哈雷钎焊板式换热器
专业生产:换热器;分水器;过水热;冷却器
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化工原理

点击:5690 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]
传热
4-1 平壁燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖,厚度为150mm,中间层为绝缘砖,厚度为290mm,最外层为普通砖,厚度为228mm。已知炉内、外表面温度为1016℃和34℃,试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。
4-2 直径为φ60×3mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外又用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为110℃,绝热层外表面温度为10℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m. ℃),试求每米管长的冷损失量。
4-3 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将两层材料互换位置,而假定其它条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为合适?
4-4 在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为φ25×2.5 mm的钢管,其导热系数为45 W/(m·℃)。冷却水在管程流动,其对流传热系数为2600 W/(m2·℃),热空气在壳程流动,其对流传热系数为52 W/(m2·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数 以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。
4-5 在一传热面积为40m2的平板式换热器中,用水冷却某种溶液,两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30000kg/h,其温度由22℃升高到36℃。溶液温度由115℃降至55℃。若换热器清洗后,在冷、热流体量和进口温度不变的情况下,冷却水的出口温度升至40℃,试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设:
(1)两种情况下,冷、热流体的物性可视为不变,水的平均比热容为4.174 kJ/(kg·℃);
(2)两种情况下,αi、αo分别相同;
(3)忽略壁面热阻和热损失。
4-6 在套管换热器中用水冷却油,油和水呈并流流动。已知油的进、出口温度分别为140℃和90℃,冷却水的进、出口温度分别为20℃和32℃。现因工艺条件变动,要求油的出口温度降至70℃,而油和水的流量、进口的温度均不变。若原换热器的管长为1m,试求将此换热器管长增至若干米后才能满足要求。设换热器的热损失可忽略,在本题所涉及的温度范围内油和水的比热容为常数。 4-7 冷、热流体在一管壳式换热器中呈并流流动,其初温分别为32℃和130℃,终温分别为48℃和65℃。若维持冷、热流体的初温和流量不变,而将流动改为逆流,试求此时平均温度差及冷、热流体的终温。设换热器的热损失可忽略,在本题所涉及的温度范围内冷、热流体的比热容为常数。
4-8 在一管壳式换热器中,用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1600 m3/h,常压下苯的沸点为80.1℃,气化潜热为394kJ/kg。冷却水的入口温度为20℃,流量为35000kg/h,水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450 W/(m2·℃)。设换热器的热损失可忽略,试计算所需的传热面积。
4-9 在一传热面积为25m2的单程管壳式换热器中,用水冷却某种有机物。冷却水的流量为28000kg/h,其温度由25℃升至38℃,平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。有机物的温度由110℃降至65℃,平均比热容为1.72 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略,试核算该换热器的总传热系数并计算该有机物的处理量。
4-10 某生产过程中需用冷却水将油从105℃冷却至70℃。已知油的流量为6000kg/h,水的初温为22℃,流量为2000kg/h。现有一传热面积为10 m2的套管式换热器,问在下列两种流动型式下,换热器能否满足要求: (1) 两流体呈逆流流动;
(2) 两流体呈并流流动。
设换热器的总传热系数在两种情况下相同,为300 W/(m2·℃);油的平均比热容为1.9 kJ/(kg·℃),水的平均比热容为4.17kJ/(kg·℃)。热损失可忽略。
4-11 在一逆流套管换热器中,冷、热流体进行热交换。两流体进、出口温度分别为t1=20℃、t2=85℃;T1=100℃、T2=70℃。当冷流体流量增加一倍时,试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。假设两种情况下总传热系数不变,换热器热损失可忽略。
4-12 试用因次分析法推导壁面和流体间自然对流传热系数α的准数方程式。已知α为下列变量的函数:
4-13 一定流量的空气在蒸汽加热器中从20℃加热到80℃。空气在换热器的管内湍流流动。压强为180kPa的饱和蒸汽在管外冷凝。现因生产要求空气流量增加20%,而空气的进出口温度不变,试问应采取什么措施才能完成任务,并作出定量计算。假设管壁和污垢热阻可忽略。
4-14 常压下温度为120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管换热器的管间沿轴向流动,离开换热器时甲烷温度为30℃,换热器外壳内径为190mm,管束由37根ф19×2的钢管组成,试求甲烷对管壁的对流传热系数。
4-15 温度为90℃的甲苯以1500kg/h的流量流过直径为ф57×3.5mm、弯曲半径为0.6m的蛇管换热器而被冷却至30℃,试求甲苯对蛇管的对流传热系数。
4-16 流量为720kg/h的常压饱和蒸汽在直立的列管换热器的列管外冷凝。换热器的列管直径为ф25×2.5mm,长为2m。列管外壁面温度为94℃。试按冷凝要求估算列管的根数(假设列管内侧可满足要求)。换热器的热损失可以忽略。 4-17 实验测定列管换热器的总传热系数时,水在换热器的列管内作湍流流动,管外为饱和蒸汽冷凝。列管由直径为ф25×2.5mm的钢管组成。当水的流速为1m/s时,测得基于管外表面积的总传热系数为2115W/(m2.℃);若其它条件不变,而水的速度变为1.5m/s时,测得系数为2660 W/(m2.℃)。试求蒸汽冷凝的传热系数。假设污垢热阻可忽略。
4-18 两平行的大平板,在空气中相距5mm,一平板的黑度为0.1,温度为350K;另一平板的黑度为0.05、温度为300K。若将第一板加涂层,使其黑度为0.025,试计算由此引起的传热通量改变的百分率。假设两板间对流传热可以忽略。
4-19 在ф180×5mm的蒸汽管道外包扎一层导热系数为0.10w/(m.。℃)的保温材料,管内饱和蒸汽温度为127℃,保温层外表面温度不超过35℃,周围环境温度为20℃,试估算保温层的厚度。假设管内冷凝传热和管壁热传导热阻均可忽略。
4-20 某炼油厂拟采用管壳式换热器将柴油从176℃冷却至65℃。柴油的流量为9800kg/h。冷却介质采用35℃的循环水。要求换热器的管程和壳程压降不大于30 kPa,试选择适宜型号的管壳式换热器。
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