某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格φ38×3,管常4...

问答题 某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格φ38×3,管常4m，管数127根，欲利用这台换热器，用水蒸气加热空气.蒸汽走壳程，空气走管程，空气流量为6000标准m³/小时，要求自20℃加热至100℃以上。
已知：空气侧对流传热系数为58w/m².℃；蒸汽侧对流传热系数为11000w/m².℃；污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计；标准状况下，空气密度为1.29kg/m³，操作条件下饿比热取1.01kJ/kg.℃；蒸汽的有关参数见下表.
1）当采用压力为2kg/cm²（绝对）的加热蒸汽时，试核算此台换热器是否能满足要求。
2）如果用压力为3kgf/cm²（绝对）的加热蒸汽，利用此台换热器，可以将空气自20℃加热至多少度？蒸汽消耗量为多少kg/h。

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1.问答题 在单程列管换热器内，用120℃饱和蒸汽将流量为8500hkg/的气体从20℃加热到60℃，气体在管内以10m/s流动，管子为φ26×1的铜管，蒸汽冷凝膜系数为11630w/m².℃，管壁和污垢热阻可不计，试计算：
1）基于管内径的传热面积；
2）如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？（气体进口温度和气体物性不变）

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2.问答题 有一套管式换热器，内管为φ54×2mm，外管为φ116×4mm的钢管。内管中苯由50℃被加热至80℃，其流量为4000kg/h。环隙中为2kgf/cm²（绝）饱和水蒸气冷凝，蒸汽冷凝的传热膜系数为104w/m².k。已知苯在50~80℃之间的平均物性数据为：ρ=882kg/m³；CP=0.444千卡/千克℃；λ=0.134w/m.k；μ=0.39厘泊。管内侧垢阻R_a1=0.0004m².k/w，管内热阻及管外侧垢阻可以忽略不计。加热蒸汽压强与温度的关系如下：
试求：
1）以管内表面积为准的传热系数k₁？
2）套管的有效长度；
3）采用上述套管长度，若加热蒸汽压增至3kgf/cm²（绝），问苯的出口温度将是多少度？（K₁值可以近似认为不变）。

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3.问答题 有一套管式换热器，甲流体（走管间）和乙流体（走管间）在其中逆流换热。生产要求将流量为810kg/h的甲流体（CP=0.8kcal/kg.℃）从120℃冷却至70℃，管壁的对流膜系数α₁=2000kcal/m².h.℃并可视作不变。乙流体由20℃被加热至50℃。35℃的水的粘度为0.72Cp，已知内管内径为0.0508m，乙流体的平均流速为0.15m/s，管内壁对乙流体的对流传热膜系数α₂=627kcal/m².h.℃，内管两端压强差为△P。
如果管壁及污垢热阻不计，流体的物性常数及摩擦力系数均可视为常数。
求当此换热器内管两端压强差经调节增至3△P时，完成这一传热过程所需的传热面积。

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4.问答题 有一套管换热器，内管为φ54×2mm，套管为φ116×4mm的钢管。内管中苯自50℃被加热到80℃，流量为4000kg/h。套管中为2at（绝）的饱和水蒸气冷凝。蒸汽冷凝传热膜系数（给热系数）为10000w/m².℃。试求：
1）管壁对苯的传热膜系数；
2）套管的有效长度；
3）若加热蒸汽压力降为1at（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？

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5.问答题 在一传热面积为90m²的再沸器中，用95℃热水加热某有机液体，使之沸腾以产生一定量的蒸汽。有机液体沸点45℃，已知热水在管程流速0.5m/s（质量流量1.26×10⁵kg/h）。出口水温75 ℃，再沸器中列管管径φ25×2.5mm。
1.计算该再沸器在上述操作情况下的传热系数K，热水侧给热系数α₂，沸腾侧给热系数α₁。
2.若管程中热水流速增为1.5m/s，热水入口温度不变，试估算上升蒸汽量增大的百分率。（假定热水物性与沸腾侧给热系数可视为不变）

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6.问答题 欲设计一列管式换热器，用110℃的饱和水蒸气将1400kg/h的常压空气由20℃预热到95℃。
1.若初步选定采用单管程换热器，空气走管程，管束由120根φ25×2.5的铜管组成。试确定所需管束长。
2.若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长及直径同上。则空气的出口温度有无变化？试确定之。
在计算中，冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计，其空气平均温度下的物性可取：粘度μ=0.02CP，比热：CP=1.0KJ/kg.℃，导热系数λ=0.029w/m.℃，密度ρ=1.076kg/m³。

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7.问答题 在列管式换热器中，用饱和水蒸气将空气由10℃加热到90℃，该换热器由38根φ25×2.5mm，长1.5m的铜管构成，空气在管内作湍湍流动，其流量为740Kg/h，比热为1.005×10³J/Kg.℃，饱和水蒸气在管间冷凝.已知操作条件下的空气对流给热系数（或称对流传热膜系数）为70W/m².℃，水蒸气的冷凝给热系数为8000W/m².℃，管壁及垢层热阻可忽略不计。
1）试确定所需饱和水蒸气的温度；
2）若将空气量增大25%通过原换热器，在饱和水蒸气温度及空气进口温度均不变的情况下，空气能加热到多少度？（设在本题条件下空气出口温度有所改变时，其物性参数可视为不变）

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8.问答题 某长用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg，冷凝温度110℃，冷凝潜热为363kJ/kg，冷凝膜系数α₀=10000w/m².℃，冷却水温16℃，以2500kg/hr的流量进入内管内（内径50mm），作湍流流动，膜系数α₁=2160w/m².℃，水的比热取为4.19kJ/kg℃，忽略壁阻及污垢热阻。试求:
1）冷却水出口温度及管长；
2）如在夏季，冷却水入口温度将升至25℃，使换热器传热能力下降，为此建议将水流量增加一倍，那么，该换热器的传热能力能否增加？定量地说明。

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9.问答题某一列管式换热器，将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动，饱和水蒸气在管外冷凝。今因生产任务加大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。如果使新旧两台换热器并联使用，且使二台换热器在气流量、进、出口温度及饱和蒸汽温度都相同的条件下操作。原换热器列管数为n₁，管径为d₁，管长为l₁，而新换热器管数为n₂（n₂=n₁），管径为d₂（d₂=0.5d₁）。试问新换热器管长l₂为原换热器管长l₁的几倍。

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10.问答题 有一套管换热器，内管为φ54×2mm，外管为φ116×4mm的钢管。现用120℃的饱和水蒸气加热苯，使苯由50℃加热至80℃，苯在内管中以4000kg/h的流量流动，试求：
（1）加热蒸汽消耗量；
（2）所需套管的有效长度；
（3）由于某种原因，加热蒸汽的温度降为110℃，苯的出口温度将变为多少？（假设α苯不变，在50--80℃范围内，苯的物性为c_p=1.86KJ/kg.℃，μ=3.9×10^-4Pa.s,λ=0.145w/m.℃,ρ=880kg/m³，钢的导热系数为45w/m.℃，120℃时水蒸气冷凝潜热r=2205KJ/kg，蒸汽侧对流传热系数α_汽=10000w/m.℃，壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。）

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