哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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化工原理

點擊:5771 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]
傳熱
4-1 平壁燃燒爐的平壁由三種材料構成。最內層為耐火磚,厚度為150mm,中間層為絕緣磚,厚度為290mm,最外層為普通磚,厚度為228mm。已知爐內、外表面溫度為1016℃和34℃,試求耐火磚和絕熱磚間以及絕熱磚和普通磚間界面的溫度。假設各層接觸良好。
4-2 直徑為φ60×3mm的鋼管用30mm厚的軟木包扎,其外又用100mm厚的保溫灰包扎,以作為絕熱層。現測得鋼管外壁面溫度為110℃,絕熱層外表面溫度為10℃。軟木和保溫灰的導熱系數分別為0.043和0.07W/(m. ℃),試求每米管長的冷損失量。
4-3 蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數不同而厚度相同的絕熱層,設外層的平均直徑為內層的兩倍。其導熱系數也為內層的兩倍。若將兩層材料互換位置,而假定其它條件不變,試問每米管長的熱損失將改變多少?說明在本題情況下,哪一種材料包扎在內層較為合適?
4-4 在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為φ25×2.5 mm的鋼管,其導熱系數為45 W/(m·℃)。冷卻水在管程流動,其對流傳熱系數為2600 W/(m2·℃),熱空氣在殼程流動,其對流傳熱系數為52 W/(m2·℃)。試求基于管外表面積的總傳熱系數 以及各分熱阻占總熱阻的百分數。設污垢熱阻可忽略。
4-5 在一傳熱面積為40m2的平板式換熱器中,用水冷卻某種溶液,兩流體呈逆流流動。冷卻水的流量為30000kg/h,其溫度由22℃升高到36℃。溶液溫度由115℃降至55℃。若換熱器清洗后,在冷、熱流體量和進口溫度不變的情況下,冷卻水的出口溫度升至40℃,試估算換熱器在清洗前壁面兩側的總污垢熱阻。假設:
(1)兩種情況下,冷、熱流體的物性可視為不變,水的平均比熱容為4.174 kJ/(kg·℃);
(2)兩種情況下,αi、αo分別相同;
(3)忽略壁面熱阻和熱損失。
4-6 在套管換熱器中用水冷卻油,油和水呈并流流動。已知油的進、出口溫度分別為140℃和90℃,冷卻水的進、出口溫度分別為20℃和32℃。現因工藝條件變動,要求油的出口溫度降至70℃,而油和水的流量、進口的溫度均不變。若原換熱器的管長為1m,試求將此換熱器管長增至若干米后才能滿足要求。設換熱器的熱損失可忽略,在本題所涉及的溫度范圍內油和水的比熱容為常數。 4-7 冷、熱流體在一管殼式換熱器中呈并流流動,其初溫分別為32℃和130℃,終溫分別為48℃和65℃。若維持冷、熱流體的初溫和流量不變,而將流動改為逆流,試求此時平均溫度差及冷、熱流體的終溫。設換熱器的熱損失可忽略,在本題所涉及的溫度范圍內冷、熱流體的比熱容為常數。
4-8 在一管殼式換熱器中,用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。已知苯蒸汽的體積流量為1600 m3/h,常壓下苯的沸點為80.1℃,氣化潛熱為394kJ/kg。冷卻水的入口溫度為20℃,流量為35000kg/h,水的平均比熱容為4.17 kJ/(kg·℃)。總傳熱系數為450 W/(m2·℃)。設換熱器的熱損失可忽略,試計算所需的傳熱面積。
4-9 在一傳熱面積為25m2的單程管殼式換熱器中,用水冷卻某種有機物。冷卻水的流量為28000kg/h,其溫度由25℃升至38℃,平均比熱容為4.17 kJ/(kg·℃)。有機物的溫度由110℃降至65℃,平均比熱容為1.72 kJ/(kg·℃)。兩流體在換熱器中呈逆流流動。設換熱器的熱損失可忽略,試核算該換熱器的總傳熱系數并計算該有機物的處理量。
4-10 某生產過程中需用冷卻水將油從105℃冷卻至70℃。已知油的流量為6000kg/h,水的初溫為22℃,流量為2000kg/h。現有一傳熱面積為10 m2的套管式換熱器,問在下列兩種流動型式下,換熱器能否滿足要求: (1) 兩流體呈逆流流動;
(2) 兩流體呈并流流動。
設換熱器的總傳熱系數在兩種情況下相同,為300 W/(m2·℃);油的平均比熱容為1.9 kJ/(kg·℃),水的平均比熱容為4.17kJ/(kg·℃)。熱損失可忽略。
4-11 在一逆流套管換熱器中,冷、熱流體進行熱交換。兩流體進、出口溫度分別為t1=20℃、t2=85℃;T1=100℃、T2=70℃。當冷流體流量增加一倍時,試求兩流體的出口溫度和傳熱量的變化情況。假設兩種情況下總傳熱系數不變,換熱器熱損失可忽略。
4-12 試用因次分析法推導壁面和流體間自然對流傳熱系數α的準數方程式。已知α為下列變量的函數:
4-13 一定流量的空氣在蒸汽加熱器中從20℃加熱到80℃。空氣在換熱器的管內湍流流動。壓強為180kPa的飽和蒸汽在管外冷凝。現因生產要求空氣流量增加20%,而空氣的進出口溫度不變,試問應采取什么措施才能完成任務,并作出定量計算。假設管壁和污垢熱阻可忽略。
4-14 常壓下溫度為120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管換熱器的管間沿軸向流動,離開換熱器時甲烷溫度為30℃,換熱器外殼內徑為190mm,管束由37根ф19×2的鋼管組成,試求甲烷對管壁的對流傳熱系數。
4-15 溫度為90℃的甲苯以1500kg/h的流量流過直徑為ф57×3.5mm、彎曲半徑為0.6m的蛇管換熱器而被冷卻至30℃,試求甲苯對蛇管的對流傳熱系數。
4-16 流量為720kg/h的常壓飽和蒸汽在直立的列管換熱器的列管外冷凝。換熱器的列管直徑為ф25×2.5mm,長為2m。列管外壁面溫度為94℃。試按冷凝要求估算列管的根數(假設列管內側可滿足要求)。換熱器的熱損失可以忽略。 4-17 實驗測定列管換熱器的總傳熱系數時,水在換熱器的列管內作湍流流動,管外為飽和蒸汽冷凝。列管由直徑為ф25×2.5mm的鋼管組成。當水的流速為1m/s時,測得基于管外表面積的總傳熱系數為2115W/(m2.℃);若其它條件不變,而水的速度變為1.5m/s時,測得系數為2660 W/(m2.℃)。試求蒸汽冷凝的傳熱系數。假設污垢熱阻可忽略。
4-18 兩平行的大平板,在空氣中相距5mm,一平板的黑度為0.1,溫度為350K;另一平板的黑度為0.05、溫度為300K。若將第一板加涂層,使其黑度為0.025,試計算由此引起的傳熱通量改變的百分率。假設兩板間對流傳熱可以忽略。
4-19 在ф180×5mm的蒸汽管道外包扎一層導熱系數為0.10w/(m.。℃)的保溫材料,管內飽和蒸汽溫度為127℃,保溫層外表面溫度不超過35℃,周圍環境溫度為20℃,試估算保溫層的厚度。假設管內冷凝傳熱和管壁熱傳導熱阻均可忽略。
4-20 某煉油廠擬采用管殼式換熱器將柴油從176℃冷卻至65℃。柴油的流量為9800kg/h。冷卻介質采用35℃的循環水。要求換熱器的管程和殼程壓降不大于30 kPa,試選擇適宜型號的管殼式換熱器。
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