【正文】 18℃的水，試求：(1)冷卻水的出口溫度；(2)冷卻水的消耗量，以 m179。?h1 表示。解：(1) )509(1??pCwqmtAK??0kg/h ℃372?t由 70oC 查表得正丁醇的 kJ/由題可知：K 0=230w/ A0=6m2℃ ℃91?t? ?? 5?t℃ ℃T? ??182 3)90(ln1Ttm????103? (9050)=230?6?6132)90(ln1851T?T1=37℃(2) ???)509(1pCwq)187(2p= kg/h=)3(?20. 在逆流換熱器中，用初溫為 20℃的水將 ?s1 的液體（比定壓熱容為 ?kg1?℃ 1，密度為850kg?m3）由 80℃冷卻到 30℃。換熱器的列管直徑為 Φ25 ，水走管內(nèi)。水側(cè)和液體側(cè)的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 和 ?m2?℃ 1，污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于 50℃，試求換熱器的傳熱面積。解： )(121tCwqp??)(12Tp??mtAK??0水的出口溫度取 50 ℃℃.8103ln)()58(1?mtKo= w/???w2=故：A 0= )(169.?21. 在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為 Φ19 2mm 的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) hi 為 3490 W?m2?℃ 1,管外油側(cè)的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ho 為 258 W?m2?℃ ，管壁兩側(cè)都有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻 Rsi 為 ㎡?℃?W 1,油側(cè)污垢熱阻 Rso 為 ㎡?℃?W 1。管壁熱傳導(dǎo)系數(shù) ?為 45 W?m1?℃ ：(1)基于管外表面積的總傳熱系數(shù) KO；(2 ）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：(1) 未結(jié)垢前 Ko= w/???結(jié)垢后 K1= w/..??（2） =10%??K22. 在逆流換熱器中，用冷油冷卻熱油，油的比定壓熱容均為 ?kg1?℃ 1，熱油的流量為 3000kg?h1。熱油從 100℃冷卻到 25℃，冷油從 20℃加熱到 40℃。已知總傳熱系數(shù) KO 隨熱油的溫度 T 變化如下：熱油溫度 T，℃ 100 80 60 40 30 25總傳熱系數(shù) K。 ，W ?m2?℃ 1 355 350 340 310 230 160試求換熱器的傳熱面積。解： 熱油 ℃??t由題附表可以得出Ko= w/℃)()41(????mttwCqpmtAK?0A0= )5(8. ???23. 套管換熱器中，用 35℃的水冷卻 110℃的油，油的比定壓熱容為 kJ?kg1?℃ 1。兩流體做逆流流動。若水的流量為 ?s1，油的流量為 ?s1。換熱器的傳熱面積 A。為 16m2，總傳熱系數(shù) Ko 為 320 W?m2?℃ 1。試計(jì)算水的出口溫度及換熱器的傳熱速率。解： 油 ℃ ℃10?t? ?? 2t水 ℃ ℃2T? ??351q=??(t235)=?? (110T2) (1)q=320?16? =??103(t235) (2)350ln()(21?Tt聯(lián)立上面方程式用試差法得出水的出口溫度 t2=92℃ 水過熱 q=??103(9235)=?105 w24. 常壓下溫度為 120℃的甲烷以 10m?s1 的平均流速在列管換熱器的管間沿軸向流動，離開換熱器時(shí)甲烷溫度為 30℃。換熱器外殼內(nèi)徑為 190mm，管束由 37 根 Φ 192mm 的鋼管組成，試求甲烷對管壁的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解： 當(dāng)量直徑 de= . )44( 22???????甲烷在 t= ℃時(shí)的物性參數(shù)：752301??w/ kJ/ ?.?2.?pC1.?kg/?RTPM??104 104??..e?ud???Cp =?(?104)?= w/./.45?dh25. 飽和溫度 ts 為 100℃的水蒸氣在長為 2m，外徑為 的單根直立圓管表面上冷凝。管外壁面溫度tw 為 94℃。試求每小時(shí)的冷凝蒸氣量。又若將管子水平放置，冷凝的蒸氣量又為多少？解： t=(100+94)/2=97℃定性溫度下　　 2w/ kg/m31068???956??5 kJ/kg L =2m d0=?24?冷凝傳熱膜系數(shù) 代入得 6146w/])([???41h=?103 wrtAq ?????)940(.6?kg/?當(dāng)管子水平放置傳熱膜系數(shù) =???????=12565w/??3600=?102kg/s=30kg/h30264)94(.15????w26. 室內(nèi)水平放置表面溫度相同，長度相等的兩根圓管，管內(nèi)通有飽和蒸氣。兩管均被空氣的自然對流所冷卻，假設(shè)兩管間無相互影響。已知一管直徑為另一管的 5 倍，且兩管的 Gr?Pr 在 104~109 之間，試求兩管熱損失的比值。解：此為大容器自然對流問題 kCtLgGrpr23P.?????小管直徑為 d　大管為 D D=5d 兩管長 L Pr).(GNu?41= =dLthHqQ???41)(?527. 實(shí)驗(yàn)測定列管換熱器的總傳熱系數(shù)時(shí)，水在換熱器的列管內(nèi)作湍流流動，管外為飽和蒸氣冷凝。列管由直徑為 Φ25 的鋼管組成。當(dāng)水的速度為 1m?s1 時(shí)，測得基于管外表面積的總傳熱系數(shù) Ko 為2115 W?m2?℃ 1，當(dāng)其它條件不變，而水的速度變?yōu)??s1 時(shí)，測得 Ko 為 2660 W?m2?℃ 1。試求蒸氣冷凝的傳熱系數(shù)。污垢熱阻可忽略。解：　忽略管壁及污垢熱阻對水　 h=Ko= w/?????hchdi= w/ 解得: c= h0=8122 w/28. 兩平行的大平板，在空氣中相距 5mm，一平板的黑度為 ，溫度為 350K，另一平板的黑度為，溫度為 300K。若將第一板加涂層，使其黑度變?yōu)?，試計(jì)算由此引起傳熱量的改變的百分?jǐn)?shù)。假設(shè)兩板間的對流傳熱可忽略。解：兩導(dǎo)熱板熱通量為： w/m26005.)3(26.)(21 ????btqc?輻射傳熱的熱通量為： ??????????????? 424121044121 )0()()()( TcTer ??= w/).(?????總熱通量為： w/?rcq當(dāng)一板黑度變?yōu)? 時(shí)，輻射熱通量變?yōu)椋簑/m2??r 64.).(0..52. 4?????w/m264????rcq總傳熱量減少百分?jǐn)?shù)為： %輻射傳熱量減少百分?jǐn)?shù)為： ?100％＝％51?29．熱空氣在?426mm?9mm 的鋼管內(nèi)流動，在管道中安裝有熱電偶以測量空氣的溫度。為了減少讀數(shù)誤差，用遮熱管掩蔽熱電偶。遮熱管的黑度為 ，面積為熱電偶接點(diǎn)面積的 90 倍?，F(xiàn)測得管壁溫度為110℃，熱電偶讀數(shù)為 220℃。假設(shè)空氣對遮熱管的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 10W?m2?℃ 1 的，空氣對熱電偶接頭的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 12W?m2?℃ 1。熱電偶接頭的黑度為 。試求：（1）空氣的真實(shí)溫度；（2）遮熱管的溫度；（3）熱電偶的讀數(shù)誤差。解：設(shè)以下標(biāo)“1”表示熱電偶， “2”表示管壁， “i”表示遮熱管， “?”表示空氣。則空氣向熱電偶的對流速率為： )493(5)(111 ?????? aaa TSTSQ?空氣向遮熱管的對流傳熱速率為： （1）)(901)( iaiiaiia TSTSQ???????熱電偶接頭對遮熱管的對流傳熱速率為： ???????4411)()(iiic?w/()3.)()(2101 ????????IiS ? （2）?????????????????? 414411 )0(593.)10()73(4. iii TSTSQ遮熱管向管壁的輻射傳熱速率為： ???????? 42412 )()(90ciii?w/()??i? 1 （3）??????????????????? )0(.)10(970. 42 iii TSTSQ當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí) ii?2 112 ????aiiiai 即 43.)9(45?aT??????4)0(591iT (4)4)(?及 (5)??????)(9)43(5iaaTT ???????)0(4iT聯(lián)立（4）與（5）得： 0)()(.2605174?iii f設(shè) 得 KTi6?)(???iTf設(shè) 得 i43017?i遮熱管溫度約為 464K Ka )64.(?熱電偶讀數(shù)誤差為： %*??30. 外徑為 50mm 的管子，其外包扎有一層厚度為 40mm，熱傳導(dǎo)系數(shù)為 W?m1?℃ 1 的絕熱材料。管子外表面的平均溫度 t1 為 800℃?，F(xiàn)擬在絕熱材料外再包扎一層熱傳導(dǎo)系數(shù)為 W?m1?℃ 1 的氧化鎂絕熱層，使該層的外表面溫度 t3 為 87℃，設(shè)管子的外表面溫度仍為 800℃。外界環(huán)境溫度 tα 為 20℃。試求氧化絕熱層的厚度。假設(shè)各層間接觸良好。 解：t1=800℃ t2=? t3=87℃ ta=20℃r1=25mm r2=65mm r3=r2+x=65+x mm1= w/ 2= w/ hT=+?（8720）=??q= ??1ln)(rtL? )2087(ln)(23???LdrtL??d=++2?103 x =+2?103 x 解得：x=18mm，用飽和水蒸氣加熱某溶液，溶液在管內(nèi)呈湍流。已知蒸氣冷凝傳熱系數(shù)為 104 W?m2?℃1,單管程溶液對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 400 W?m2?℃ 1，管壁熱傳導(dǎo)及污垢熱阻忽略不計(jì)，試求總傳熱系數(shù)。若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時(shí)總傳熱系數(shù)又為多少？解： K0= w/ （作平壁處理）??當(dāng)單程變?yōu)殡p程== =669 w/??ih K0′= w/??32. 有一臺新的套管換熱器，用水冷卻油，水走內(nèi)管，油與水逆流，內(nèi)管為 193mm 的鋼管，外管為?323mm 的鋼管。水與油的流速分別為 ?s1 及 m?s1，油的密度、比定壓熱容、熱傳導(dǎo)系數(shù)及粘?度分別為 860kg ?m3，10 3 J?kg1 ℃ 1， W?m 1?℃ 1 及 103Pa?s。水的進(jìn)出口溫度為 10 ℃和 30 ℃，油的進(jìn)口溫度為 100 ℃，熱損失忽略不計(jì)，試計(jì)算所需要的管長。若管長增加 20%，其它條件不變，則油的出口溫度為多少？設(shè)油的物性數(shù)據(jù)不變。若該換熱器長期使用后，水側(cè)及油側(cè)的污垢熱阻分別為 104m2? ℃?W 1 和 103 m2? ℃?W 1，其它條件不變，則油的出口溫度又為多少？解： )()(212121 TCwtpp?????103??103? ?（3010）4?＝? （ ）?860 ??103（100 ）4?2T=℃2T對水 t=20℃ =1? Pr=???????du ?對油 ..6?e＝2619＝7mm Pr=ed ??????pC水的 w/).(. ?iih?油的 w/..2)17.(.5)e16( .50 ??????K0= w/???? ℃)(120tCwtAqpm??? ).()10(???mtL= )( ?????當(dāng)管長增加 20％ L＝＝?＝)()(212121 ?????TCwtpp )10().(. 2323 ??????? Tt? 聯(lián))(.)()(. 23222 ?????? tTt?立上面的式子用試差法解得： ℃43??同理當(dāng)結(jié)垢后K0′= w/ 34?????? ??當(dāng)換熱器管長為 ???mtAK0 )()(212121 ?????TCwtppt’2=’2 聯(lián)立上)10(*)()( 23222 ????????? tTt??面各式用試差法解得：t 2′=63℃33. 在列管換熱器中，用熱水加熱冷水，熱水流量為 103kg?h1，溫度從 95℃冷卻到 55℃，冷水溫度從 20℃升到 50℃，總傳熱系數(shù)為 103 W?m2?℃ 1。試求：①冷水流量；②兩種液體作逆流時(shí)的平均溫度差和所需要的換熱面積；③兩種流體作并流時(shí)的平均溫度差和所需要的換熱面積；④根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對逆流和并流換熱作一比較，可得到哪些結(jié)論。解：（1） )()(1221tCwTpp??? w2=6000kg/h)?pp（2） 逆流時(shí) ℃4205ln)()(????mtA= )59(.43??（3） 并流時(shí) ℃.250ln)()29(????mtA= m289..)9(??（4） 相同的進(jìn)出口溫度，逆流所需傳熱面積較小，因?yàn)槟媪鲿r(shí)傳熱推動力較大。34. 在逆流換熱器中，管子規(guī)格為 383mm，用初溫為 15℃的水將 ?s1 的甲苯由 80℃冷卻到 30℃，?水走管內(nèi)，水側(cè)和甲苯側(cè)的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 2500 和 900 W?m2?℃ 1，污垢熱