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管径与流量计算表
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水的流量与管径的压力的计算公式
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对流换热计算式
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你可能喜欢第四章 练习题
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第四章 练习题
第四章练习题
1、 一炉壁的热导率为℃)，由壁外表面上的垂直小孔测得离外表5cm、20cm处的温度分别为76℃、123℃。试求该炉壁单位面积上的热损失及外表面的温度。
，t=60.3℃）
2、用热导率为的砖砌成的壁，内衬热导率为的耐火泥10mm。若内外表面间的温度差维持30K，试求单位壁面上的热流率
3、一炉壁由层不同材料组成，如图所示。第一层为耐火砖，热导率℃），允许最高温度为1450℃。第二层为绝热泥，℃），允许最高温度为1100℃。第三层是铁板，热导率℃），其厚度，炉壁内表面温度℃，外表面温度℃。在稳态下通过炉壁的热导率，试问各层应为多厚时才能使壁的总厚度最小？
4、用平板法测定材料的热导率，其方法是，在由某材料制成的平板一侧用电热器加热，另一侧以冷水通过夹层将热量移走，并用电偶测试平板两侧的表面壁温，所加热量可由电热器的安培表及伏特计读数求得。设某材料的加热面为,平板厚度为0.01m，其测定的数据如下。求其平均热导率。如该材料热导率与温度关系为线性函数，即：，试求关系式中常数k的值。
（℃）；℃）；℃）
数据测定表
材料表面温度℃
5、一炉壁由225mm厚的耐火砖，120mm厚的绝热砖及225mm厚的建筑砖所组成。其内侧壁温为1200K，外侧壁温为330K，如果其热导率分别为K），K），K），试求单位壁面上的热损失及接触面上的温度。
6、一根尺寸为铝铜合金钢管，外包一层30mm厚的软木及一层30mm厚的保温灰（85%氧化镁）。管内壁温度-110℃，保温材料外表面温度为10℃，求每米管每小时散失的冷量。如将两层绝热材料位置互换，假设互换后，管内壁温度及最外保温层外表温度不变，则传热量将为若干？（管子的热导率近似按钢取）
7、一球形液氧贮罐，内径为2m，内装液氧量占贮罐容积80%，贮罐外用氧化镁保温，为使在内液氧蒸发量不超过1%，则保温层应为多厚？已知：液氧汽化热为，沸点为-183℃，密度，氧化镁热导率℃），大气温度15℃，从保温层至大气的表面传热系数℃，设金属热阻可以忽略。
（b=0.25m）
8、某厂用0.2MPa（表压）的饱和蒸汽将环丁砜水溶液由105℃加热至115℃后送入再生塔。已知流量为，溶液的密度，比热容℃），试求水蒸气消耗量。又设所用换热器的传热系数，试求所需的传热面积
9、测定某氨合成炉下部列管换热器的传热系数。实践如下：反应后的热气体走管内，流量为6100kg/h，进出口温度分别为485℃，154℃，平均比热为℃）。原料气主线走管外，流量为5800kg/h，进口温度为50℃，平均比热容可取℃）。已知换热器的传热面为，两流体逆行流动，试计算其传热系数（忽略热损失）。
10、水以5kg/s的流量通过一内径为5cm的光滑管，其管壁的温度为80℃，水从10℃被加热到30℃，试求所需管道的长度。
11、已知影响壁面与流体间自然对流表面传热系数的因素有：壁面的高度L，壁面温度与流体温度的温差，流体的物性，即流体的密度，比热容，粘度，热导率，流体的体积膨胀系数和重力加速度的乘积。试应用因此分析的方法求证其无因次数群的关系为：
12、某厂精馏塔冷凝器中有的冷却水管60根，长2m，蒸汽在管外冷凝，管内是冷却水，流速为1m/s，冷水进、出温度分别为20℃，40℃，试求：
（1） 管壁对冷水的表面传热系数。
（2） 管内壁温度
（3） 该厂有一台与上述冷凝器传热面相同，但管数为50根，管径仍为的换热器作为备品，问合用否？（水的物性可视为不变，用量相同）
（℃），℃）
13、160℃的机油以0.3m/s的速度在内径为25mm的管内流动，管壁温度为150℃。取平均温度下的物性为℃），，，，壁温下的粘度，试求管长为2m及6m时的表面传热系数各为多少？
（℃），℃））
14、1.5MPa的空气以0.5kg/s的流量通过内径为7.5cm，长为6m的管子，管内壁的温度为200℃，空气入口温度为250℃，试求空气的出口温度。
（222.0℃）
15、温度为60℃的水以2cm/s的速度流经内径为2.54cm的圆管内。如果管壁保持80℃，管子长为3m，试求水的出口温度。
16、铜氨溶液在一蛇管冷却器中由38℃冷却至8℃，蛇管由管四组并联而成，平均圈径约为0.57m，已知铜氨液流量为，其物性为：，，其余物性可按水的0.9倍取，试求铜氨液在蛇管中表面传热系数。
17、在接触氧化法硫酸生产中，要求用氧化后高温的混合气预热反应前的气体。混合气在一钢管组成的列管换热器管外流动，管子三角形排列，中心距为51mm，壳体的内径为2.8m。为提高管外流速装有圆缺形挡板三块，间距1.45m，并已知混合气的平均温度为145℃，流量为，常压操作。混合气中浓度不大，可近似按空气处理。试求混合气在管外的表面传热系数。（提示：由于流体在管间流动时有部分短路。使α减小，故计算所得表面传热系数应乘以0.8）
18、将常压的空气以10℃预热至50℃，预热器由一束长度为1.5m，直径为的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过，沿流动方向共有20排，每排有20列，排间、列间的管的中心距为110mm，空气通过管间最窄处的流速为8m/s，管内有饱和蒸汽冷凝。试求管壁对空气的表面传热系数。
19、原子反应堆的棒束元件被纵向水流所冷却，如图所示，已知元件外径d=9mm，相邻元件中心距，被冷却的热流通量平均为，冷却水的平均温度为200℃，平均流速为8m/s，试求元件被冷却面的表面传热系数及表面的平均温度。
（℃，t=234℃）
20、在表压）下，甲烷以平行管束方向流经管间，流速为4.6m/s，平均温度为75℃，该换热器管束为37根的钢管所组成，壳体内径为190mm。试求甲烷与管束间表面传热系数。
21、有一套管换热器，内管为，外管为，冷水在环隙内流动，用以冷却内管中的高温气体。水的流速为0.3m/s，其入口温度为20℃，出口温度为40℃。试求环隙内的表面传热系数。
22、设置在室内的直径为75mm的水平管道，表面温度为240℃，室内空气温度20℃，压力为一大气压，求每米管道的自然对流热损失是多少？
（481.6W/m）
23、一高为0.3m，宽为0.2m，壁面温度为50℃的竖板，放置于10℃的空气中，试求其表面传热系数及传热量。
（℃，Q=24.9W）
24、苯蒸汽于常压下在的单根垂直管外冷凝，管长为3m，设管壁温度为60℃，试计算苯蒸汽冷凝时的表面传热系数。（已知苯蒸汽在常压下冷凝温度为80℃，膜温下的凝液的粘度，热导率℃），密度为），若此管改水平放置时，其表面传热系数为多少？
（℃，℃）
25、压力为0.021MPa（绝压）的饱和水蒸气自下而上流过冷凝器的水平管数，在管外冷凝，管的外径d=19mm，管排数n=12，管外表面温度为30℃，试确定冷凝器的平均表面传热系数，和每米管束的平均热负荷以及每米管束的平均凝液量。
（℃，q=96.5kW/m，M=0.0404kg/sm）
26、一水锅的锅底由一直径为 D=34cm铜质原形平板制成。在常压下，其产气量为101kg/h，试求其锅底平板的温度及表面传热系数α。
（℃，℃）
27、在常压下，水于机械磨光的不锈钢表面上作饱和沸腾，钢壁表面保持113.9℃，试求其表面传热系数。
28、液态氧储存于壁面镀银的双层壁容器内，两壁间距较大。外壁内表面温度为20℃，内壁外表面温度为-180℃，镀银壁的黑度为0.02，试求单位面积上因辐射而损失的冷量。
29、黑度分别为0.3和0.5的两个大的平行板，其温度分别维持爱800℃和370℃，在它们中间放一个两面的黑度皆为0.05的辐射遮热板，试计算：
（a） 没有辐射遮热板时，单位面积的传热量为多少？
（b） 有辐射遮热板时，单位面积的传热量。
（c） 辐射遮热板的温度。
（，，℃）
30、用一带保护管的热电偶测量管道中空气的温度，设管壁的温度为230℃，保护管的壁温为300℃，黑度为0.3。试求保护管与管壁间的单位面积上的辐射传热量。
又设空气对保护管的表面传热系数为℃，试求空气的真实温度，并提出减少测量误差的措施。
31、一个热电偶外边套一根直径为3.2mm不锈钢套管，其ε为0.6，将它水平插入火炉中以测量炉膛内空气的温度，若炉膛壁温为650℃，空气的真实温度为560℃，问热电偶所指示的温度多少？已知热电偶套管与空气之间的对流表面传热系数可按，，为热电偶所示温度。为空气真实温度，d为套管直径。
32、平均温度为150℃的机油，在的钢管中流动，设油对管壁的对流表面传热系数为，污垢和管壁的热阻忽略不计，大气的温度为10℃，试求每米管长的热损失。又若外包热导率为，厚20mm玻璃布，热损失将减少若干？
（736W/m，131W/m）
33、外径为的管，需要覆盖一层绝热材料，欲采用石棉作为覆盖层，其热导率℃），绝热材料外表面与周围介质的表面传热系数℃），试问是否合适。
（不合适，因为管子直径小于绝热临界直径）
34、若在一半径为的球体外加一层热导率为的绝热材料，已知环境温度为，球表面与环境的表面传热系数为，试导出球体绝热临界半径的表达式，并与圆管的绝热临界半径的表达式进行比较。
35、欲利用绝对压力为0.25MPa的饱和蒸汽将由20℃加热至115℃，气体的流量为450kg/h，若忽略热损失，试求：
（1） 蒸汽的消耗量。
（2） 若选定双管程单壳程的管壳式换热器，管规格为 ，管子总根数30根，l/d&50，气体走管程，试求所需的管长。（蒸汽侧热阻，管壁及污垢热阻均可忽略）。
（3） 若上述加热的流量减少到原来的流量70%，仍用水蒸气加热，并保证气体出口温度不变，在操作上应采用什么措施？试通过计算说明。
（m=17.6kg/h，L=1.60m，略）
36、有一列管换热器，其传热面积为，管内走空气，气体流量为，进口温度为30℃，比热容℃。管外饱和蒸汽冷凝量为456kg/h，蒸汽饱和温度为120℃，取饱和蒸汽汽化热r=2205kJ/kg，其热损失可以忽略。试求：
（1） 空气的出口温度及换热器的传热系数。
（2） 若加大空气的流量测得空气的出口温度为76℃，问此时空气的质量流量为多少？设空气的物性常数保持不变。
（℃，℃，）
37、用13℃的水冷却从分馏器得到的80℃的饱和苯蒸汽。水的流量为5kg/s，苯的汽化热为，比热容为1758J/kg℃，总传热系数为℃。试求使1kg/s的苯蒸汽冷凝并过冷到47℃所需的换热面积，并比较采用逆流、并流时所需的传热面积。
（，，并流比逆流传热面积大7.4%）
38、在换热器中，重油从300℃被冷却到200℃，而石油从25℃被加热到175℃。如果换热器设计成：（1）并流式（2）逆流式。并假设这两种情况的传热系数和传热量完全一样，试确定换热器的平均温差，并比较逆流方式与并流方式的经济性。
（℃，℃，）
39、一个具有单壳程、双管程的管壳式换热器，采用热水在管侧的水―水换热系统。热水由80℃被冷却到60℃，冷水从10℃被加热到65℃。总换热量为605kW，总传热系数为℃。试求所需传热面。
40、一换热器，管内走热机油，管外走原油，进口温度分别为243℃，128℃，已知逆流操作时，热机油出口温度降至155℃，原油被加热到162℃，试求平均温度差。若机油和原油入口温度不变，流量、传热系数亦和原来相同，试求其并流操作时平均传热温差为多少？
（逆流：49℃，并流：42.5℃）
41、在一套管换热器中，水和油逆流换热。水的质量流量为4000kg/h，进口温度为25℃。油的质量流量为6500kg/h，进口油温度为110℃，油的比热容为1.925kJ/kg℃,此换热器的传热面积为，总传热系数℃）。求油和水的出口温度。（℃，℃）
42、有一列管式水预热器，用0.2MPa（表压）的饱和水蒸气在管间冷凝以预热水，水在的钢管内以0.6m/s的速度流动，其进口温度为20℃，至出口预热到80℃，取水蒸气冷凝表面传热系数为℃），水的污垢热阻为℃/W忽略管壁热阻，试求：
（1） 传热总系数K。
（2） 操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，如果水流量不变，进口温度仍为20℃，而出口温度仅能升至70℃，试求此时的传热总系数K与污垢热阻。
（℃），℃/W）
43、欲将15000kg/h纯异丁烷蒸汽在一水平列管换热器中冷凝，列宁温度为331. 7K，冷却水进口温度为301K。已知凝液膜温下的物性为：，，，r=286kJ/kg。水侧污垢热阻为，试选用一台适宜的列管换热器。
44、用精馏塔塔底产品将37.5kg/s的原油从295K加热至330K。塔底产品流量为29.6kg/s，温度由420K降至380K。现有一列管换热器：壳内径为0.6m，为单壳程双管程。管束由324根外径为10mm，壁厚为2.1mm，长为3.65m的钢管所组成。按管心距25.4mm作正方形排列，并装有切割25%的弓形挡板，挡板间距为230mm。若让原油走管程，塔底产品走壳程，试问该换热器是否合用。已知操作条件下原油及塔底产品物性分别为：原油：℃），，℃，，塔底产品：℃），，℃，。
45、拟用一水平管壳式冷凝器，将由再蒸馏塔塔顶引出的7500kg/h丁二烯蒸汽全部冷凝，塔顶压力为0.3MPa，温度为40℃,若冷却水入口温度为15℃，出口温度为25℃，试选用一台合适冷凝器。丁二烯物性常数如下：
潜热r=373kJ/kg (40℃)
　　　　　　水流量单位换算 100m3/h = L/min 谢谢有能之士
Vic白菜0772
1666.7L/min1L=1dm³1m³=1000L100m³/h=100*66.7L/min
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