3-28 有一逆流操作的列管换热器,壳程热流体为空气,其对流传热系数 _(1)=100W/((m)^2cdot k); 冷却水走管内,-|||-其对流传热系数 _(2)=2000W/((m)^2cdot K) 已测得冷、热流体的进、出口温度为: _(1)=(20)^circ C _(2)=(85)^circ C _(1)=-|||-100℃、 _(2)=(70)^circ C 两种流体的对流传热系数均与各自流速的0.8次方成正比。忽略管壁及污垢热阻。其-|||-他条件不变,当空气流量增加一倍时,求水和空气的出口温度t2和T2,并求现传热速率Q是原传热速率-|||-Q的多少倍。

步骤 1：计算原传热速率
原传热速率 $Q$ 可以通过传热方程计算，即 $Q = U A \Delta T_{lm}$，其中 $U$ 是总传热系数，$A$ 是传热面积，$\Delta T_{lm}$ 是对数平均温差。由于题目中没有给出传热面积 $A$，我们可以通过对数平均温差和传热系数来计算传热速率。
步骤 2：计算对数平均温差
对数平均温差 $\Delta T_{lm}$ 可以通过公式 $\Delta T_{lm} = \frac{(T_1 - t_2) - (T_2 - t_1)}{\ln \frac{T_1 - t_2}{T_2 - t_1}}$ 计算，其中 $T_1$ 和 $T_2$ 是热流体的进出口温度，$t_1$ 和 $t_2$ 是冷流体的进出口温度。
步骤 3：计算总传热系数
总传热系数 $U$ 可以通过公式 $U = \frac{1}{\frac{1}{a_1} + \frac{1}{a_2}}$ 计算，其中 $a_1$ 和 $a_2$ 分别是热流体和冷流体的对流传热系数。
步骤 4：计算原传热速率
将对数平均温差和总传热系数代入传热方程，计算原传热速率 $Q$。
步骤 5：计算空气流量增加一倍后的对流传热系数
由于对流传热系数与流速的0.8次方成正比，当空气流量增加一倍时，空气的对流传热系数 $a_1'$ 为 $a_1 \times 2^{0.8}$。
步骤 6：计算空气流量增加一倍后的总传热系数
将新的对流传热系数代入总传热系数公式，计算新的总传热系数 $U'$。
步骤 7：计算空气流量增加一倍后的传热速率
将新的总传热系数代入传热方程，计算新的传热速率 $Q'$。
步骤 8：计算新的对数平均温差
由于传热速率 $Q'$ 和传热面积 $A$ 不变，新的对数平均温差 $\Delta T_{lm}'$ 可以通过公式 $\Delta T_{lm}' = \frac{Q'}{U' A}$ 计算。
步骤 9：计算新的水和空气的出口温度
通过新的对数平均温差和进出口温度的关系，计算新的水和空气的出口温度 $t_2'$ 和 $T_2'$。
步骤 10：计算新的传热速率是原传热速率的多少倍
将新的传热速率 $Q'$ 除以原传热速率 $Q$，计算新的传热速率是原传热速率的多少倍。