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- 1.(14 分)有一碳钢制造的套管换热器,其管径为φ96mm x 3.5mm,流量为2000kg/h的苯在管内中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙中从15℃升到35℃.苯的对流传热系数α1=230W/(m2.K),水的对流传热系数α2=290W/(m2.K)。忽略污垢热阻。试求:(1)冷却水的消耗量;(2)并流和逆流操作时所需传热面积;假设总传热系数随温度的变化忽略不计(苯的比热1.86kJ/(kg.℃,碳钢的导热系数45W/(m.k))。
- 2.(15分)有一碳钢制造的套管换热器,其管径为φ96 mm × 3.5mm,流量为2000kg/h的苯在管内中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙中从15℃升到35℃.苯的对流传热系数α1=230W/(m2·K),水的对流传热系数α2=290W/(m2·K)。忽略污垢热阻。试求:(1)冷却水的消耗量;(2)并流和逆流操作时所需传热面积; 假设总传热系数随温度的变化忽略不计(苯的比热1.86kJ/(kg.℃),碳钢的导热系数45W/(m·k) )。
- 3.15分)有一碳钢制造的套管换热器,其管径为φ962000kg/h的苯在管内中从80℃冷却到却水在环隙中从15℃升到35℃的对流传热系数a1=230W/(m2-K),水的对流传热系数a2=290W/(m2-K)。忽略污垢阻。试求(1)冷却水的消耗量(2)并流和逆流操作时所需传热面积;假设总传热系数随温度的变化忽略不计苯的比热1.86kJ/(kg.℃),碳钢的导热系数45W/(m-k)
- 4.有一碳钢制造的列管换热器，传热面积为100m2，管壁厚度为2.5mm，管的导热系数为400W/m•℃。流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃，其平均比热容为1.86KJ/( )。冷却水在环隙从15℃升到35℃，其平均比热容为4.178KJ/( )。管程一侧对流传热系数230W/( )，壳程一侧的对流传热系数290W/( )，忽略污垢热阻和壁阻。试求：( )冷却水消耗量；( )并流和逆流操作时所需传热面积。
- 5.(12分)有一套管式换热器,内管为Φ89mm×2mm的铜管,流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。环隙中的冷却水从15℃升至35℃。苯的对流传热系数为230W/(m2·K),比热容为1.86x103J/(kg·K);水的对流传热系数为290 W/(m2·K),比热容为4.18x103 J/(kg·K)。忽略污垢热阻和管壁热阻,试求:(1)冷却水的消耗量;(2)逆流传热时的平均温度差;(3)逆流传热所需的传热面积。
- 6.有一钢制套管式换热器，质量流量为2000kg/h的苯在内管中，从80℃冷却到50℃，冷却水在隙中从15℃升到35℃。已知苯对管壁的对流传热系数为600W/(m2·K)，管壁对水的对流传热系数100W/(m2·K)。计算总传热系数时忽略管壁热阻，按平壁计算。试解答下列问题：
- 7.在一内管为φ25×2.5mm的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K，对流传热系数为850W/(m2·℃)。壳程中流量为1.25kg/s的苯与冷却水逆流换热，苯的进、出口温度为350K、300K，苯的对流传热系数为1700W/(m2·℃)。苯的比热为cp=1.9kJ/(kg·℃)，密度为ρ=880kg/m3。水的平均比热为cp=3.174kJ/(kg·℃)。忽略管壁和污垢热阻。可能用到的数据：ln3=1.0986。试求：在水温不超过320K的最少冷却水用量下，（所有结果保留三位有效数字）（1）冷却水的消耗量（）kg/s；（2）基于外表面的总传热系数（）W/（m2·K）；（3）传热平均温差（）K；（4）总传热面积（）m2。
- 8.在一列管换热器中，管内的氢氧化钠溶液与管外的冷却水进行逆流传热。氢氧化钠溶液的流量为1.2 kg/s，比热容为3770 J/(kg·℃ )，从70℃冷却到35℃ ，对流传热系数为900 W/(m2·℃)。冷却水的流量为1.8 kg/s，比热容为4180 J/(kg·℃)，入口温度15℃，对流传热系数为1000 W/(m2·℃)。按平壁处理，管壁热阻、污垢热阻及换热器热损失均忽略。试求:(1) 换热器的传热面积；(2) 操作中,冷、热流体初温不变，两流体流量都增大一倍，冷、热流体的出口温度。假设两流体均为湍流，物性不变，传热温度差可用算术平均值计算。
- 9. 现测定套管换热器的总传热系数。数据如下：甲苯在内管中流动，流量为5000kg·h-1， 甲苯的比热容为1.89kJ×kg-1×K-1，进口温度为80℃，出口温度为50℃；水在环隙中流动，进、出口温度分别为15℃和30℃。逆流流动，冷却面积为2.5m2。求：（1）传热平均温度差；（2）总传热系数。
- 10.在一套管换热器中用饱和水蒸汽加热某溶液。水蒸汽通入环隙，其对流传热系数为9000 W/(m2×℃)；溶液在f 25 mm´2.5 mm的管内流动，其对流传热系数为700 W/m2×℃。换热管内污垢热阻为1.5´10-3 (m2×℃)/W，管外污垢热阻和管壁忽略不计。试求：①该换热器以换热管的外表面为基准的总热系数(m2×℃)/W；②蒸汽侧热阻在总热阻中所占的百分数；③溶液侧污垢热阻在总热阻中所占的百分数；④管内污垢热阻在总热阻中所占的百分数。
- 11.用一传热面积为40m2,管尺寸为ϕ25mm×2.5mm的单管程列管换热器(每根管长为6m),将一石油产品从90℃冷却至50℃,石油产品走壳程,冷却水走管程,流量为50m3/h,进口温度为25℃,出口温度为40℃,其物性可取:ρ=995.7kg/m3,cp=4.174kJ/(kg·℃)μ=0.801mPa·s,λ=0.618W/(m·K)若忽略管壁的热阻,试求:1)总传热系数K;2)壳程的对流传热系数αo;3)由于水侧的污垢沉积,使产品出口温度上升,为了保持该温度不变,采取调节冷却水流量的方法。操作一年后,冷却水出口温度比原出口温度降低5℃(设冷、热两流体物性均保持不变),试求冷却水的用量及管内的污垢热阻。
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12.有一换热器,冷却水强制湍流流动下对流传热系数为1000W/(m2∙K),蒸汽的对流传热系数为10000W/(m2∙K)。实测:冷却水进出口温度为30℃和35℃,蒸汽进出口温度皆为100℃。假设管壁及污垢热阻不计,管壁很薄,热损失不计,现将冷却水量增加1倍,保持冷却水进口温度不变,蒸汽进出口温度皆为100℃的条件下,蒸汽的冷凝量约为原工况的(
)。 选项： A、1.5 B、1.6 C、1.8 D、2 - 13. 用一套管换热器将2000kg×h-1的甲苯饱和蒸气(110℃)冷凝为饱和液体，甲苯的汽化热为363kJ×kg-1。冷却水于16℃及5000kg／h的流量进入套管内管(内径50 mm，外径为57mm)作强制湍流流动，其对流系数为1740 w×(m2×K)-1。水的比热容可取为4.19kJ×(kg·℃)-1，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。试求：（1）求冷却水的出口温度；（2）换热管管长。
- 14.一换热器，在Φ25mm×2.5mm管外用水蒸气加热管内的原油。已知管外蒸气冷凝的对流传热系数为10000W/(m2·℃)；管内原油的对流传热系数为1000W/(m2·℃)，管内污垢热阻为0.00015m2·℃/W，管外污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，则总传热系数为()
- 15.用压力为300 kPa (绝对压力)的饱和水蒸气将 20 C的水预热至80 C,水在 25mm 2.5mm水平放置的钢管内以 m/s的速度流过。设水蒸气冷凝的对流传热系数为 5 000 W/(m2・c),水侧的污垢热阻为 6X10"4 m2 -C/W,蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求( 1)换热器的总传热系数;(2)设操作半年后,由于水垢积累,换热能力下降,出口水温只能升至 70 C,试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。
- 16.在一传热面积为15.8m2的逆流套管换热器中，用冷水冷却油。油的流量为2.85kg/s，进口温度为110℃；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35℃。油和水的平均比热为1.9和4.18kJ(kg·℃)。换热器的总传热系数为320W/（m·℃）, ε=0.73。试求水的出口温度。
- 17.在一传热面积为15.8m2的逆流套管换热器中，用冷水冷却油。油的流量为2.85kg/s，进口温度为110℃；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35℃。油和水的平均比热为1.9和4.18kJ(kg·℃)。换热器的总传热系数为320W/（m·℃）, ε=0.73。试求水的出口温度。
- 18.饱和苯液被水从70℃冷却到45℃，苯的流量为1kg/s，比热为1758J/Kg·K，冷水温度为10℃，流量为0.5kg/s，设传热系数为300W/m2·K，试求顺流情况下，换热器所需的传热面积为（ ）。 选项： A:4.64m2 B:5.67m2 C:6.81m2 D:3.52m2
