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...

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，且使二台换热器在空气流量、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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1.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a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a_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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2.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2168.1KJ/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=880KJ/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0.000265cm²/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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3.问答题 一长度为3m、管外径为131mm、管内通有123℃饱和蒸汽的竖直加热管。管外壁的温度为120℃，周围空气的温度为20℃，试求：
（1）每米管道因自然对流而产生的热损失为多少？
（2）若管外包一层40mm的保温层后，保温层外表面温度降至60℃，上述热损失减至多少？

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即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m减至88.7W/m。
此题亦可采取简化的方法：...

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4.问答题 有一换热器，并流操作时，冷流体进出口温度分别为25℃和70℃，热流体进出口温度分别为150℃和100℃。若在两种流体流量和进出口温度均不变的条件下，将并流操作改为逆流操作，试问该换热器的传热速率和传热平均温度差有何变化？（定量说明）
计算时可视为C_P和K常量。
逆流操作时：

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5.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2168.1KJ/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=880kg/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0.000265cm²/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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6.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=2054kJ/kg），空气入口温度t₁=30℃，流量为2.5kg/s，以湍流方式通过管内。
（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？假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量c_p=1/kg˙℃。

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7.问答题 欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000kg，用夹套加热，传热面积为6m²，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的，加热蒸气为0.1MPa的饱和水蒸气，传热系数为800w/m²℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要的时间？
已知溶液比热为5kJ/kg˙℃，热损失忽略不计。

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8.问答题 用传热面积A₁=1m²的蛇管加热器加热容器中的某油品，拟将油温从t₁=20℃升至t₂=80℃。已知加热器的总传热系数K=200W/（m²˙℃），油品质量m=500kg，比热容c_p=2.2kJ/（kg˙℃）。容器外表面散热面积S₂=12m²，空气温度t_a=20℃，空气与器壁的对流传热系数a=10W/（m²˙℃），加热蒸汽的压强为250kPa。试求：
（1）所需加热时间。
（2）油品能否升至90℃。
不考虑管壁热阻及油与壁面的对流传热热阻。

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9.问答题 平均温度为270℃的机油从一φ108mm×6mm的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为340W/（m²·℃），大气温度为12℃。试求：
（1）每米管长的热损失？
（2）若管外包以导热系数为0.045W/（m·℃），厚度为20mm的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？
假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用a_T=8+0.05t_W来计算。其中t_W表示壁温，℃α_T的单位为W/（m²·℃）。

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10.问答题 在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：
（1）空气的压强加倍
（2）传热管的数目加倍试估算Q/∆t_m将如何变化？

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