传热过程的平均温度差

问答题某厂利用反应后产物的余热加热未反应的原料。产物的初温为500K，比热容为1.4kJ·kg^-1·K^-1。原料的初温为300K，要求预热到400K，其比定压热容为1.1kJ·kg^-1·K^-1。两种流体的质量流量均为1800kg·h^-1。现欲采用列管式换热器进行逆流操作，若传热总系数为50W·m^-2·K^-1，试计算：传热过程的平均温度差

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1.问答题 采用列管式热交换器将苯的饱和蒸气冷凝为同温度的液体（苯的沸点为80.1℃）。冷却水的进、出口温度分别为20℃和45℃，其质量流量为2800kg·h^-1，水的比定压热容为4.18×10³J· kg^-1·K^-1。列管为19mm×2mm的钢管19根，并已知基于管子外表面积的总传热系数为1000W·m^-2·K^-1。试计算：
（1）传热速率；
（2）列管长度。

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2.问答题某敞口蒸发器的传热面积为6m²，用140℃的饱和水蒸气加热器内的水溶液进行蒸发操作。已知该水溶液的沸点为105℃，蒸发器的总传热系数为582W·m^-2·K^-1，105 ℃水的气化热为2.25×10⁶J· kg^-1。若将此水溶液预热至沸后再放入器内蒸发，并不计热损失，试求每小时蒸发的水量。

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3.问答题有一列管式换热器，热流体初温为500K，终温度为420K，被加热的物料初温为300K，终温为400K，并采用逆流操作。已知：总传热系数K=1000W·m^-2·K^-1，冷流体质量流量为11kg·s^-1，冷流体比定压热容为1.0kJ·kg^-1·K^-1，试求该热交换器的传热面积。

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4.填空题用饱和水蒸气加热空气，换热器壁面的温度更接近（）的温度，总传热系数近似等于（）的传热膜系数。若要提高传热效率，应当改善（）一侧的传热条件。

参考答案：饱和水蒸气；空气；空气

5.填空题列举四种工业上常用的间壁式热交换器：（）、（）、（）、（）

参考答案：套管式热交换器；蛇管式热交换器；夹套式热交换器；列管式热交换器

6.填空题生产中用水蒸气对夹套式反应釜加热时，水蒸气进口应在夹套（）部，而冷凝水则由其下部排出；当用冷却水冷却时，冷却水进口应在夹套（）部，而冷却水出口应在夹套（）部。

参考答案：上；下；上

7.问答题在一套管换热器中，用饱和水蒸气将内管内作湍流流动的空气加热，则此时的总传热系数近似等于空气的传热膜系数。今要求空气质量流量增加三倍，而保持空气进出口温度不变，若空气的物性数据和换热器内管直径不变，试问换热器传热管的长度应增加多少倍？

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8.问答题在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换，并采用逆流操作。热流体的进、出口温度分别为120℃和70℃，冷流体的进、出口温度分别为20℃和60℃。该换热器使用一段时间后，由于污垢热阻的影响，热流体的出口温度上升至80℃。设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变，试求：污垢层热阻占原总热阻的百分比？

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9.问答题在逆流操作的列管式换热器中，用水冷却液态化学制剂。水的进口和出口温度分别为25℃和50℃；制剂比定压热容为1.9kJ·kg^-1·K^-1，密度为850kg·m^-3，进口和出口温度分别为80℃和40℃。换热器的列管由φ25mm×2.5 mm钢管组成。管程水一侧和壳程制剂一侧的传热膜系数分别为0.85kW·m^-2·K^-1和1.70kW·m^-2·K^-1。污垢热阻可忽略不计。若传热面积为9m²，试求化学制剂的质量流量。

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10.问答题用套管式热交换器以363K的热水将303K的油预热到343K。热水和油的流量分别为每小时1.5吨和0.9吨，热水和油的比定压热容分别为4.2×10³J·kg^-1·K^-1和2.5×10³J·kg^-1·K^-1。试求：当传热系数为300W·m^-2·K^-1时，在逆流操作方式下，热交换器所需的传热面积。

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