传热学计算练习题1．某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。
待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。
为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。
操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。
设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？(%5.68)2．在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。
蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。
保温材料的λ与t 的关系为λ=0.1+0.0002t （t 的单位为℃，λ的单位为W/（m·℃））。
若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布(b= 71mm)( t=－501lnr －942)。
3．有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm 的无缝钢管组成。
苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s 。
外壳中通入水蒸气进行加热。
试求管壁对苯的传热系数(1272 W/（m 2·℃）)。
当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化(2215 W/（m 2·℃）)。
4．在预热器内将压强为101.3kPa 的空气从10℃加热到50℃。
预热器由一束长度为1.5m ，直径为φ86×1.5mm 的错列直立钢管所组成。
空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行(对流传热核准系数为1.02)，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm 。
空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。
管内有饱和蒸气冷凝。
试求管壁对空气的平均对流传热系数(56W/（m 2·℃）)。
注：(空气流过15排管束时，对流传热核准系数为1.02)5．热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过，α1=1000W/（m 2·℃）。
冷却管外径d o =16mm ，壁厚b=1.5mm ，管壁的λ=40W/（m·℃）。
试求：①总传热系数K o ；(80.8W/（m 2·℃）)②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了82.4%)③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了6%)6．有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。
冷却水在环隙从15℃升到35℃。
苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。
忽略污垢热阻。
试求：①冷却水消耗量；(1335 kg/h)②并流和逆流操作时所需传热面积(并流6.81 m 2，逆流5.83 m 2)；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量(46.6℃，846 kg/h)，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
7．有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m 2·K ）。
壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m 2·K ），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。
当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；(t'2=61.9℃，T '2=69.9℃)②传热速率Q'比原来增加了多少？(25%)8．为了得到热水，0.361 MPa (t s =140℃) 的水蒸气在管外凝结（如图3所示），其表面传热系数29500W/(m K) o h 。
冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s ，黄铜管外径为18mm ，壁厚为1.5mm ，导热系数为132W/(m K)λ=，盘管的弯曲半径为90mm 。
冷水进换热器时的温度为o 25C ，加热到o 95C 。
试求所需的换热面积(2m 184.0)及盘管长度(3.25m)。
不计管内入口效应修正及温差修正。
附注：(1)管内湍流强制对流换热实验关联式为：n f f Pr Re Nu 8.0023.0= (流体被加热n=0.4；流体被冷却n=0.3)(2)60o C 时水的物性：ρ＝983.1 kg/m 3, c p =4.179 kJ/(kg ∙K)，λ=65.9×10-2 W/(m ∙K)，ν=0.478×10-6 m 2/s ， Pr=2.99；弯管修正系数：3)(3.101R d c R +=9．一个壳侧为一程的壳管式换热器用来冷凝7 355Pa 的饱和水蒸气，要求每小时内冷凝18kg 蒸汽。
进入换热器的冷却水的温度为250C ，离开时为350C 。
设传热系数为)/(842K m W k ⋅=，问所需的传热面积是多少？(0.74m 2).10．已知：在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度100,=t ℃出口温度为80,,=t ℃，管外流过冷水，进口温度20,2=t ℃，出口温度70,,2=t ℃，总换热量KW 350=Φ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的管子。
管壁导热系数()k m w */40=λ，管外流体的表面传热系数()k m w h */15000=，管内流体为一个流程。
管子内、外表面都是洁净的。
求：所需的管子长度。
(2.80m)11．如下图所示，有一稳定导热的平壁炉墙，墙厚240mm ，导热系数λ＝0.2W/m ℃，若炉墙外壁温度ｔ3＝45℃，为测得炉墙内壁温度ｔ1，在墙深 100mm 处插入温度计，测得该处温度ｔ2＝ 100℃，试求炉墙内壁温度ｔ1。
(177℃)12．水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。
现将管内径减半，则管内对流传热系数为原来的多少倍？(3.482倍)1314实际测得通过炉壁的热损失为300 W/m 2，分析原因并计算附加热阻(2.83m 2·℃/W)。
14．直径为Φ60×3 mm的钢管用30 mm厚的软木包扎，其外又用100 mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为—110℃，绝热层外表面温度10℃。
已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·℃），求每米管长的冷量损失量(25 W/m)。
15．在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热C P烃=2.38kJ/kg.℃，环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热Ｃp水＝4.17kJ/kg.℃，基于传热外面积的总传热系数K0=2000W/m2·℃, 设其值恒定, 忽略热损失。
试求：A)冷却水用量(7990Kg/h)；B)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长(Δｔ逆=32.75℃,Δｔ并＝27.93℃, L逆＝2.5 m, L并＝2.93 m)。
16．在并流换热器中, 用水冷却油。
水的进、出口温度分别为15℃和40℃, 油的进、出口温度分别为150℃和100℃。
现因生产任务要求油的出口温度降至80℃, 设油和水的流量、进口温度及物性均不变, 若原换热器的管长为1m, 求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求(0.855 m)。
换热器的热损失可忽略。
17．一单程列管式换热器, 由直径为Φ25×2.5 mm的钢管束组成。
苯在换热器的管内流动, 流量为1.25 kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动, 进口水温为20℃, 出口不超过50℃。
已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积(13.8 m2)。
苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃), 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
18．在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。
已知管内水侧对流传热系数iα为349 W/（m2·℃），管外油侧对流传热系数oα为258 W/（m2·℃）。
换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻R si 为0.00026 （m2·℃）/W，油侧的污垢热阻R so 为0.000176 （m2·℃）/W。
若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。
求：（1）产生污垢后热阻增加的百分数；(6.48%)（2）总传热系数K。
(139.33 W/（m2·℃）)19．一单壳程单管程列管换热器, 由多根Φ25×2.5mm 的钢管组成管束, 管程走某有机溶液, 流速为0.5m/s，流量为15T/h,比热为1.76kJ/kg.K,密度为858kg/m3,温度由20℃加热至50℃。
壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。
管程、壳程的对流传热系数分别为700W/m2K和10000W/(m2K)。
钢导热系数为45W/m.K。
垢层热阻忽略不计。
求:A)此换热器的总传热系数; (以外表面积为基准) (513W/(Km2))B)此换热器的管子根数及有效管长;( 31根, 1.85m)C)在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要采取什么措施？20．拟设计由φ25×2ｍｍ的136根不锈钢管组成的列管换热器。
平均比热为4187J/kg.℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。
温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。
已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数αi = 520W/m2·℃, 蒸汽冷凝时的对流传热系数α=1.16×104W/m2℃,不锈钢管的导热系数λ=17W/m.℃, 忽略垢层热阻和热损失。
试求：A)管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）；(9.20 m)B)管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为136根）。
(3.56 m)。