阻小的那側(cè)的傳熱膜系數(shù)C上述兩者的平均值D不一定2、在兩灰體進(jìn)行輻射傳熱，兩灰體的溫度相差50?，F(xiàn)因某種原因，兩者的溫度差升高到100，則此 時的輻射傳熱量與原來的輻射傳熱量相比，應(yīng)該（）。增大 B變小 C不變 D不確定3、為減少室外設(shè)備的熱損失，擬在保溫層外包一層金屬皮，則選擇金屬皮時應(yīng)優(yōu)先考慮的因素是選用的 材料（）。顏色較深B表面粗糟C顏色較淺D表面光滑4、推導(dǎo)過濾方程式的一個最基本的依據(jù)是（）。濾液通過濾餅時呈湍流流動假定濾餅大小均一濾液通過濾餅時呈

6、層流流動假定過濾介質(zhì)的阻力可忽略不計。5、某一套管換熱器，由管間的飽和蒸汽加熱管內(nèi)空氣，設(shè)飽和蒸汽的溫度為100，空氣進(jìn)口溫度為20， 出口溫度為80，問此套管換熱器內(nèi)管壁溫度應(yīng)是（）。接近空氣溫度接近飽和蒸汽和空氣的平均溫度接近飽和蒸汽溫度三、計算題：1、某一逆流操作套管換熱器，冷卻水進(jìn)口溫度t1=30，出口溫度t2=84；熱流體進(jìn)口溫度T1=180,出 口溫度T2=120.若改為并流操作，其它條件均不變，兩流體的出口溫度分別為多少？（設(shè)平均溫度差可用算術(shù)平均值）。2、一套管換熱器用133c的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從33加熱至73，氯苯流量為5500kg/h，現(xiàn)因某 種原因，氯苯流量減少到3

7、300 kg/h,但其進(jìn)出口溫度欲維持不變，試問此時飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少，才 能滿足要求？此時飽和蒸汽的冷凝量為原工況的百分之幾？（設(shè)在兩工況下蒸汽冷凝熱阻、管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失均可忽略，且氯苯在管內(nèi)作湍流流動，忽略 兩工況下飽和蒸汽汽化潛熱的變化）。3、在套管換熱器中，冷流體以500kg/h流過23X2mm的管內(nèi)，冷流體的比熱為1k J/kg,進(jìn)出口溫度 為20和80,管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45w/m,加熱介質(zhì)走管外，溫度由150降為90,已知管內(nèi)傳熱膜 系數(shù)為a 1=700w/m2,總傳熱系數(shù)K0（基于管外表面積）為300w/m,熱損失可以忽略不計。求： 管外對流傳熱膜系數(shù)a 0；逆流傳熱

8、所需管長；如果加熱介質(zhì)換為140的飽和蒸汽，冷凝為飽和液體，蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)a 0=8000 w/m2,其它條件不變，所需管長；D、換熱器使用一年后，發(fā)現(xiàn)冷流體的出口溫度達(dá)不到80,請說明原因。4、在一單程的列管換熱器中，殼程通入100的飽和水蒸汽，將管內(nèi)湍流的空氣從10加熱至60,飽 和蒸汽冷凝成同溫度下的水。若空氣流量和空氣的進(jìn)口溫度不變，僅將原換熱器改成雙管程。試求：A、空氣的出口溫度t2B、空氣冷凝量有何變化？（忽略管壁熱阻及換熱器的熱損失）例4-1某平壁厚度為0.37m,內(nèi)表面溫度t1為1650,外表面溫度t2為300,平壁材料導(dǎo) 熱系數(shù)工=0.引5 + 0.0007& （

9、式中t的單位為。C, 2的單位為W/（m）。若將導(dǎo)熱系數(shù)分 別按常量（取平均導(dǎo)熱系數(shù)）和變量計算時，試求平壁的溫度分布關(guān)系式和導(dǎo)熱熱通量。解：（1）導(dǎo)熱系數(shù)按常量計算平壁的平均溫度為：生二幽墳5cle22平壁材料的平均導(dǎo)熱系數(shù)為: 工附=0.815 + 0.00076x975 = 1,556!y/()由式可求得導(dǎo)熱熱通量為:*"(1650-300)= 5677 W/m設(shè)壁厚x處的溫度為t,則由式可得:"八-竺二旌"迎L = 1650 3649犬故 之1.556上式即為平壁的溫度分布關(guān)系式，表示平壁距離x和等溫表面的溫度呈直線關(guān)系。(2)導(dǎo)熱系數(shù)按變量計算 由式得：

10、q = - = - +g) =-(0.815 + 0.00076dxdxdx或-2=(0.幻5 + 0.00076 皿J：小二 '(0315 +0.00078比得一”血 -0.00076(a)"翳0一3呵+筌即=0昨2677”當(dāng)3 =工時，與=£，代入式a,可得:-5671x = 0,815( -1650)+ 0 00076-16502)整理上式得:? + 2xO815 0.000760.000765677 x-解得：£ = -1072 + g.41/10J1.49/100.815x1650+0 0076 x1650上式即為當(dāng)入隨t呈線性變化時單層平壁的溫

11、度分布關(guān)系式，此時溫度分布為曲線。計算結(jié)果表明，將導(dǎo)熱系數(shù)按常量或變量計算時，所得的導(dǎo)熱通量是相同的；而溫度分布則 不同，前者為直線，后者為曲線。例4-2燃燒爐的平壁由三種材料構(gòu)成。最內(nèi)層為耐火磚，厚度為150mm，中間層為絕熱轉(zhuǎn)， 厚度為290mm，最外層為普通磚，厚度為228mm。已知爐內(nèi)、外壁表面分別為1016和 34，試求耐火磚和絕熱磚間以及絕熱磚和普通磚間界面的溫度。假設(shè)各層接觸良好。解：在求解本題時，需知道各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)入，但入值與各層的平均溫度有關(guān)，即又需 知道各層間的界面溫度，而界面溫度正是題目所待求的。此時需采用試算法，先假設(shè)各層平 均溫度（或界面溫度），由手冊或附錄查得

12、該溫度下材料的導(dǎo)熱系數(shù)（若知道材料的導(dǎo)熱系 數(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系式，則可由該式計算得到人值），再利用導(dǎo)熱速率方程式計算各層間接觸界面的溫度。若計算結(jié)果與所設(shè)的溫度不符，則要重新試算。一般經(jīng)5幾次試算后，可得 合理的估算值。下面列出經(jīng)幾次試算后的結(jié)果。耐火磚4 =1.05叼M叼絕熱磚工1 = °5町"叼普通磚4 = 0即町尿W設(shè)t2耐火磚和絕熱磚間界面溫度，t3絕熱磚和普通磚間界面溫度。,=1016,弘口C由式可知：_1016-34=0.15 0.290,228+1.05 0.150.819820.1429 + 1.933 + 0.2815= 46.5W/m2再由式得:A

13、63;1 = 2?/ = 0.1429x416.5 = 59.5所以=1016-59.5 = 9565W$=7?2 = 1,933x416,5 = 805.1所以=9565-£05.1 =邛 C必 a =151.4-34 = 117.4各層的溫度差和熱阻的數(shù)值如本列附表所示。由表可見，各層的熱阻愈大，溫度差也愈大。 導(dǎo)熱中溫度差和熱阻是成正比的。例4-2附表材料溫度差熱阻耐火磚59.50.1429絕熱轉(zhuǎn)805.11.933普通磚117.40.2815例4-3在外徑為140 mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，一減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為 390,保溫層外表溫度不大于40。保溫材料的工=

14、0=+ 0.0002f (t的單位為。0。2的單 位為W/ (m)。若要求每米管長的熱損失Q/L不大于450W/m,試求保溫層的厚度以 及保溫層中溫度分布。解：此題為圓筒壁熱傳導(dǎo)問題，已知：=0.07= 390= 40先求保溫層在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，即:（1） 保溫層厚度 將式改寫為：_ 2Ml 一 片）2x0,143（390-40）In 4=+ In 0.07450得 r3=0.141m故保溫層厚度為：b =叱一心=0.141 - 0.07 = 0.071 溶=lmm(2)保溫層中溫度的分布 設(shè)保溫層半徑r處，溫度為3代入式可得:2x0,143(390-£) y、- = 450解

15、上式并整理得：£ = -501-942計算結(jié)果表明，即使導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，圓筒壁內(nèi)的溫度分布也不是直線而是曲線。例4-4某列管換熱器由25X2。5mm的鋼管組成。熱空氣流經(jīng)管程，冷卻水在管間與空氣 呈逆氣流流動。已知管內(nèi)側(cè)空氣的a i為50W/(m2.),管外水側(cè)的a 0為1000W/(m2.), 鋼的人為45 W/(m2.)。試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)K。及按平壁計的總傳熱系數(shù)。解：參考附錄二十二。取空氣側(cè)的污垢熱阻尺：=0-5M10名阿口b陰，水側(cè)的污垢熱阻 尺=0.2x10-3陽° 口C/取由式知：0.02550x0.02+ 0,5X10-30.0250.020.0

16、025x0.025 + 0 2xI0-3 + 45x0.02251000= 0.0269所以£ = 372町那.吧)若按平壁計算，由式知：11ns n-=十&i +行十尺。+= X + o.5xlO-3 + ° 0025 + 0.2x10-3 + = 0.021850451000由以上計算結(jié)果表明，在該題條件下，由于管徑較小，若按平壁計算K,誤差稍大，即為:KK<? x 100% = 46-37 2 x 100% = 23.7%37.2例4-5在上例中，若管壁熱阻和污垢熱阻可忽略，為了提高總傳熱系數(shù)，在其他條件不變的情況下，分別提高不同流體的對流傳熱系數(shù)，即：

17、（1）將a i提高一倍;（2）將a 0提高一倍。試分別計算K0值。解：（1）將a 提高一倍5=2父50 = 100用/（小 吧0.025"100x0.02 +1000= 0.0135所以紇二74叼酎+）（2） 將a o提高一倍% = 2x1000 = 2000+ /IT""所以勺=39取/評必須對影響K值的進(jìn)口溫度為15，計算結(jié)果表明，K值總是接近熱阻大的流體側(cè)的a值，因此欲提高K值 各項(xiàng)進(jìn)行分析，如在本題條件下，應(yīng)提高空氣側(cè)的a，才有效果。例4-6在一單殼程、四管程換熱器中，用水冷卻熱油。用冷水管內(nèi)流動 出口溫度為32。熱油在殼方流動，進(jìn)口溫度為120，出口溫度

18、為40。熱油的流量為1 .25卜9信平均比熱為1.9kJ/ (kg.)。若換熱器的總傳熱系數(shù)為470 W/ (m2，)，試求 換熱器的傳熱面積。解：換熱器傳熱面積可根據(jù)總傳熱速率方程求得，即：回。換熱器的傳熱量為：g = iy(7；-) = 1.25xl.9xl03(120-40)= 190JF1-4型列管換熱器的對數(shù)平均溫度差，先按逆流計算，即：溫度差校正系數(shù)為:_ 120-40- 32-15= 4.71所以以=%山；= 029x5。= 44.5cleQ 190Mle口© =二2 U霽故迎加470x44.5 例4-7在傳熱外表面積S0為300m2的單程列管換熱器中，300的某種氣體

19、流過殼方并被加 熱到430。另一種560的氣體作為加熱介質(zhì)，兩氣體逆流流動，流量均為1X104kg/h, 平均比熱均為1.05kJ/(kg.)。試求總傳熱系數(shù)。假設(shè)換熱器的熱損失為殼方氣體傳熱量的 10%。解：對給定的換熱器，其總傳熱系數(shù)可由總傳熱速率求得，即：換熱器的傳熱量為:= 1.11x10"吊3600 X1.05x103（430-300）=4.17xW5熱氣體的出口溫度由熱量衡算求得，即:4.17xl05 = 121121 xl.05xl03（560-7；）或3600”*解得乙=417吧流體的對數(shù)平均溫度差為:絲二亞*m因417 300所以AT】 +AZ2 _（560-430

20、） + （417-300）_ 1 C-i -1 .左=f七由本例計算結(jié)果可以看出，兩氣體間傳熱的總傳熱系數(shù)是很低的。例4-8在一傳熱面積為15.8的m2的逆流套管換熱器中，用油加熱冷水。油的流量為2.85kg/s、進(jìn)口溫度為110；水的流量為0.667 kg/s、進(jìn)口溫度為35。油和水的平均比熱分別為1.9及4.18kJ/(kg.)。換熱器的ZO總傳熱系數(shù)為320W/(m2;C)。試求水的出口溫度及傳熱 量。解：本題用£ -NTU法計算%自=2.85x1900 = 5415fy/此白跖=0.667x4180 = 2788 iy/故水(冷流體)為最小值流體。查圖得£ =0.7

21、3因冷流體為最小值流體，故由傳熱效率定義式得：看T1解得水的出口溫度為：% = 0.73(110-35) + 35= 89.8換熱器的傳熱量為：2 = (-)= 0.667(4180)(89.8- 35)二 152.就印傳媽*京*r廿 正苴兼媽群的lKF。美壬例4-9在逆流操作的列管換熱器中，熱氣體將2.5kg/s的水從35加熱到85。熱氣體的溫度由200降到93。水在管內(nèi)流動。已知總傳熱系數(shù)為180W/(m2),水和氣體的比熱分別為4.18和1.09kJ/(kg )。若將水的流量減少一半，氣體流量和兩流體的進(jìn)口溫度不 變，試求因水流量減少一半而使傳熱量減少的百分?jǐn)?shù)。假設(shè)流體的物性不變，熱損失

22、可忽略 不計。解：此題用£-NTU法計算。(1)由原水流量求換熱器的傳熱面積其中QW%兒止孫4.1眼-35) = 523株必 一&3(200-35)-(93-35)In 200-8593-35=83.3S= 523Ml0，將35附所以 180x33.3(2)水流量減小后傳熱量的變化Wcc?c =1x 2,5x4180 = 5225;y/=48901y/皿 _ 523X103聲獨(dú) （200- 93）故熱氣體為最小值流體。_ 4890"5225=0.936兩種情況因水的對流傳熱系數(shù)較氣體的為大，故水流量減小后對總傳熱系數(shù)的影響不大， 下K視為相同。Mu焉=是=因熱流體為

23、最小值流體，由熱效率定義式知:200- 35 =°57T T& = 0,57（200-35）= 94.1此時傳熱量為：= （-） = 4890X94.1 = 460Q Q'則因水流量減少一半而使傳熱量減少百分?jǐn)?shù)為:523-460xl00% =x 100% = 12%523例4-10在200kPa、20下，流量為60m3/h的空氣進(jìn)入套管換熱器的內(nèi)管，并被加熱到80,內(nèi)管的直徑為57X3.5mm,長度為3m。試求管壁對空氣的對流傳熱系數(shù)。解：定性溫度=亨=5。0于附錄查得50下空氣的物理性質(zhì)如下:，2 = 2.83X10-2pr = 0.698,空氣在進(jìn)口處的速度為:空

24、氣在進(jìn)口處的密度為:空氣的質(zhì)量流速為:G = up = A9x 2.379 = 20.2kg/2 sRe = = 05x20 = 5153Q 所以 0156x10-（湍流）故Re和Pr值均在式瓶= 0.023加/的應(yīng)用范圍內(nèi)，可用該式求算ao且氣體被加熱，取 n=0.4,則:c; = 0.023 Re0SPr0-4二 0.023x 2（51530）0S（0.698）04= 66.31y/（2 .）計算結(jié)果表明，一般氣體的對流傳熱系數(shù)都比較低。例4-11 -5的冷凍鹽水（25%CaCl2溶液）以0.3m/s的流速流經(jīng)一套管換熱器的內(nèi)管，已知內(nèi)管的內(nèi)徑為21mm、長度為3.0m。假設(shè)管壁平均溫度為

25、65,試求鹽水的出口溫度。解：假設(shè)鹽水的平均溫度為5，從附錄查得25%CaCl2溶液在5下物性如下:"將 1230輪加， = 2巧妙/（板 吧）工" 0.57用/（明 吧），"二4M10與產(chǎn)小s/卡=0.65x 10-3 Pa - s判別流型，即:Re =dup 0.021x 0,3x 1230=1940（滯流）Pr = 而%/ _ 2.85x103 x4x10-3 _ 加0.570.021=272 >100在本題的條件下，管徑較小，流體的粘度較大，自然對流影響可忽略，故a可用下式進(jìn)行計 算，即：Ci =1.86 -、甲 f >0.14=1.86di)

26、(0.57 0.021,(1940 嚴(yán)(20 嚴(yán)0.021、3 ； k0.65；= 42W/(2 )鹽水的出口溫度由下式求得:(0.021)2 x0,3x1230x 2.85x103(Z2 +5) 3mC-)解得匕 = 9"C原假設(shè)的鹽水平均溫度與計算結(jié)果比較接近，不再重復(fù)試算。例4-12在預(yù)熱器內(nèi)將壓強(qiáng)為101.3kPa的空氣從10力口熱至U 50。預(yù)熱器由一束長為1.5m、直徑為89 X 1.5mm的錯列直立鋼管組成?？諝庠诠芡獯怪绷鬟^，沿流動方向共有15排，每排管子數(shù)目相同?？諝馔ㄟ^管間最狹處的流速為8m/s。試求管壁對空氣的平均對流傳熱系 數(shù)。空氣的定性溫度=1(10 + 5

27、0)= 3 0吧解：2于附錄查得空氣在30時的物性如下: "二1WxIO-'Re .曰，p=.63kgj族工丹 2.67 R1L 用/恤.吧， 日 lV/g )Re = 所以dup 0.089 x 8 xl. 1651.86X10-5= 44600Pr 二%狂 _ 1父1。三父1.26><10-'2.67X10-5=0.7空氣流過10排錯列管束的平均對流傳熱系數(shù)可由下式求得: 以=0.33機(jī)出口切”犯二0.334(44600嚴(yán)”尸=54取/(/ 吧)空氣流過15排管束時，由表查得系數(shù)為1.02，則:值=1.02cf = 1.02 x 54 = 55. )表

28、式岫=。.33山好”型的修正系數(shù)排 數(shù)12345678910121518253575錯 列0.480.750.830.890.920.950.970.980.991.01.011.021.031.041.051.06直 列0.640.800.830.900.920.940.960.980.991.0例4-13在一室溫為20的大房間中，安有直徑為0.1m、水平部分長度為10m、垂直部分高 度為1.0m之蒸汽管道，若管道外壁平均溫度為120，試求該管道因自然對流的散熱量。解：大空間自然對流的a可由式岫二4®計算，即：定性溫度=氣型=?。0，該溫度下空氣的有關(guān)物性由附錄查得:工將 0.02

29、96 取/(端口6，"= 206x10-5 F匿 sp=1.029kg陵，Pr = 0.694（1）水平管道的散熱量Q1其中2.06x10-51.029日 2 x 10-5 /s0 = - = -= 2.92x10-31/T 70 + 273Gr=2.92xl0-9.Sl(120- 20)(0.ir=716xI06所以卜父10一牙GrP 二716父 10 隈 0.694 = 4.97父 10。由表查得：=0.53, = 0.53x 0 0296(4.97x106YA = 所以= 7.41xx0.1x10(120- 20)= 23301加熱表面形 狀特征尺寸（GrPr）范圍cn水平圓管

30、外徑do104 1090.531/4109 10120.131/3垂直管或板高度L104 1090.591/4109 10120.101/3表式題=4aPr中的c和n值（2）垂直管道的散熱量2.92xW3 x9,81(120- 20)xl3通父口(2X10-5)2='父GrPr = 7.16xlO9 x0.694 = 4.97xl09由表查得：ci,所以（4.97M10。）儂=5。叫必.吧）Q2 = 5,05 x?rx 0.1x1(120- 20)1601蒸汽管道總散熱量為:Q = Q1 + Q2 = 2330 + 160 « 2500fF例4-14飽和溫度為100的水蒸氣，

31、在外徑為0.04m、長度為2m的單根直立圓管外表面上冷凝。管外壁溫度為9。試求每小時的蒸氣冷凝量。又若管子水平放置，蒸氣冷凝量為多 少？解：由附錄查得在100下飽和水蒸氣的冷凝潛熱約為2258kJ/kg。定性溫度=1(+)=1(100 + 94)=97由附錄查得在97下水的物性為：工日 0.6£2用/恤吧)，/二0.282如 &，p= 95kg/m3(1)單根圓管垂直放置時先假定冷凝液膜呈滯流，由式知：由對流傳熱速率方程計算傳熱速率，即:Q =遍5-tw) = 7466x?rx0.04x 2(100-94)= 11250 取 故蒸氣冷凝量為:取=2= 工=0.00498r 2

32、258xl03核算流型:W W 0.00498=0.0397g/（wa- s）Re =AM 4x0,0397/0,282XW3=564 <1800（滯流）(2)管子水平放置時 若管子水平放置時，由式知:£_ 0,725 < L _ 0.7251 2_ 故以一 1.13 UJ - L1310 04） 一 -所以"=1萬。=1.71x7466 = 12767取人力 咽lTf = 1.71x17.93= 30.1 kg/h核算流型：R/= 1.71R" 1.71x564 , 964 <1800 （滯流） 例4-15甲苯在臥式再沸器的管間沸騰。再沸器規(guī)格

33、：傳熱面積So為50.7m2；管束內(nèi)徑為0.35m,由直徑為0l9X2mm、長為5m的管子所組成。操作條件為：再沸器的傳熱速率為9.20X105W；壓強(qiáng)為200kPa (絕壓)。已知操作壓強(qiáng)下甲苯沸點(diǎn)為135、氣化潛熱為347kJ/kg。甲苯的臨界壓強(qiáng)為4218.3kPa。試求甲苯的沸騰傳熱系數(shù)。解：甲苯沸騰傳熱系數(shù)可由下式計算，即：k = 1.057°07Q = g-2xl05 =I gIxI04y2其中 S 50.7'XAM = 200/4218.3 = 0,047 ZX 0j69n333Z= 0.10 一五r(1.8A017 +47?12 +1O10)I.9.81X10

34、4 J '=O.lof421S 3xl1(1.8xO,O47017 + 4x0,04712 +10x0.04710I、9.81X104 J= 4.5所以以=1.05(4.5產(chǎn)，加10。1兜。町/噌校核臨界熱負(fù)荷qc： c心=0.充心/處(一尺尸田鼻E/y=0.38(4218.3 x 103 )(0.047)°-35(1- 0.047)0P x 3.14x0.35x5/50.7=5.71xl04/2且外= 4218,3 > 3000尺= 0.047 (在0.010.9范圍內(nèi)) 例4-16在列管換熱器中，兩流體進(jìn)行換熱。若已知管內(nèi)、外流體的平均溫度分別為170和 135；管

35、內(nèi)、外流體的對流傳熱系數(shù)分別為12000W/(m2)及1100 W/(m2 ),管內(nèi)、 外側(cè)污垢熱阻分別為0.0002及0.0005 m2 /W。試估算管壁平均溫度。假設(shè)管壁熱傳導(dǎo)熱 阻可忽略。解：管壁的平均溫度可由下式計算，即：上十& ,+尺：/ %135工 - + 0,0005 1100兀一二0 - + 0.0002 12000135-?；?0.00141 0.000283解得：164cle計算結(jié)果表明，管壁溫度接近于熱阻小的那一側(cè)流體的流體溫度。例4-17車間內(nèi)有一高和寬各為3m的鑄鐵爐門，其溫度為227，室內(nèi)溫度為27。為減少熱損失，在爐門前50mm處放置一塊尺寸和爐門相同的而黑度為0.11的鋁板，試求放置 鋁板前、后因輻射而損失的熱量。解：（1）放置鋁板前因輻射損失的熱量 由下式知：本題屬于很大物體2包住物體1的情況，故£ =凡=3m3=9加孰=何=5.67 父 0.7K = 4.423甌/dV）軻二1所以Q.飛=4.423xlx9x 1-J227 + 273?27 + 273?= 2.166xl0"iy(2)放置