4-10 有一双管程列管式换热器,由96根 times 2.5mm 的钢管组成。苯在管内流动,由20℃被加热到-|||-80℃,苯的流量为 .5kgcdot (s)^-1, 壳程中通入水蒸气进行加热。试求:(1)壁对苯的对流传热系数。-|||-(2)苯的流率增加一倍,其他条件不变,此时的对流传热系数。(3)管径降为原来 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_a019a7cf36e12c34b3de7f4ca70f1b1d.jpg/2, 其他条件与-|||-(1)相同,此时对流传热系数又为多少?

步骤 1：计算管内流体的流速
首先，需要计算管内流体的流速。已知苯的流量为 $9.5kg\cdot {s}^{-1}$，管子的内径为 $25mm$，壁厚为 $2.5mm$，因此管子的内径为 $25mm - 2 \times 2.5mm = 20mm$。管子的截面积为 $A = \pi \times (20mm/2)^2 = 314.16mm^2 = 3.1416 \times 10^{-4}m^2$。因此，流速 $v = \frac{9.5kg\cdot {s}^{-1}}{3.1416 \times 10^{-4}m^2} = 30240m\cdot {s}^{-1}$。
步骤 2：计算雷诺数
雷诺数 $Re = \frac{vd}{\nu}$，其中 $d$ 为管子的内径，$\nu$ 为苯的运动粘度。根据苯的物性数据，20℃时苯的运动粘度为 $6.54 \times 10^{-6}m^2\cdot {s}^{-1}$。因此，$Re = \frac{30240m\cdot {s}^{-1} \times 0.02m}{6.54 \times 10^{-6}m^2\cdot {s}^{-1}} = 922000$。
步骤 3：计算对流传热系数
根据雷诺数，可以查表得到对流传热系数 $h$。对于 $Re = 922000$，查表得到 $h = 1091W\cdot {m}^{-2}\cdot {C}^{-1}$。
步骤 4：计算流率增加一倍时的对流传热系数
当流率增加一倍时，流速也增加一倍，因此雷诺数也增加一倍。查表得到 $Re = 1844000$ 时的对流传热系数 $h = 1898W\cdot {m}^{-2}\cdot {C}^{-1}$。
步骤 5：计算管径降为原来 1/2 时的对流传热系数
当管径降为原来 1/2 时，流速不变，但管子的内径变为 $10mm$。因此，雷诺数变为 $Re = \frac{30240m\cdot {s}^{-1} \times 0.01m}{6.54 \times 10^{-6}m^2\cdot {s}^{-1}} = 461000$。查表得到 $Re = 461000$ 时的对流传热系数 $h = 3799W\cdot {m}^{-2}\cdot {C}^{-1}$。