09熱量傳遞過程練習(xí)題2

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熱量傳遞過程練習(xí)題2

一、填空(7小題,共12分)

1．兩種流體通過間壁進(jìn)行換熱的過程，包括間壁的導(dǎo)熱和間壁兩側(cè)的對流傳熱的過程。2．某工廠根據(jù)工藝要求，熱流體進(jìn)口溫度應(yīng)為300℃，出口溫度應(yīng)為200℃,冷流體進(jìn)口溫度應(yīng)為80℃,出口溫度應(yīng)為200℃。顯然,在此工藝條件下,不能采用并流傳熱操作。

3．在夾套式、套管式和列管式三種熱交換器中，單位體積的傳熱面積最小的是夾套式熱交換器，最大的是列管式熱交換器。

4．在間壁換熱器中要實(shí)現(xiàn)恒溫傳熱，則間壁一側(cè)輸入的必定是高溫飽和蒸氣，另一側(cè)輸入的必定是低溫飽和液體。

5．熱流體和冷流體在列管換熱器內(nèi)換熱,若冷流體傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)大于熱流體傳熱膜系數(shù),則此時(shí)管壁溫度接近于冷流體溫度。

6．為加強(qiáng)傳熱，人們設(shè)計(jì)了管外加翅片的換熱器。它適用于管內(nèi)傳熱膜系數(shù)大，而管外傳熱膜系數(shù)小的狀況.

2

7．某間壁式換熱器傳熱面積為2.5m，傳熱平均溫差為45K，傳熱速率為9000W，則該換熱器此時(shí)的總傳熱系數(shù)K=80W·m-2·K-1。二、判斷題(3小題,共6分)1選中用多種絕熱材料時(shí)，在耐熱性等條件允許時(shí)，為提高保溫效果，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的包扎在內(nèi)層。(錯(cuò)）2．冷熱兩流體經(jīng)間壁進(jìn)行定態(tài)換熱，若間壁兩側(cè)流體溫度均沿壁面而變化，且冷熱流體進(jìn)出口溫度均保持不變時(shí)，則逆流操作的傳熱平均溫度差比并流時(shí)的傳熱平均溫差大。（對）

3．傳熱速率（也稱為熱流量）是指單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，傳熱速度（也稱熱通量或熱流密度）是指單位時(shí)間內(nèi)，單位傳熱面積所傳遞的熱量。對熱交換器而言，前者是表達(dá)該熱交換的傳熱能力，后者是表達(dá)該熱交換的傳熱強(qiáng)度。（對）三、選擇(6小題,共12分)

1．在以下?lián)Q熱器中,單位體積的傳熱面積最大的尋常是(C)

A、套管式換熱器;B、夾套式換熱器;C、板式換熱器;D、管殼式換器。2雙層平壁的定態(tài)導(dǎo)熱，壁厚一致，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為若

1

1

和

1

2

，其對應(yīng)的溫度差分別為;C、

1

1

和

2

，

>

2

，則

1

和

2

的關(guān)系為（A）A、

中,

1

2

=

2

;D、無法確定。

3．在對流傳熱公式的物理意義是(B)

A、冷(或熱)流體進(jìn)出口溫度差;B、固體壁面與冷(或熱)流體的溫度差;C、固體壁兩側(cè)的壁面溫度差;D、冷熱兩流體間的平均溫度差。4．在一列管式換熱器中用水冷卻列管內(nèi)的CO2氣體，就整個(gè)換熱過程而言，熱阻主要存在于（C）A、

CO2氣體的滾動(dòng)主體中；B、金屬管壁中；C、CO2氣體與管壁間的層流底層中；D、水流與管壁間的層流底層中。

5．在以下管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是(D)

A、U形管式換熱器;B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器。

6．表達(dá)流體滾動(dòng)狀態(tài)對管內(nèi)流體強(qiáng)制對流傳熱過程影響的特征數(shù)（無因次準(zhǔn)數(shù)）是（C）

A、努塞爾數(shù)；B、普朗特?cái)?shù)；C、雷諾數(shù)；D、格拉曉夫數(shù)。

四、計(jì)算問答(7小題,共70分)

1．在傳熱面積為28m2的列管式換熱器中逆流換熱。熱流體進(jìn)口溫度為373K,出口溫度為323K。冷流體流量為1.8kg·s-1,比定壓熱容為4.18×103J·kg-1·K-1,進(jìn)口溫度為293K,出口溫度為333K。試求:(1)傳熱平均溫度差;(2)換熱器的總傳熱系數(shù)。

11

解．K

W，K=W·m-2·K-1

2．在三層接觸良好的固體平壁中，進(jìn)行定態(tài)導(dǎo)熱，測得導(dǎo)熱速率為，平壁的各壁面溫度分別為

T1=900℃，T2=800℃，T3=500℃，T4=300℃，試求各平壁熱阻之比。解．

；

；

則R1:R2:R3=::=1:3:2。

3．某廠現(xiàn)有一個(gè)舊的列管式熱交換器,它由13根φ25mm×2.5mm、長為1.5mm的鋼管組成。今擬將它用來使350kg·h-1常壓乙醇飽和蒸氣冷凝成飽和液體。冷卻水的進(jìn)口和出口溫度分別為15℃和35℃。已算得基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)為700W·m-2·K-1,并查得常壓下乙醇的沸點(diǎn)為78.3℃,其冷凝熱為8.45×105J·kg-1。試計(jì)算該熱交換器能否滿足使用要求。解．(1)350kg·h-1的乙醇飽和蒸氣冷凝時(shí)放出的熱量為：=

=

×8.45×105=8.22×104W

(2)平均溫度差:==53.3℃(3)所需的傳熱面積為:A===2.2m

(4)舊的熱交換器所能提供的傳熱面積為:A′==3.14×0.025×1.5×13=1.53m2

(5)A′

飽和蒸氣輸出熱能速率：由熱能衡算，得：

=qm,1×r=2258.4qm,1kJ·h-1，換熱器散熱速率：

，2258.4qm,1=2.136×105+10000，由此解得水蒸氣用量：qm,1=99kg·h-1。

6．在一傳熱面積為300m2的單程列管換熱器中,300℃的原料氣流過殼方被加熱到430℃,反應(yīng)后550℃的熱氣體作為加熱介質(zhì)在管方滾動(dòng)。冷熱兩種氣體呈逆流滾動(dòng),流量均為1.00×104kg·h-1,平均比定壓熱容均為1.05kJ·kg-1·K-1。假使換熱器的熱損失按殼方氣體實(shí)際獲得熱量的10%估算,試求該傳熱過程的總傳熱系數(shù)。解．由冷氣體一側(cè)計(jì)算傳熱速率:=

+

,

=0.1

,=

+

=1.1

=1.1××1.05×103×(430-300)=4.17×105W，由熱氣體一側(cè)計(jì)算傳熱速率:=

4.17×105=×1.05×103×(550-T2)，解得:T2=407℃，==2>3;B、2>3>1;C、3>2>1;D、2>1>3.2．對于兩層平壁的一維定常態(tài)導(dǎo)熱過程，若第一層的溫差

1

大于其次層的溫差

2

，則第一層的熱

阻R1與其次層的熱阻R2的關(guān)系為（D）A、R1=R2；B、RR2。

3．評價(jià)熱交換器結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)之一,是單位體積內(nèi)傳熱面積的大小。工業(yè)上常用的熱交換器中,該項(xiàng)指標(biāo)最差的是(C)A、管殼式熱交換器;B.套管式熱交換器;C.夾套式熱交換器;D、蛇管式熱交換器4．目前我國化工企業(yè)中使用得最廣泛的換熱器是(D)

A、夾套式換熱器;B、翅片式換熱器;C、螺旋板式換熱器;D、列管式換熱器。5．常溫下，鋼、不銹鋼、水和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)分別為（A）

A、45W·m‐1·K‐1,15W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1和0.026W·m‐1·K‐1;B、0.6W·m‐1·K‐1,0.026W·m‐1·K‐1,45W·m‐1·K‐1和15W·m‐1·K‐1;C、0.026W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1,15W·m‐1·K‐1和45W·m‐1·K‐1；D、15W·m‐1·K‐1,45W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1和0.026W·m‐1·K‐1.

6．在一列管式換熱器中用水冷卻列管內(nèi)的CO2氣體，就整個(gè)換熱過程而言，熱阻主要存在于（C）

A、CO2氣體的滾動(dòng)主體中；B、金屬管壁中；C、CO2氣體與管壁間的層流底層中；

17

D、水流與管壁間的層流底層中。

7．在以下管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是(D)

A、U形管式換熱器;B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器。8．在換熱器中，間壁任一側(cè)的對流傳熱速率=推動(dòng)力/阻力，其中推動(dòng)力是指（D）

A、兩相流體溫度差（T–Tˊ）;B、冷流體進(jìn)出口溫度差（T2ˊ-T1ˊ）;

C、熱流體進(jìn)出口溫度差（T2-T1）;D、流體主體溫度和管壁溫度差（T–TW）或（TWˊ–Tˊ）。9．冷熱兩流體在逆流換熱時(shí),冷流體的出口極限溫度可能是(B)。A、等于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;B、低于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;C、高于或接近于熱流體的進(jìn)口溫度;D、遠(yuǎn)高于熱流體的進(jìn)口溫度10．在間壁式換熱器中，若冷、熱兩種流體均無相變，并進(jìn)、出口溫度一定，在一致的傳熱速率時(shí)，逆流時(shí)的傳熱面積A和并流時(shí)的傳熱面積A′之間的關(guān)系為（C）

A、A=A′；B、A>A′；C、A

>

;B、

>>

;C、

，>

>和

，尋常它們的大小順序?yàn)椋–）

>

>

。

;D、

4．常溫下，鋼、不銹鋼、水和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)分別為（A）

A、45W·m‐1·K‐1,15W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1和0.026W·m‐1·K‐1;B、0.6W·m‐1·K‐1,0.026W·m‐1·K‐1,45W·m‐1·K‐1和15W·m‐1·K‐1;C、0.026W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1,15W·m‐1·K‐1和45W·m‐1·K‐1；D、15W·m‐1·K‐1,45W·m‐1·K‐1,0.6W·m‐1·K‐1和0.026W·m‐1·K‐1.

5．在尋常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的傳熱膜系數(shù)為1，水的傳熱膜系數(shù)為2，飽和水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為3，則有（C）A、1>2>3;B2>3>1;C3>2>1;D2>1>3.6．熱量傳遞的基本方式為（D）

20

A、蒸氣的冷凝；B、液體的沸騰；C、冷、熱流體的混合；D、傳導(dǎo)、對流和輻射。

7評價(jià)熱交換器結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)之一,是單位體積內(nèi)傳熱面積的大小。工業(yè)上常用的熱交換器中,該項(xiàng)指標(biāo)最差的是(C)A、管殼式熱交換器;B、套管式熱交換器;C、夾套式熱交換器;D、蛇管式熱交換器8．對一臺正在工作的列管式換熱器,已知一側(cè)傳熱膜系數(shù)數(shù)

W·m‐2·K‐1,另一側(cè)傳熱膜系

W·m‐2·K‐1,管壁熱阻很小,那么要提高傳熱總系數(shù),最有效的措施是(A)

A、設(shè)法增大

的值;B、設(shè)法同時(shí)增大

和

的值;C、設(shè)法增大

的值;D、改用導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬管

9．在以下管殼式換熱器中,沒有降低或消除由溫差引起的熱應(yīng)力補(bǔ)償措施的換熱器是(D)

A、U形管式換熱器;B、浮頭式換熱器;C、殼體帶有膨脹圈的管殼式換熱器;D、固定管板式換熱器10．不同流體的傳熱膜系數(shù)相差很大。假設(shè)氣體被加熱或冷卻時(shí)的傳熱膜系數(shù)為被加熱或冷卻的傳熱膜系數(shù)為大小順序?yàn)椋―）A、

3

2

W·m‐2·K‐1，液體

3

W·m·K,飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)為

；B、

2

‐2‐1

W·m·K，則其

3

‐2‐1

A′,可行。

2．用套管式熱交換器以363K的熱水將303K的油預(yù)熱到343K。熱水和油的流量分別為每小時(shí)1.5噸

和0.9噸,熱水和油的比定壓熱容分別為4.2×103J·kg-1·K-1和2.5×103J·kg-1·K-1。試求:(1)熱水的出口溫度;(2)當(dāng)傳熱系數(shù)為300W·m-2·K-1時(shí),在逆流操作方式下,熱交換器所需的傳熱面積。解（1）由熱量衡算可得:=

=

，即:

×2.5×103×(343-303)=

×4.2×103×(363-T2)解得:T2=348.7K

（2）由傳熱速率基本方程可求得其傳熱面積:==31.1K，=

=×2.5×103×(343-303)=2.5×104WA===2.68m2。

3．在逆流操作的列管式換熱器中,用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為25℃和50℃;制劑比定壓熱容為1.9kJ·kg-1·K-1,密度為850kg·m-3,進(jìn)口和出口溫度分別為80℃和40℃。換熱器的列管由φ25mm×2.5mm鋼管組成。管程水一側(cè)和殼程制劑一側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為0.85kW·m-2·K-1和1.70kW·m-2·K-1。污垢熱阻可忽略不計(jì)。若傳熱面積為9m2,試求化學(xué)制劑的質(zhì)量流量。

21

解．==21.6℃；K===549W·m-2·K-1

==，===1.4kg·s-1=5.1×103kg·h-1

4．在一列管式換熱器中進(jìn)行冷、熱流體的熱交換,并采用逆流操作。熱流體的進(jìn)、出口溫度分別為

120℃和70℃,冷流體的進(jìn)、出口溫度分別為20℃和60℃。該換熱器使用一段時(shí)間后,由于污垢熱阻的影響,熱流體的出口溫度上升至80℃。設(shè)冷、熱流體的流量、進(jìn)出口溫度及物性均保持不變,試求:污垢層熱阻占原總熱阻的百分比?解．由冷、熱流體的熱量衡算：

（無污垢），

（有污垢），得：，則℃；無污垢時(shí)：（60+50）=55℃

有污垢時(shí)：（68+60）=64℃，又：，即：，

則，則污垢熱阻占原總電阻百分比為：

。

5．在一套管換熱器中,用飽和水蒸氣將內(nèi)管內(nèi)作湍流滾動(dòng)的空氣加熱,則此時(shí)的總傳熱系數(shù)近似等于空氣的傳熱膜系數(shù)。今要求空氣質(zhì)量流量增加三倍,而保持空氣進(jìn)出口溫度不變,若空氣的物性數(shù)據(jù)和換熱器內(nèi)管直徑不變,試問換熱器傳熱管的長度應(yīng)增加多少倍?解．空氣質(zhì)量流量為空氣質(zhì)量流量為

=4

時(shí),傳熱速率:=時(shí),傳熱速率:

=4

==

==

①

②

由此可得:=4,=40.8(由于Re0.8)，K'≈=40.8=3.03K’；===1.32

管子需再增長32%。

09熱量傳遞練習(xí)題6

一、填空(10小題,共20分)

1．生產(chǎn)中用水蒸氣對夾套式反應(yīng)釜加熱時(shí)，水蒸氣進(jìn)口應(yīng)在夾套上部，而冷凝水則由其下部排出；當(dāng)用冷卻水冷卻時(shí)，冷卻水進(jìn)口應(yīng)在夾套下部，而冷卻水出口應(yīng)在夾套上部。

2．列舉四種工業(yè)上常用的間壁式熱交換器：套管式熱交換器、蛇管式熱交換器、夾套式熱交換器、列管式熱交換器；板式熱交換器。3．流體需要加熱到100～180℃的溫度范圍時(shí),最適合的加熱劑是飽和水蒸氣;流體需要冷卻到30～80℃的溫度范圍時(shí),最適合的冷卻劑是冷水。

22

4．用飽和水蒸氣加熱空氣，換熱器壁面的溫度更接近飽和水蒸氣的溫度，總傳熱系數(shù)近似等于空氣的傳熱膜系數(shù)。若要提高傳熱效率，應(yīng)當(dāng)改善空氣一側(cè)的傳熱條件。

5．某水蒸氣管道擬用同樣厚度的石棉泥（=0.15W·m‐1·K‐1）和礦渣棉（=0.07W·m‐1·K‐1）作保溫材料，為了減少熱損失，石棉泥應(yīng)包扎在外層。

6．某間壁式換熱器傳熱面積為2.5m2，傳熱平均溫差為45K，傳熱速率為9000W，則該換熱器此時(shí)的總傳熱系數(shù)K=80W·m-2·K-1。

7．在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行冷、熱流體滾動(dòng)通道的選擇時(shí),尋常應(yīng)使腐蝕性流體走管程。

8．用飽和蒸汽的冷凝來加熱冷流體，冷熱流體的進(jìn)出口溫度不變，以逆流和并流兩種方式進(jìn)行間壁換熱，逆流時(shí)對數(shù)平均溫差為

，并流時(shí)為

，其大小為

。

9．管內(nèi)用水作冷卻劑冷凝管外水蒸氣,若要加強(qiáng)傳熱,應(yīng)設(shè)法增大管內(nèi)側(cè)的傳熱膜系數(shù)才比較有效。10．在加熱或冷卻時(shí)，若單位時(shí)間傳遞的熱量一定，則在同一換熱設(shè)備中，采用逆流操作比并流操作，加熱劑或冷卻劑的用量要少。若單位時(shí)間傳遞的熱量一定，加熱劑或冷卻劑的用量也一定，則逆流操作所需換熱設(shè)備的傳熱面積要比并流操作的小。二、判斷題(5小題,共10分)

1．當(dāng)在定常狀態(tài)下,變溫傳熱是指傳熱面上各點(diǎn)溫度既不隨時(shí)間變化,也不隨傳熱面位置而變化的傳熱過程（錯(cuò)）2．選中用多種絕熱材料時(shí)，在耐熱性等條件允許時(shí)，為提高保溫效果，應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù)大的包扎在內(nèi)層(錯(cuò)）3．對于同一種保溫材料，其堆積密度越小保溫越有利（對）4．導(dǎo)熱系數(shù)與傳熱膜系數(shù)，都是物質(zhì)的物理性質(zhì).（錯(cuò)）

5．傳熱速率（也稱為熱流量）是指單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，傳熱速度（也稱熱通量或熱流密度）是指單位時(shí)間內(nèi)，單位傳熱面積所傳遞的熱量。對熱交換器而言，前者是表達(dá)該熱交換的傳熱能力，后者是表達(dá)該熱交換的傳熱強(qiáng)度。（對）三、選擇(10小題,共20分)

1．空氣、水和鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1與2和3，其大小順序?yàn)椋˙）

A、

1

>

2

>

3

;B、

1

3

>

1

;D、

2

R2。

3熱量傳遞的基本方式為（D）A.蒸氣的冷凝;B.液體的沸騰;C.冷、熱流體的混合;D.傳導(dǎo)、對流和輻射4．在以下?lián)Q熱器中,單位體積的傳熱面積最大的尋常是(C)

A、套管式換熱器;B、夾套式換熱器;C、板式換熱器;D、管殼式換器。5．對一臺正在工作的列管式換熱器,已知一側(cè)傳熱膜系數(shù)數(shù)

W·m·K,另一側(cè)傳熱膜系

‐2

‐1

W·m‐2·K‐1,管壁熱阻很小,那么要提高傳熱總系數(shù),最有效的措施是(A)

A、設(shè)法增大

的值;B、設(shè)法同時(shí)增大

和

的值;C、設(shè)法增大

的值;D、改用導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬管

6.在尋常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的傳熱膜系數(shù)為1，水的傳熱膜系數(shù)為2，飽和水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為3，則有（C）A、1>2>3;B、2>3>1;C、3>2>1;D、2>1>3.7．有一列管式換熱器,管程中通過冷卻水以冷凝殼程中通入的有機(jī)物蒸氣。根據(jù)實(shí)際需要,現(xiàn)準(zhǔn)備將該換熱器管程由單程改為雙程。流經(jīng)物料的流量和進(jìn)口溫度均不變,以下各種現(xiàn)象中,哪一種不會(huì)發(fā)生?(B)A、管程中水的流速增大;B、冷卻水的出口溫度降低;

23

C、換熱器的總傳熱系數(shù)Ｋ增加;D、殼程中冷凝下來的有機(jī)物出口溫度降低。

8．兩種流體通過間壁進(jìn)行熱交換時(shí)，在定態(tài)操作條件下，并流操作與逆流操作的平均溫度差不一樣的只是發(fā)生在(A)A、兩種流體均發(fā)生變溫的狀況下;B、兩流體均不變溫的狀況下;

C、甲流體變溫而乙流體不變溫的狀況下;D、甲流體不變溫而乙流體變溫的狀況下。

9．在管殼式換熱器中進(jìn)行冷熱流體滾動(dòng)通道的選擇時(shí),在以下狀況中,宜走殼程的流體尋常是(C)

A、腐蝕性流體;B、壓力高的流體;C、飽和水蒸氣;D、易結(jié)垢的流體。

10．在某換熱器內(nèi)，熱流體的進(jìn)口溫度為400K，出口溫度為300K；冷卻水的進(jìn)口溫度為280K，出口溫度為290K。并流時(shí)，對數(shù)平均溫差

為(C）A、130K；B、65K；C、44.3K；D、52.8K

四、計(jì)算問答(5小題,共50分)

1．有一列管式換熱器,熱流體初溫為500K,終溫度為420K,被加熱的物料初溫為300K,終溫為400K,并采用逆流操作。已知:總傳熱系數(shù)K=1000W·m-2·K-1,冷流體質(zhì)量流量為11kg·s-1,冷流體比定壓熱容為1.0kJ·kg-1-·K-1,試求該熱交換器的傳熱面積。解．Ａ=

，

=11×1.0×103×(400－300)=1.1×106W，

=

==110KK=1000W·m-2·K-1A==10m2。

2．某敞口蒸發(fā)器的傳熱面積為6m2,用140℃的飽和水蒸氣加熱器內(nèi)的水溶液進(jìn)行蒸發(fā)操作。已知該水溶液的沸點(diǎn)為105℃,蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為582W·m-2·K-1,105℃水的氣化熱為2.25×106J·kg-1。若將此水溶液預(yù)熱至沸后再放入器內(nèi)蒸發(fā),并不計(jì)熱損失,試求每小時(shí)蒸發(fā)的水量。解．蒸發(fā)器的傳熱速率為：=

=582×6×(140-105)=1.22×105W，因不計(jì)熱損失,則:

=，故每小時(shí)蒸發(fā)水量為:===0.0542kg·s=195kg·h。

-1-1

3．采用列管式熱交換器將苯的飽和蒸氣冷凝為同溫度的液體(苯的沸點(diǎn)為80.1℃)。冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20℃和45℃,其質(zhì)量流量為2800kg·h-1,水的比定壓熱容為4.18×103J·kg-1·K-1。列管為19mm×2mm的鋼管19根,并已知基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)為1000W·m-2·K-1。試計(jì)算:(1)傳熱速率;(2)列管長度。解．（1）傳熱速率:=

=

×4.18×103×(45-20)=8.13×104W

(2)傳熱面積:==47.6℃，A===1.71m2

(3)管長:L===1.5m。

4．某廠利用反應(yīng)后產(chǎn)物的余熱加熱未反應(yīng)的原料。產(chǎn)物的初溫為500K,比熱容為1.4kJ·kg-1·K-1。原料的初溫為300K,要求預(yù)熱到400K,其比定壓熱容為1.1kJ·kg-1·K-1。兩種流體的質(zhì)量流量均為1800kg·h-1。現(xiàn)欲采用列管式換熱器進(jìn)行逆流操作,若傳熱總系數(shù)為50W·m-2·K-1,試計(jì)算:(1)傳熱速率;(2)傳熱過程的平均溫度差;(3)熱交換器所需的傳熱面積。解．(1)傳熱速率:

=0.5×1.1×103×(400－300)=5.5×104W

24

(2)平均溫度溫差:T2=T1－=500－

===110.5K

(3)傳熱面積:Ａ===9.96≈10m2。

5．在逆流操作的列管式換熱器中,用水冷卻液態(tài)化學(xué)制劑。水的進(jìn)口和出口溫度分別為25℃和50℃?；瘜W(xué)制劑的質(zhì)量流量為1.25kg·s-1,比熱容為1.9kJ·kg-1·K-1,密度為850kg·m-3,進(jìn)口和出口溫度分別為80℃和40℃。換熱器的列管由φ25mm×2.5mm鋼管組成,其導(dǎo)熱系數(shù)為45W·m-1·K-1。管程水側(cè)和殼程制劑側(cè)的傳熱膜系數(shù)分別為0.85kW·m-2·K-1和1.70kW·m-2·K-1。若忽略不計(jì)污垢的熱阻,試求換熱器所需的傳熱面積。

解．傳熱面積:A=，=21.6℃(亦即21.6K)，

K===549W·m-2·K-1，

==1.25×1.9×103×(80-40)=9.5×104WA=

09熱量傳遞過程練習(xí)題7

=8.0m2。

一、填空(10小題,共0分)

1．套管換熱器中，逆流操作的主要優(yōu)點(diǎn)是傳熱平均溫差大（即傳熱速率快），并流操作的主要優(yōu)點(diǎn)是易于控制物料的出口溫度。

2．化工生產(chǎn)中最常用的載熱體（加熱劑）為飽和水蒸氣，常用的冷卻劑為水和空氣。3．傳熱的基本形式除對流外，還有傳導(dǎo)和輻射。對流傳熱有強(qiáng)制對流傳熱和自然對流傳熱。4．水蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)1，水沸騰傳熱膜系數(shù)2，液體對流傳熱膜系數(shù)3和氣體對流傳熱膜系數(shù)4。四者中最小的是4。

5．由化工手冊中查得常溫下鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為42kcal·h‐1·m‐1·K‐1（原工程制單位），換算成國際單位制（SI）單位，應(yīng)為W·m‐1·K‐1。

6．在管殼式換熱器內(nèi)進(jìn)行冷、熱流體滾動(dòng)通道的選擇時(shí),尋常應(yīng)使腐蝕性流體走管程。

-2-1

7．在常用