下载文档原格式
传热习题及答案一、选择题：1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）CA 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值；B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D 、要提高K 值，应从降低最大热阻着手；2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。
Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、ＦＡ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流体；Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流体；3、影响对流传热系数的因素有( )。
A 、B 、C 、D 、EA 、产生对流的原因；B 、流体的流动状况；C 、流体的物性；D 、流体有无相变；E 、壁面的几何因素；4、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：AA 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝=b. d 增大时，α增大，d α∝综合以上结果， 1.81/A d α∝，管径增加，A α下降根据()21p mc t t KA-=m Δt 对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即 121ln p mc A T t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈5、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。
1.如附图所示。
某工业炉的炉壁由耐火砖 ?1= (m ・K)、绝热层 炉(m ・K)及普通砖 拆(m ・K)三层组成。
炉膛壁内壁温度1100o c,普通砖层厚12cm ，其外表面温度为 50 o G 通过炉壁的热损失为1200W/m 2,绝热材料的耐热温度为 900 o C 。
求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。
已知：X 1=m-K, ?2=m ・K, 2m ・K, T 1= 1100 °C, T 2= 900 °C, T 4 = 50°C, 3 = 12cm , q = 1200W/m 2, Rc= 0求：1 =2 =解： T-q2.如附图所示。
为测量炉壁内壁的温度， 在炉外壁及距外壁 1/3厚度处设置热电偶， 测 得t 2=300 o C, t 3=50 °C 。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
已知：T 2=300°C, T 3=50°C1100 90012000.22m又••• q900 50 0.12 12000.930.579m 2 K /W1.32T T 42 T 2T 4 3 2q30.10m习题2附图其中 r i =30mm , r 2=60mm , r 3=160mm 所以2 100 10丄ln60丄in 型0.043 300.076025W/m负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内 层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将二层材料互换位置，假定其它条件不变， 试问每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则d m,2= 2d m,1 且 ?2=2 入由导热速率方程知bbbb5 b 1 S m12S m21 d m1L2 1 2d m1 L4 1两层互换位置后Qttd m 丄所以q_1.25求： T i =T i = 2(T 2— T 3)+T 3=3 X (300-50)+56= 800 °C3.直径为60 X 3mml 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用 100mm 厚的保温灰包扎， 以作为绝热层。
第 六 章 习 题热传导1. 某工业炉的炉壁由耐火砖λ1 = 1.3W/(m ・K )、绝热层λ2 = 0.18W/(m ・K )及普通砖λ3 = 0.93W/(m ・K )三层组成。
炉膛壁内壁温度1100℃, 普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。
通过炉壁的热损失为1200W/m 2, 绝热材料的耐热温度为900℃。
求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好, 接触热阻可以忽略。
习题1附图 习题2附图 2. 为测量炉壁内壁的温度, 在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶, 测得t 2=300℃, t 3=50。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发, 单位面积的蒸发速率为0.048kg/(m 2・s), 与液体交界的金属壁的温度为110℃。
时间久后, 液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢, 污垢导热系数λ=0.65W/(m ・K)。
设垢层与液面交界处的温度仍为110℃, 且蒸发速率需维持不变, 求与垢层交界处的金属壁面的温度。
液体的汽化热γ=2000kJ/kg 。
4. 为减少热损失, 在外径Φ150mm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。
已知保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t(式中t 为℃), 蒸汽管外壁温度为180℃, 要求保温层外壁温度不超过50℃, 每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m ・s)以下, 问保温层厚度应为多少?*5. 用定态平壁导热以测定材料的导热系数。
将待测材料制成厚δ、直径120mm 的圆形平板, 置于冷、热两表面之间。
热侧表面用电热器维持表面温度t 1=200℃。
冷侧表面用水夹套冷却, 使表面温度维持在t 2=80℃。
电加热器的功率为40.0W 。
由于安装不当, 待测材料的两边各有一层0.1mm 的静止气层λ气= 0.030W/(m ・K), 使测得的材料导热系数λ’与真实值λ不同。
第 六 章 习 题热传导1. 某工业炉的炉壁由耐火砖λ1 = 1.3W/(m ·K )、绝热层λ2 = 0.18W/(m ·K )及普通砖λ3 = 0.93W/(m ·K )三层组成。
炉膛壁内壁温度1100℃, 普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。
通过炉壁的热损失为1200W/m 2, 绝热材料的耐热温度为900℃。
求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好, 接触热阻可以忽略。
习题1附图 习题2附图 2. 为测量炉壁内壁的温度, 在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶, 测得t 2=300℃, t 3=50。
求内壁温度t 1。
设炉壁由单层均质材料组成。
3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发, 单位面积的蒸发速率为0.048kg/(m 2·s), 与液体交界的金属壁的温度为110℃。
时间久后, 液体一侧的壁面上形成一层2mm 厚的污垢, 污垢导热系数λ=0.65W/(m ·K)。
设垢层与液面交界处的温度仍为110℃, 且蒸发速率需维持不变, 求与垢层交界处的金属壁面的温度。
液体的汽化热γ=2000kJ/kg 。
4. 为减少热损失, 在外径Φ150mm 的饱和蒸汽管道外复盖保温层。
已知保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t(式中t 为℃), 蒸汽管外壁温度为180℃, 要求保温层外壁温度不超过50℃, 每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m ·s)以下, 问保温层厚度应为多少?*5. 用定态平壁导热以测定材料的导热系数。
将待测材料制成厚δ、直径120mm 的圆形平板, 置于冷、热两表面之间。
热侧表面用电热器维持表面温度t 1=200℃。
冷侧表面用水夹套冷却, 使表面温度维持在t 2=80℃。
电加热器的功率为40.0W 。
由于安装不当, 待测材料的两边各有一层0.1mm 的静止气层λ气= 0.030W/(m ·K), 使测得的材料导热系数λ’与真实值λ不同。
Contents第1-2章流体流动及流体输送机械 (1)一、选择题 (1)二、填空题 (2)三、计算题 (3)一、填空题 (13)二、选择题 (13)三. 计算题 (14)四、问答题 (20)一、选择题 (22)二、填空题 (23)三、计算题 (24)第1-2章流体流动及流体输送机械一、选择题1. 流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re＝1500，则其摩擦系数应为（）（A） 0.032 （B）0.0427 （C）0.0267 （D）无法确定2.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（）（A）同一种流体内部（B）连通着的两种流体（C）同一种连续流体（D）同一水平面上，同一种连续的流体3.在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（）（A）A、B两截面间的总能量损失（B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差（D）A、B两截面间的局部阻力4. 双液体U形差压计要求指示液的密度差（）。
(A) 大 (B) 中等 (C) 小 (D) 越大越好5. 管路由直径为Φ57×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。
则在粗管内的流速为（）（A） 2m/s （B）1m/s （C） 0.5m/s （D） 0.25m/s6.湍流与滞流的本质区别是（）（A）湍流的流速大于滞流的（B）湍流的Re值大于滞流的（C）滞流无径向脉动，湍流有径向脉动（D）湍流时边界层较薄7. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）（A）为常数，与Re，ε/d 均无关（B）随Re值加大而减小（C）与Re值无关，是ε/d的函数（D）是Re值和ε/d的函数8. 流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（）（A）与u2成正比（B）与u成正比（C）与u1.75成正比(D) 与u0.55成正比9. 在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用（）中的流速。
华东理工大学化工原理思考题(根据其精品课程网站下载)第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。
化工原理传热习题答案化工原理传热习题答案传热是化工过程中非常重要的一环，它涉及到物质的能量交换和传递。
在化工工程中，我们常常需要计算传热过程中的各种参数，以便优化工艺和提高生产效率。
下面，我们将针对一些典型的传热习题进行解答，帮助读者更好地理解传热原理。
1. 一个半径为0.2 m的球形反应器，内部填充有固体颗粒，其表面温度为200 ℃，环境温度为25 ℃。
假设传热系数为10 W/(m2·℃)，求反应器表面每秒钟散失的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算球的表面积得到，即A=4πr^2。
代入半径r=0.2 m，可以求得A=0.502 m^2。
温差ΔT可以通过环境温度和表面温度的差值得到，即ΔT=200-25=175 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=10×0.502×175=876.75 W。
所以，反应器表面每秒钟散失的热量为876.75 W。
2. 一根长度为1 m、直径为0.05 m的圆柱形管道，内部流体温度为150 ℃，外部环境温度为30 ℃。
假设传热系数为50 W/(m2·℃)，求管道内部每秒钟传递的热量。
解答：根据传热原理，传热的功率可以表示为Q=U×A×ΔT，其中Q为传热功率，U为传热系数，A为传热面积，ΔT为温差。
传热面积A可以通过计算圆柱形管道的表面积得到，即A=2πrh+πr^2，其中h为管道的长度，r为管道的半径。
代入长度h=1 m，半径r=0.05 m，可以求得A=0.471 m^2。
温差ΔT可以通过内部流体温度和外部环境温度的差值得到，即ΔT=150-30=120 ℃。
将U、A和ΔT代入传热功率的公式，可以得到Q=50×0.471×120=2826 W。
所以，管道内部每秒钟传递的热量为2826 W。
化工原理《传热》习题及答案1、某加热器外面包了一层厚为300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m ⋅℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？ 解：22321121λλb t t b t t AQ -=-= C 3007516.025.016.005.03075o 21122321=+⨯-=+λ⨯λ-=∴t b b t t t 2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b 1=230mm ， λ1=1.05 W/(m·℃)绝热砖 b 2=230mm ， λ2=0.151W/(m·℃)建筑砖 b 3=240mm ， λ3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖；（2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m442.09.273151.013894005.123.094010002222321121=∴=-=-λ-=λ-=b b b t t b t t AQ 230mm<b 2=442mm<230×2mm则：绝热层需两块绝热砖。
校核t 2=?CC t t o o 1386.1059.273151.046.094022<=∴=- （2）t 4=?C9.3493.024.06.1059.273o 443343=∴-==λ-=t t b t t A Q 3、Φ50×5㎜的不锈钢管，导热系数λ1＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度为30mm 导热系数λ２＝0.2W/（ｍ·Ｋ）的石棉保温层。
若钢管的内表面温度为623Ｋ，保温层外表面温度为373Ｋ，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。
解：已知钢管的内半径mm 20252501=⨯-=r 钢管的外半径mm 252502==r 保温层的外半径mm 5530253=+=r根据式（3-12a ），每米管长的热损失W 39794.3014.015702555ln 2.012025ln 161)373623(12ln 1ln 1)(223212131=+=+-⨯⨯π=λ+λ-π=r r r r t t L Q由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度t 2。
第六章习题热传导1. 某工业炉的炉壁由耐火砖λ1 = 1.3W/(m·K)、绝热层λ2 = 0.18W/(m·K)及普通砖λ3 = 0.93W/(m·K)三层组成。
炉膛壁内壁温度1100℃, 普通砖层厚12cm, 其外表面温度为50℃。
通过炉壁的热损失为1200W/m2, 绝热材料的耐热温度为900℃。
求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。
设各层间接触良好, 接触热阻可以忽略。
习题1附图习题2附图2. 为测量炉壁内壁的温度, 在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶, 测得t2=300℃, t3=50。
求内壁温度t1。
设炉壁由单层均质材料组成。
3. 某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发, 单位面积的蒸发速率为0.048kg/(m2·s), 与液体交界的金属壁的温度为110℃。
时间久后, 液体一侧的壁面上形成一层2mm厚的污垢, 污垢导热系数λ=0.65W/(m·K)。
设垢层与液面交界处的温度仍为110℃, 且蒸发速率需维持不变, 求与垢层交界处的金属壁面的温度。
液体的汽化热γ=2000kJ/kg。
4. 为减少热损失, 在外径Φ150mm的饱和蒸汽管道外复盖保温层。
已知保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t(式中t 为℃), 蒸汽管外壁温度为180℃, 要求保温层外壁温度不超过50℃, 每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m·s)以下, 问保温层厚度应为多少?*5. 用定态平壁导热以测定材料的导热系数。
将待测材料制成厚δ、直径120mm的圆形平板, 置于冷、热两表面之间。
热侧表面用电热器维持表面温度t1=200℃。
冷侧表面用水夹套冷却, 使表面温度维持在t2=80℃。
电加热器的功率为40.0W。
由于安装不当, 待测材料的两边各有一层0.1mm的静止气层λ气= 0.030W/(m·K), 使测得的材料导热系数λ’与真实值λ不同。
不计热损失, 求测量的相对误差, 即(λ’-λ)/ λ。
习题5 附图习题6 附图*6. 通过中空球壁导热的热流量Q可写成如下的形式)/(m A t Q λδ∆= 试证： 21A A A m ⋅=式中A 1、A 2分别为球壁的内、外表面积。
*7. 有一蒸汽管外径25mm, 管外包以两层保温材料, 每层厚均为25mm 。
外层与内层保温材料的导热系数之比为λ2 /λ1 =5, 此时的热损失为Q 。
今将内、外两层材料互换位置, 且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变, 则热损失为Q ‵。
求Q ’/Q, 说明何种材料放在里层为好。
对流给热8. 在长为3m, 内径为53mm 的管内加热苯溶液。
苯的质量流速为172kg/(s ·m 2)。
苯在定性温度下的物性数据如下： μ=0.49mPa ·s; λ=0.14W/(m ·K); Cp=1.8kJ/(kg ·℃)。
试求苯对管壁的给热系数。
9. 在常压下用列管换热器将空气由200℃冷却至120℃, 空气以3kg/s 的流量在管外壳体中平行于管束流动。
换热器外壳的内径为260mm, 内有Φ25×2.5mm 钢管38根。
求空气对管壁的给热系数。
10. 油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油, 重油的平均温度t m =20℃, 蒸汽管外壁温度t w =120℃, 管外径为60mm 。
已知在定性温度70℃下重油的物性数据如下：ρ=900kg/m 3; Cp=1.88kJ/(kg ·℃); λ=0.174W/(m ·℃)。
运动粘度ν=2×10-3 m 2/s, β=3×10-4 1/℃。
试问蒸汽对重油的热传递速率W/m 2为多少?11. 室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管, 由于自然对流两管都向周围空气散失热量。
已知大管的直径为小管直径的10倍, 小管的(Gr ·Pr)=109。
试问两管道单位时间、单位面积的热损失比值为多少?冷凝给热12. 饱和温度为100℃的水蒸气在长3m 、外径为0.03m 的单根黄铜管表面上冷凝。
铜管竖直放置, 管外壁的温度维持96℃, 试求每小时冷凝的蒸汽量。
又若将管子水平放, 冷凝的蒸汽量又为多少?热辐射13. 用热电偶温度计测量管道中的气体温度。
温度计读数为300℃, 黑度为0.3。
气体与热电偶间的给热系数为60W/(m 2·K), 管壁温度为230℃。
求气体的真实温度。
若要减少测温误差, 应采用哪些措施?14. 功率为1kW 的封闭式电炉, 表面积为0.05m 2, 表面黑度0.90。
电炉置于温度为20℃的室内, 炉壁与室内空气的自然对流给热系数为10W/(m 2·K)。
求炉外壁温度。
15. 盛水2.3kg 的热水瓶, 瓶胆由两层玻璃壁组成, 其间抽空以免空气对流和传导散热。
玻璃壁镀银, 黑度0.02。
壁面面积为0.12 m 2, 外壁温度20℃, 内壁温度99℃。
问水温下降1℃需要多少时间? 设瓶塞处的热损失可以忽略。
*16. 两平行平板的温度分别为t 1=400℃、t 2=150℃, 黑度分别为ε1 =0.65, ε2=0.90。
今在两板之间插入第3块平行平板, 该板厚度极小, 两侧面(A 、B 面)温度均一但黑度不同。
当A 面朝板1, 达到定态后板3的平衡温度为327℃。
当B 面朝板1, 达到定态后板3的温度为277℃。
设各板之间距离很小, 求板3的A 、B 两面的黑度εA 、εB 各为多少?习题16 附图习题17 附图*17. 试证明在定态传热过程中, 两高、低温(T A>T B)的固体平行平面间装置n 片很薄的平行遮热板时(如图示), 传热量减少到原来不安装遮热板时的1/(n+1)倍。
设所有平面的表面积、黑度均相等，平板之间的距离很小。
传热过程计算18. 热气体在套管换热器中用冷水冷却, 内管为Φ25×2.5mm钢管, 导热系数为45W/(m·K)。
冷水在管内湍流流动, 给热系数α1 =2000W/(m2·K)。
热气在环隙中湍流流动, α2=50W/(m2·K)。
不计垢层热阻, 试求(1) 管壁热阻占总热阻的百分数；(2) 内管中冷水流速提高一倍, 总传热系数有何变化?(3) 环隙中热气体流速提高一倍, 总传热系数有何变化?19. Φ68×4mm的无缝钢管，内通过0.2MPa(表)的饱和蒸汽。
管外包30mm厚的保温层λ=0.080W/(m·K), 该管设置于温度为20℃的大气中, 已知管内壁与蒸汽的给热系数α1 =5000W/(m2·K), 保温层外表面与大气的给热系数α2=10W/(m2·K)。
求蒸汽流经每米管长的冷凝量及保温层外表面的温度。
20. 外径1.2m的球形贮罐内放-196℃的液氮, 罐外覆以λ=0.02W/(m·K)的绝热材料以减少向大气的冷量损失。
保温层外壁的温度不低于28 ℃, 以免露水凝结。
大气温度为32℃, 大气与保温层外壁的给热系数为12 W/(m2·K), 罐内液氮对壁的给热热阻以及罐壁的热阻均可忽略, 计算绝热材料应有的厚度。
注:球壁导热公式参见题6。
21. 用不同的水流速度对某列管式冷凝器作了两次试验, 第一次冷凝器是新的, 第二次冷凝器已使用过一段时期之后。
试验次数第一次第二次流速m/s 1.0 2.0 1.0传热系数K W/(m2·℃) 1200 1860 1100上表中传热系数均以外表面为基准。
管子尺寸为Φ28×2.5mm, 导热系数为45W/(m2·℃)。
水在管内流动是高度湍流, 饱和蒸汽在管外冷凝。
两次实验条件相同。
试求：(1) 第一次试验中, 管外给热系数α1 , 以及当水速为2m/s时管内给热系数α2；(2) 试分析在相同的水流速下, 两次实验的传热系数数值不同的原因, 并得出定量计算的结果。
*22. 一内径为0.34m的空心球形钢壳容器, 其内壁表面温度为38℃, 外壁外面用100℃热水加热。
钢壳的导热系数为45W/(m2·℃), 热水对外壁的给热系数α=500 W/(m2·℃), 试计算钢壳厚度是多少mm时传热速率达最大值? 最大传热速率为多少?23. 某列管冷凝器内流冷却水, 管外为有机蒸汽冷凝。
在新使用时冷却水的进、出口温度分别为20℃与30℃。
使用一段时期后, 在冷却水进口温度与流量相同的条件下, 冷却水出口温度降为26℃。
求此时的垢层热阻。
已知换热器的传热面为16.5m2, 有机蒸汽的冷凝温度80℃, 冷却水流量为2.5kg/s。
24. 某列管式加热器由多根Φ25×2.5mm的钢管所组成, 将苯由20℃加热到55℃, 苯在管中流动, 其流量为每小时15吨, 流速为0.5m/s。
加热剂为130℃的饱和水蒸汽, 在管外冷凝。
苯的比热C P=1.76kJ/(kg·℃), 密度为858kg/m3。
已知加热器的传热系数为700 W/(m2·℃), 试求此加热器所需管数n及单管长度l。
*25. 某气体混合物(比热及导热系数均未知)以90kg/h的流量流过套管换热器的内管, 气体的温度由38℃被加热到138℃。
内管内径为53mm, 外管内径为78mm, 壁厚均为2.5mm, 管外为蒸汽冷凝使管内壁温度维持在150℃。
已知混合气体粘度为0.027mPa·s, 其普朗特数Pr=1, 试求套管换热器的管长。
*26. 传热面相等的两台换热器, 用冷水将油从138℃冷却至93℃, 冷水进入第一换热器的流量为2.5kg/s, 温度t1=25℃, 出口t2=50℃。
将此股水流中抽出0.62kg/s水移作它用, 余下的水进入第二个换热器, 冷水出口t3=65℃。
设两个换热器的传热系数均为450 W/(m2·℃),油的比热C P=2.1 kJ/(kg·℃)。
求两换热器的传热面积, 及油的流量。
习题26 附图*27. 用一单程列管换热器以冷凝1.5kg/s的有机蒸汽, 蒸汽在管外冷凝的热阻可以忽略, 冷凝温度60℃, 汽化热为395kJ/kg。
管束有n根Φ25×2.5mm的钢管组成, 管内通入t1=25℃的河水作冷却剂, 不计垢层及管壁热阻, 试计算：(1) 冷却水用量(选择冷水出口温度)；(2) 管数n与管长L(水在管内的流速可取1m/s左右)；(3) 若保持上述计算所得的总管数不变, 将上述换热器制成双管程投入使用, 冷却水流量及进口温度仍维持设计值, 求操作时有机蒸汽的冷凝量。
