各大名牌高?；ぴ砜佳姓骖}之傳熱

【2023，大學〔華東〕，計算題3】現(xiàn)有兩A=20m2的列管式i64根φ57×3.5mm鋼t1=30℃，流量為熱阻在空氣側(cè)〕。假設兩臺換熱器并聯(lián)使用，通過每臺換熱器的空氣流量均等，此時空氣的對流傳熱系數(shù)為凝量為多少？t2′及水蒸氣的總冷凝量為多少？假設空氣的物性不隨溫度及壓力而變化，視為常數(shù)，pc=1kJ/(kg·K)。無視熱損失。p

此題涉及到換熱器選用的串并聯(lián)問題，需要留意，串并聯(lián)時傳熱面積和流速發(fā)生的變化，以及對傳熱結(jié)果帶來的影響。另外，熱流體只放出冷凝潛熱時，題的一個突破口?！?

i,并

2A；iKi

；i由TT，t t1 2列式得，

(t t)QKA

2 1 mCp(t t)i i,并

Tt 2 1ln 1Tt2代數(shù)計算得到，t2

93.78℃由Qm水

mCp(t2

t)得，1mCpm 水

(t t)2 1

0.078kg/s279.46kg/h〔2〕u”2u；K”i

”(

u”)0.8u

66.16W/(m2K)由 (t”t) 得，QK”2A 2 1 mCp(t”t)i i Tt 2 1ln 1Tt”2t 121.43 ℃2由Qm水

”mCp(t2

”t1

得，mCp(t”t)m 2水

1 0.111kg/s400.62kg/h【2023，大學〔華東〕，計算題3】某車間30m3/h10％NaOH60℃，溶液走管程，然后加熱壓強為19.62kPa〔表壓〕的反響器內(nèi)，其流程如以下圖。127℃330m。摩擦阻力0.02。列管尺寸：φ25×2mm長度： 3m總管數(shù)：72操作條件下，NaOHρ=1100kg/m3，導熱系數(shù)λ=0.58W/(m·℃)，比熱p該測污垢熱阻為0.0003m2·℃/W，無視管壁和熱損失。試求：〔1〕庫存換熱器能否滿足傳熱任務；〔2〕假設離心泵的特性曲線方程為：H=41.17-0.007Q2，Hm，Qm3/h，當堿液在上述管路中到達最大輸送量時，求堿液的出變〕

此題是泵和換熱器的綜合性考題，在解題過程中要留意各公式的適用條件，選擇適宜的公式進展計算。另外，題中給出的是兩管程列管式換熱器，在運算中很簡潔被當作單管程換熱器而出錯。解：〔1〕由題意有：d 25mm0.025m0d 21mm0.021miVu

30/3600

0.669m/s1 d2n i2 4

12

0.02124

dui

0.0210.66911001.5103

1.03104＞104Pr

C 3.771.5p

9.75l/di

0.58 0.023i

Re0.8Pr0.4di0.580.0230.021

1.031040.89.750.42567.4W/m2K由 1 1K O

R doSO di i得K 1156.4W/m2KO

ttQ K At K ndl實際 o o m o o

1 2lnt1t21156.4720.02532566.4kW

1272012760107ln67Q mCpt需要 2

t13011003.776020/36001382.3kW故，能夠滿足換熱任務?！?023，大學〔華東〕，計算題四】有一Φ25×2.5mm20020℃90℃；108℃的飽和水蒸氣于殼程飽和冷凝加熱空氣。假設水蒸氣的冷凝傳熱系數(shù)10000W/(m2·K)，管壁及兩側(cè)污垢熱阻、換熱器的熱損失均可無視不計。試求：空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；換熱器的總傳熱系數(shù)〔以管外外表為基準〕，W/(m2·K)；通過計算說明該換熱器能否滿足要求？計算說明管壁溫度接近哪一側(cè)流體的溫度；說明。μ=0.02cPλ=0.028W/(m·K)。解：〔1〕由題意：

此題著重對換熱器一章各參數(shù)計算方法的考察，做題時應循序漸了強化傳熱的主要途徑，有確定的開放性。d 25mm0.025m0d 20mm0.02miVud2n i

2700/36000.02200

11.94m/s

4i

40.0211.9410.02103

1.194104

104cPr P

10000.02103

0.7140.023i d

0.028Re0.8Pr0.4i0.0230.0281.1941040.80.7140.451.4W/(m2K)0.02不計，o1 1d K doo O iiK o o

dido

51.392025

40.95W/(m2K)由TT，t t1 2t m

tt1 t

(10890)(10820)10890

44.11℃lnQmCp

1t2(tt)2 1

ln27003600

10820110390205.25104WA

Q

29.06m2需要 Kto m

40.9544.11A nd實際 A A實際 需要

l2000.025231.42m2故，該換熱器可以滿足需要。由〔3〕知，常壓空氣經(jīng)換熱后的出口溫度大90t2(t ”t) ①Q(mào) mC

(t ”t

)K A 2 1O p 2 1

o 實際

Ttln 1Tt ”2Q O

A (T實際

T) ②t”2

106.3℃代入②得，T 107.8℃w即壁溫更接近熱流體側(cè)的溫度。傳熱系數(shù)，可提高空氣的流速來實現(xiàn)?！?023，天津大學，四】在某列管式換熱器中，用T=120℃的水蒸氣飽和冷凝預熱在管內(nèi)流淌的某種總傳熱系數(shù)800W/(m2·℃),在換熱器使用一段時間后，由于

10℃。假設不考慮物性參數(shù)歲溫度的變化及垢層對流通截面的影響，再假設管壁很薄，管壁熱阻可無視，試求,換

液出口溫度下降，可以反算出來。熱器使用一段時間后，列管內(nèi)壁面的污垢熱阻R。si解：使用初期，QKAtm

mCp(t2

t)1o1 1 d 1 1oK d O i i O i使用一段時間后，Q”K”Atm

”mCp(t2

”t)1o1 1 do

R

11RK” d O ii O i∴Q” K”t ” (t ”t) Q Ktm

2 1(t t)2 1(t”t) t K”

2 1(tt)2 1

mt m

K605.18W/(m2C)

11

4.02104m2C/WK” K110℃的飽和水蒸氣冷凝加熱管內(nèi)呈湍流流淌的某低粘度液體，管內(nèi)液體的進出口溫度分別為t=80.0℃，t=90.0℃，經(jīng)測得管外冷凝傳熱系數(shù)為

1 2高，總傳熱系數(shù)增大，不變，試求：改造后換熱器的總傳熱系數(shù)；改造后管程流體的出口溫度。垢熱阻〕。解：〔1〕由單管程改造成雙管程，則流速u”2u

化。由于管內(nèi)湍流流淌，du0.8

即

0.8 0.023

i Pr0.4 ui d ii∴”20.8 2611.652 W/(m2C)i i 1 K ”o 11 o

1715.56

W/(m2C)〔2〕QKo

”Atm

”A(ti 2

”t)1∴K ”ln

(Tt)1 ”o (Tt ”) i2t2

”94.45C【2023，天津大學，四】某生產(chǎn)過程中，要求將一定流量的空氣由t1

t2

?，F(xiàn)擬用套管式換熱

此題考察了通過總器，空氣走管程，環(huán)隙用確定溫度的飽和蒸汽冷凝加熱內(nèi)管承受32mm1.0mm 器有效長度需要6m。把握因素；假設內(nèi)管換成25mm1.0mm銅管，換熱管有效〔假設空氣在管內(nèi)呈湍流流淌〕解：〔1〕總傳熱系數(shù)公式

傳熱系數(shù)公式分析傳熱過程把握因素的方法。K o 1( R

1) d d) ooo

1 R si di

d som 0

、Rsi

很小，可無視,空氣對流傳熱系數(shù)遠遠小于蒸汽冷凝系數(shù)，所以K i

，即把握因素為空氣的對流傳熱?！?〕空氣在管內(nèi)呈湍流流淌被加熱，du0.8 0.023

i Pr0.4 即

u0.2i d iiQKi

Atm

i

lti ml2

(d

d1)(

d1)0.8l d d d1 2 2 2dl (2

1)0.8ld 12

4.85m【2023，天津大學，四】有一列管換熱器，裝有25mm2.5mm3002m。將管程的108℃的飽和蒸汽在殼程作為加熱介質(zhì)，水蒸氣的冷1×104W/(m2·K)。管壁及兩側(cè)污垢熱阻可無視，熱損失可無視。管內(nèi)空氣的普蘭2.85×10-2W/(m·K)，比熱容為1kJ/(kg·K)。試求：空氣在管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)；〔以管外外表積為基準〕；解：〔1〕由題意，

比較的方法。d 25mm0.025m0d 20mm0.02mi0.023i

Re0.8Pr0.4di0.023

2.851020.025

(2.383104)0.80.70.472.17W/(m2C)無視管壁及兩側(cè)污垢熱阻，則1K1 d

89.41W/(m2C)o dO ii由于QmC (tp 2

t)K1 o

Atmt m

tt1 tln 1t2

(10820)(10885)10820ln10885

48.44℃QmC(tp 2

t)1

80003600

110385201.44105WA

Q 1.44105

33.35m2需要 Kto m

89.4148.44A nd實際 A A實際 需要

l3000.025247.1m2即該換熱器能滿足要求?！?023，天津大學，三】確定流量的空氣用列管式20℃80℃管外為飽和蒸汽冷凝加熱?，F(xiàn)因生產(chǎn)需要，空氣流擬承受提高加熱蒸汽的溫度，從而提高平均傳熱溫差的方法來解決這一問題，試求：換熱器平均溫差應提高的百分數(shù)。〔不考慮管壁及可能的污垢熱阻〕解由題意不考慮管壁及可能的污垢熱阻，K o i20%m”1.2m，流速u”1.2udu0.8

此題中涉及條件變化，即轉(zhuǎn)變換熱器的外部條件，考察其對換熱當增加被加熱空氣流量時，為保持進出口問題條件不發(fā)生變化，可實行提高加熱蒸汽的溫度來提高換熱器平均溫差的方法?！?0.023

i Pr0.4i d i”1.20.8i i由QmC (tp 2

t)K1

Atm

可得，t ” 1.2m

1.20.2

1.037，t 1.20.8m即平均溫差應提高的百分數(shù)為，t ”( m 1)100% 3.7%tm【2023，天津大學，四】某低粘度流體的流量為4.18kJ/(kg·℃)，生產(chǎn)上15℃100℃。現(xiàn)承受的換熱16025mm2mm的不銹鋼管組成。管外的加熱熱源為12

此題考察雙管程和單管程換熱器的轉(zhuǎn)換，由單管程改為雙管程，流速提高，總傳熱系數(shù)kW/(m2·時，換熱管的長度為4.5m；假設將單管程改為雙管程，而管子的總數(shù)不變，試求：換熱器的總傳熱系數(shù)；所需換熱管的長度。不考慮管壁及可能的污垢熱阻，無視換熱器的損蒸汽冷凝對流傳熱系數(shù)一樣〕解〔1由題意單管程時QmC (tp 2t

t)K1

AtmmC ln 1整理得， p tK ooo

2462.49W/(m2C)由K 1 得，

572.66W/(m2C)1 d io dO i i由單管程改造成雙管程，則流速u”2u由于管內(nèi)湍流流淌，du0.8

即

0.8 0.023

i

Pr0.4 ui d ii∴”20.8i

997.05W/(m2C)K 1 782.88W/(m2C)1 d o dO ii由QKAt 得，mK l”

Ol2.66mK ”O(jiān)【2023，天津大學，四】某套管傳熱試驗裝置，傳的飽和水蒸汽冷凝加熱管內(nèi)呈湍流流淌的空氣，空氣的進出口溫度

1 2傳熱銅管的平均壁溫，分別為119.0℃、98.0℃、。〔無視管壁熱阻、可能的污垢熱阻及物性參數(shù)隨溫度的變化〕性；化。此題參考資料：氣體強制對流傳熱系數(shù)的大致范圍：20-100W/(m2·℃)水蒸氣冷凝傳熱膜系數(shù)的大致范圍：5000-15000W/(m2·℃)解：〔1〕熱流體走管外時，

氣流量相比較)T t t o (Tt)w w i 0取t40Co

10000,i