60 不必校正2-16 在列管换热器内,用冷水冷却甲烷气,120℃的常压甲烷气以10m·s-1平均流速在壳程沿轴向流动,出口温度30℃,水在管程流动,其传热系数为0.85kW·m-2·C-1。换热器外壳内径为190mm。管束由37根192mm的钢管组成,忽略管壁及污垢热阻,求总传热系数。已知75C下甲烷的 = 1.1510-5Pa ·s, = 0.0407 W·m-1·℃-1,cp = 2.5103 J·kg-1·℃-1 。
60 不必校正
2-16 在列管换热器内,用冷水冷却甲烷气,120℃的常压甲烷气以10m·s-1平均流速在壳程沿轴向流动,出口温度30℃,水在管程流动,其传热系数为0.85kW·m-2·C-1。换热器外壳内径为190mm。管束由37根192mm的钢管组成,忽略管壁及污垢热阻,求总传热系数。已知75C下甲烷的 = 1.1510-5Pa ·s, = 0.0407 W·m-1·℃-1,cp = 2.5103 J·kg-1·℃-1 。
题目解答
答案
解:定性温度 = 
= 75℃,甲烷的物性:
= 1.11510-5Pa ·s, = 0.0407 W·m-1·℃-1,cp = 2.5103 J·kg-1·℃-1
壳程当量直径
2-19 工艺上要求将绝对压强为11206kPa、温度为95℃、流量为180kg·h-1的过热氨气冷却并冷凝至饱和温度30℃的液态氨。现采用15℃的水为冷却剂在换热器中逆流操作。测得水的出口温度为27℃。试计算水的用量及两流体间的平均温度差。已知95℃氨蒸气的焓为1647kJ·kg-1,30℃氨蒸气的焓为1467 kJ·kg-1,30℃液氨的焓为323 kJ·kg-1,忽略热损失,20℃的水cp = 4183 J·kg-1·℃-1。
解:该传热过程应分为冷却段和冷凝段。过热氨蒸气冷却至饱和温度的放热速率为
30℃氨蒸气冷凝过程放出的热为
水吸收的总热量
Q = Q1 + Q2 = 9000 + 57200 = 66200W
水的定性温度 = 
= 21℃ 近似取cp = 4183 J·kg-1·℃-1
水的流量
冷凝段 57200 = 1.319 4183(t/ -15)
t/ = 25.4℃
冷却段 
2-20 室内装有两根等长的简易水平暖气管,管内通以饱和蒸汽,暖气通过自然对流向室内供暖。设大管直径为小管直径的4倍。小管的(Gr·Pr)109,且两管间无相互影响,试求两管的供暖比值,并讨论顶层楼房另加粗直管暖气的作用。
解:对于自然对流 
两管子所处条件相同,式中只有管径不同(D = 4d),其他参数相同
两管的相同,K相同
Q = KStm
顶层楼房散热面大,加粗直管暖气,加大供热量。
2-23 在套管换热器内以压强为294kPa的饱和蒸汽冷凝将内管中1.4kg·s-1流量的氯苯从35℃加热到75℃,现因故氯苯流率减小至0.4kg·s-1,仍要求进、出口温度不变,若仍用原换热器操作,应采取什么措施,以计算结果回答。已知换热器内管为382mm铜管,氯苯在两种情况下均为湍流,设其物性常数不变,蒸汽冷凝传热系数比氯苯传热系数大得多,忽略污垢热阻(饱和蒸汽T = 110℃,pV = 143.3kPa;T = 120℃,pV = 198.6kPa;T = 133℃,pV = 294.0kPa)。
解:原工况:Q = qm,ccp,c(t2 – t1) = KStm (1)
qm,c减小,使氯苯减小,K减小, Q减小,则应使饱和蒸汽压降低,以降低饱和蒸汽温度,保持氯苯出口温度不变。
新工况:Q/ = qm,c/cp,c(t2 – t1) = K/Stm/ (2)
(3)
湍流 u0.8
K 氯苯 则
代入(3)得
解得 T/ = 116.5℃ 相应pV = 179.2kPa,将饱和蒸汽压降低到179.2kPa可达目的。