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...

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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1.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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2.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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3.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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4.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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5.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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6.问答题 某厂用两台结构完全相同的单程列管换热器（由44根φ25×2.5mm、长2m的管子构成），按并联方式预热某种料液。122℃饱和蒸汽在两换热器管外加热，料液以等流量在两换热器管内流过。料液的比热为4.01KJ/kg.℃，密度为1000Kg/m³，当料液总量为1.56×10^-2m³/s时（料液在管内呈湍流流动）料液由22℃被加热到102℃，若蒸汽冷凝传热膜系数为8KW/m².℃，管壁及污垢热阻均可忽略不计。
试问：（1）料液对流传热膜系数为多少？
（2）料液总量与加热条件不变，将两台换热器由并联该为串联使用，料液能否由22℃加热到112℃。
（3）两台换热器由并联该为串联后，总流量不变的情况下，流经换热器的压力降将增加多少倍（湍流时可按λ=0.3164/R_e^0.25考虑）。

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7.问答题 有一传热实验，在套管换热器中用饱和水蒸气加热空气，空气走内管，蒸汽在环隙冷凝。已知α_i<<α₀，两侧均无垢，内管为φ30×2mm，长2m的紫铜管。今测得：空气：进口温度：20℃ ,出口温度70℃,流量：30m³/hr（进口状态之值）,粘度：1.94×10^-5pa.s（45℃下）;蒸汽：温度：110℃ （冷凝潜热：2250KJ/kg）,冷凝量：0.85Kg/hr （1）试求该套管换热器向大气散失的热量占蒸汽放出热量的百分数。
（2）估计管内空气的传热膜系（w/m².℃）
（3）如空气进口温度不变，流量增到36m³/hr（进口状态），为了维持其出口温度仍为70℃，需要调节蒸汽压力，问此时蒸汽温度应为多少，方可满足要求？
注：①在实验温度范围内，空气的比热变化很小，可取c_p=1.005KJ/kg℃
②空气可视为理想气体，操作压力可取为760mmHg，分子量为29。

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8.问答题 有一套管换热器，管内为φ54×2mm，套管为φ116×4mm的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为4000kg/h。环隙为133.3℃的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为21681KJ/kg，冷凝传热膜系数为11630w/m².k。苯在50℃~80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=882KJ/m³，比热c_p=1.86KJ/kg.℃，粘度μ=0.39×10^-3Ns/m²，导热系数λ=0.134w/m.k，管内壁垢阻为0.000265m²/w，管壁及管外侧热阻不计。试求：
（1）加热蒸汽消耗量；
（2）所需的传热面积（以内管外表面计）。
（3）当苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？

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9.问答题温度为20℃比热为2.1KJ/kg.℃的溶剂以50000kg/h的流率流过套管换热器内管，被加热至64℃，环隙内为170℃饱和水蒸气冷凝。换热器内管直径φ108×10mm，总长12m，材料为钢，计算传热系数。如果将内管改为φ152×10mm的钢管，其他条件不变，求所需管长。 (假设两种情况下蒸汽冷凝膜系数均为1000w/m².k)液体在管内均为湍流，不考虑污垢热阻及热损失。钢的导热系数λ=45w/m².℃)

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10.问答题 现有两台单壳程单管程的传热面积均为20m²的列管式空气加热器，每台加热器均由64根φ57×3.5mm钢管组成。壳程为170℃的饱和水蒸气冷凝（冷凝潜热r=2054J/kg），空气入口温度t₁=30℃，流量为2.5kg/s，以湍流方式通过管内。 (假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量c_p=1/kg.℃)
（1）若两台换热器并联使用，通过每台热换器的空气流量均等，此时空气的对流传热系数为38w/m².℃，求空气的出口温度t₂及水蒸气的总冷凝量w₀为多少？
（2）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度’t₂及水蒸气的总冷凝量w₀’为多少？

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