在一列管换热器中，用初温为30℃的水将橘汁由120℃冷却到70℃，已知橘汁和...

问答题在一列管换热器中，用初温为30℃的水将橘汁由120℃冷却到70℃，已知橘汁和水的流量分别为1×10⁴（kg/h）和1.4×10⁴（kg/h）。比热容分别为0.52（kcal/kg•℃）和0.46（kcal/kg•℃），传热系数K=100（kcal/m²•h•℃）试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。

参考答案：

并流：130.65m²，
逆流：45.15m²

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1.问答题在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s的蔗糖溶液由350K冷却至300K，冷却水在φ25mm×2.5mm的管内中流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和蔗糖溶液的对流传热系数分别为0.85kW/（m²•℃）和2.7kW/（m²•℃），又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。

参考答案：2.25m， 2.1kg/s

2.问答题 用175℃的热油将300kg/h的果汁由25℃加热至90℃，已知热油的比热容为2.61kJ/（kg• ℃），其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为0.8m²。
换热器1：K₁=625W/（m²• ℃），单壳程双管程。
换热器2：K₂=500W/（m²• ℃），单壳程单管程。
为满足所需的传热量应选用那一个换热器。

参考答案：

3.问答题 求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t₁=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：
（1）很大的红砖里，砖壁温度t₂=27℃；
（2）截面为0.3m×0.3m的砖槽里，t₂=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。

参考答案：红砖 T＝27℃，密度＝0.93

4.问答题在一传热面积为15.8m²的逆流套管换热器中，用热油加热冷水。热油的流量为2.85kg/s，进口温度为110℃；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35℃。热油和水的平均比热容分别为1.9kJ/（kg•℃）及4.18kJ/（kg•℃）。换热器的总传热系数为320W/（m²•℃）试求水的出口温度及传热量。

参考答案：89.8℃， 152.8kW

5.问答题饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，管外壁的温度维持96℃，试求每小时冷凝的蒸气量。若将管子水平放，冷凝的蒸气量又为多少？

参考答案：12.16kg， 24.67kg

6.问答题室内有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（G_r•P_r）=108。两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？

参考答案：1.15

7.问答题 热空气在冷却管管外流过，2=90W/（m²•℃），冷却水在管内流过，
1=1000W/（m²•℃）。冷却管外径d_o=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m²•℃）。试求：
①总传热系数K_o；
②管外对流传热系数2增加一倍，总传热系数有何变化？
③管内对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？

参考答案：（1）1.13×10-2W/（m²×℃）
（2）0.57×10-2W/（m^2<...

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8.问答题φ60mm×3mm铝合金管（热导率按钢管选取），外包一层厚30mm石棉后，又包一层30mm软木。石棉和软木的热导率分别为0.16W/（m℃）和0.04W/（m℃）。又已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？

参考答案：

9.问答题在外径为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/（m²•℃））。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。

参考答案：b=0.071m， t=-204lnr-152.5

10.问答题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，其热导率分别为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、热导率为0.06W/（m²•℃）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℃。设两层砖的热导率不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？

参考答案：η=68.54%