2【大连理工大学， 2003，四】有一单管程列管换热器，传热面积为40m( 按外表面积计 ) ，共有25mm 2.5 mm 的传热管86根，现用该换热器以循环水冷却流量为 28000kg/h 的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。

实际测得石油产品的进、出口温度分别为 90℃和 50℃，冷却水的进、出口温度分别是 25℃和 40℃，已知石油产品的比热容为 2.8KJ/kg ，水的有关物性分别为：密度 =995kg/m 3粘度=0.8 10-3Pa s比热 Cp=4.17kJ/(kg K)导热系数=0.618W/(m K)试求：1、冷却水用量2、该换热器总换热系数3、管程和壳程的传热膜系数（又称表面传热系数）（可忽略两侧的污垢热阻）4、由于污垢积累，石油产品的出口温度升高，为使石油产品出口温度仍为50℃，需增加冷却水量使得冷却水出口温度为35℃时，石油产品出口温度达到50℃，估算两侧污垢热阻之和为多少（各物性数据可视为不变，忽略管壁热阻）。

解： 1、由题意：Q m2Cp2 (t2t1)m1Cp1(T1T2 )解得 m250136kg / h13.93kg / s2、由 1得，Q KA t m1Cp1(T1T2 ) 8.71105(T1t2 ) (T2t1 )36.1 Ct ln T1t2T2t1解得 K603.2W / m2K3、流速uV13.93/ 9950.52m / sd i20.02286n44d i u0.020.52995Re0.810 312935 Cp 4.17 0.8Pr 5.40.618i 0.023Re0.8 Pr0.4d i0.0230.618129350.8 5.40.40.022716.8W / m2K由11d o得K O O idiO834.9W / m2 K4、(T1 t2') (T2t1)t 'T1t2 '38.04 ClnT2t1由 Q KA t m1Cp1(T1T2) 得K '572.42W /m2KRso 1 18.9 10 5 m2 K / WK ' K【大连理工大学， 2004，四】某厂内有一台单管程列管换热器，欲用120℃的饱和蒸汽将某种水溶液进行加热，水溶液走管程。

现场测得溶液的流量为25000kg/h 、入口温度为 22℃、出口温度为 73℃。

已知该换热器有25 mm 2.5 mm 的管子共 56 根，管长为 3m。

溶液在平均温度下的物性数据为：粘度=0.6 10-3 Pa s，比定压热 Cp=4.1kJ/(kg K) ，热导率=0.66W/(m K) 。

整齐侧表面传热系数 h 0 =1.1104 W/(m 2 K) 。

若不计热损失及管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻。

试求：1、溶液在管内的对流表面传热系数（也称传热膜系数）2、管程污垢热阻的大小3、若改用双管程的换热器（管长、管径、管数与上述换热器相同），在其它条件相同情况下，溶液的出口温度为多少？（物性参数及污垢热阻等不变）解： 1、流速uV25000 / 3600 /10000.395m / sd i20.022n4564d i u0.02 0.39510004 Re0.610313164＞10C p 4.1 0.6 Pr3.720.66i0.023 Re 0.8 Pr 0.4d i0.023 0.66 13164 0.8 3.720.40.022534.9W / m 2 K1 1d o 得K OOidiK O 1712.3W / m 2 K2、 KA t mK n d o lt 1t 2 mCp t 2t 1t 1 lnt 2解得 K10596W / m 2 K3、双管程后流速变为原来的 2 倍，则i' 20.8 i4413.5W / m 2 KKA t m ' mCp t 2 ' t 1解得 t 2 ' 37.1 C【华东理工大学， 1998，六】一套管换热器用 133℃的饱和蒸汽将管内的氯苯从33℃加热到 73℃，氯苯流量为 5500kg/h 。

现因某种原因，氯苯流量减少到3300kg/h ，但其进出口温度欲维持不变， 试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设在两种工况下蒸汽冷凝热阻、管壁热阻、垢层热阻及热损失均可忽略，且氯苯在管内作湍流流动。

忽略两工况下饱和蒸汽汽化潜热的变化）解：由题意： QKA t m m 2Cp 2 (t 2 t 1 ) 整理得，m 2lnT 't 1T ' t 2m 2' ln T t 1T t 2解得T' 74.6Cm ' T 'mT100% 56.1%【华东理工大学， 1999，二】某列管式换热器，壳程通以0.2MPa(绝) 的饱和蒸汽，可将一定量的冷水从 25℃加热至 65℃. 若加热蒸汽的压强及水的入口温度保持不变，水的出口温度降为 63℃，求此时换热器的热流量较原工况有何变化 （以原工况的相对比值表示）？计算时可忽略垢层、管壁及蒸汽侧的热阻，水在管内作湍流流动。

0.2MPa （绝）的饱和蒸汽温度为 120℃。

解：由题意 QKAt mQ ' t m ' Qt m1.02【华东理工大学， 2000，七】用某热流体与甲苯在一台列管式换热器中进行逆流换热。

列管的管内径为 25mm ，甲苯走管内，入口温度 t 1=20℃ , 出口温度 t 2 =80℃；热流体走管外，入口温度 T 1=200℃, 出口温度 T 2=120℃。

已知此时热流体的对流给热系数α21=1000W/m ·K ，甲苯的对流给热系数为α22=800W/m ·K 。

现把甲苯的流量增大 50%，试求：（ 1）热流体的出口温度为多少？（ 2）新工况的热流量 Q ’较原来增加了多少？（已知甲苯的 Re>104，Pr>0.7 ，管壁热阻可忽略，流体物性随温度的变化可忽略）解：（ 1）由题意 m' 1.5m 流速 u ' 1.5u0.8i0.023 d i d i uPr 0.4i '1.50.8i由 Q mC p (t 2 t 1 ) K o A t m 可得，t m '1.50.2 1.08t m【华东理工大学， 2001，二】一列管式换热器，内有19mm 2mm 钢管 33 根，管长 1.5m ，单管程。

现将此换热器用来冷凝某工艺物料的蒸汽，壳程蒸汽冷凝温度为 90℃，蒸汽侧热阻、 管壁热阻可忽略。

冷却水走管程， 进口温度 t 1 =15℃,3流量为 21m/h 。

试求：（ 1）蒸汽冷凝量为多少？冷却水的出口温度为多少？（2）夏季时，冷却水进口温度为 25℃时，若冷却水流量不变，则蒸汽冷凝量为多少？已知冷却水比热Cp=4180J/kg·K，粘度=1mPa s ,密度=1000kg/m 3，导热系数 =0.6W/(m K) ，物料蒸汽汽化潜热γ=1.2×106J/kg。

（设以上物性不随温度而变）解：（ 1）由题意uV21/ 36001.0m / sd i20.015233n44Re d i u0.015 1.01000 1.5104＞1041.010 3Pr C p4180 1.010 36.970.6i0.023diRe0.8 Pr0.44384.84W /m2 K 由 Q m2C p 2 (t2 t1 ) K o A t m得T t1m2Cp2lnt2i n dlT整理解得 t283.1 CQ m2C p2 (t2t1) m1解得 m1 138.4kg / s（2）由Q m2C p2 (t2t1 ') m1 ' 得m1 '118.1kg / s【华东理工大学， 2003，六】一管壳式换热器由38 根25mm 2.5mm ，长3m的钢管组成。

110℃的饱和蒸汽通入壳程，加热管程中的甲苯，蒸汽冷凝对流给热2系数为 10000W/m℃，甲苯流量为7kg/s ，入口温度为 30℃。

甲苯的比热为1840J/kg ℃。

该流量条件下，甲苯侧的对流给热系数为21090W/m℃。

管壁很薄，可忽略管壁及两侧的垢层热阻。

试求：（1）此时，甲苯的出口温度为多少？（2）现因生产需要，甲苯的处理量增加 50%，蒸汽冷凝对流给热系数视作不变，甲苯的出口温度为多少？解：（ 1）由 Q m 2C p 2 (t 2 t 1 ) K o A t m 得ln Tt 1m 2Cp2T t 2 i ndl整理解得 t 2 94.6 C（ 2） u ' 1.5ui '1.50.8i1507.6W /(m 2 C )T t 1 m 2C p2lnt 2in dlT整理解得 t 2 ' 83.1 C2【华南理工大学， 1999，三】有两台单壳程的换热器，传热面积均为 20m, 每台加热器均由 64 根 27mm 3.5mm 钢管组成，壳程为 170℃的饱和水蒸气冷凝 （冷凝潜热γ =2054KJ/kg ），空气入口温度 t 1=30℃，流量为 2.5kg/s ，以湍流方式通过管内。

（ 1）若两台换热器并联使用，通过每台换热器的空气流量均等。

此时空气的对2流传热系数 38W/（m ·℃），求空气的出口温度 t 2 及水蒸气的总冷凝量 W 0 为多少？（ 2）若两台换热器改为串联使用， 问此时空气的出口温度 t 2’及水蒸气的总冷’凝量 W 0’为多少？（设空气物性不随温度压力改变， Cp=1 KJ/kg ·℃）解：（ 1）由题意，两台换热器并联使用时，Ai ,并2A i ；传热过程的控制热阻在空气侧，则 K ii ；T T由，t 1 t 2列式得， QK i A i ,并(t 2 t 1)lnTmCp (t 2 t 1)t 1Tt 2代数计算得到， t 293.78 ℃由 Q m 水 mCp(t 2 t 1 ) 得，m水mCp(t 2t 1)0.078kg / s279.46kg / h（ 2）由题意，两台换热器串联联使用时， u ' 2u ；K i ' i ' (u ')0.8 i 66.16W /(m 2 K ) u由 Q K '2A(t 2 't 1) mCpt( ' t ) 得，iiT t 1 21lnT t 2 't 2 121.43 ℃由 Qm 水 ' mCp (t 2 ' t 1) 得，m水mCp(t 2 ' t 1 )0.111kg / s400.62kg / h【华南理工大学， 2002，二， 2】锅炉的蒸发量为 9080kg/h ，要求进入锅炉的水温为 65℃，但原水温度为 21℃，故需用一卧式列管换热器将水加热到所需温度，加热蒸汽为 108℃的饱和水蒸气，冷凝传热系数为 10400kcal/m 2·h ·℃。