各大名牌高校化工原理考研真题跟传热2文档

1、从本题中可以看出，当被加热流体流量 减小，并保持其他操作 条件不变的情况下，流 体出口温度变大。代数得,7)Atm=37.84W/(m2 K)【北京理工大学，2003,五】一传热面积为30m2的 列管式换热器中，用120C的饱和蒸汽冷凝，将某气 体从30T加热到80C，该气体走管内，流量为 5000mVh，密度为1kg/m3 (均按入口状态计)，比热 为 1kJ/kg K。(1) 估算此换热器的传热系数。(2) 若被加热气体量减少50%并可近似认为被加 热气体的密度、比热等物性参数保持不变，估算在 加热蒸汽压力和被加热气体入口温度不变的条件下，该气体出口温度变为多少？解：(1)由题意,Q 二

2、KA ：tm 二 m2Cp2(t2-切其中，：tm& 61.66 CIn 口T -t2m2 = v2 二 5000 kg / h 二 1.4kg /s(2)由题意，被加热气体量减少 50%t，u=0.5uKWQ、KA %T -t整理得，KA=m/Cp2ln LT-12代数解得，t2=84.5C本题是串联换热器 的计算，用传热单元计 算法比较简单易行。【北京理工大学，2004,三】如下图，流量为0.5kg/s、 温度为20E的水(Cp=4.18kJ/kg K)流过串联的两 台列管换热器，以冷却流量为0.8kg/s、温度为120C 的某溶液(Cp=2kJ/kg K),测得该溶液的出口温度 为65C

3、，现因故使进口水降到6C,问：若保持其 他进口条件不变，则溶液的出口温度变为多少？ 解：如图为串流的换热器逆流传热CR1m1Cp1m2Cp2NTU1K1 A|K2A2m1Cp1进口水温度降低时，以上两项保持不变,；-:即T 込 % T1 _t2 Ti f本题是核算换热器 工作状态下传热系数的 题目，解题时应注意题 中给出的流动方式。代数解得T2 =57.3 C【北京理工大学，2005,三】流量为1kg/s、温度为 20 C的冷却介质(Cp=5J/kg K)流过一台逆流运 行的列管换热器，把流量为2kg/s的反应物(Cp=4kJ/kg K) 从 95 C冷却到70 C。已知此换 热器的总传热面积

4、为16m，核算此换热器在该工作 状态下的总传热系数K。解：由题意：Q =m1Cp1(T1 -T2 m2Cp2(tt1) 代数解得，t2 = 60 C Q = 2 105W 由于逆流运行，去_(T -12)-仏-tj _42 1 C-In-T2 -t1将单程列管式换热 器转化成多管程时，要 注意对传热系数的影 响。由 Q 二 KA ：tm解得，K。=296.9W/(m2 C)【天津大学，1991，三】在一单程列管换热器内， 壳程浸入100C的饱和水蒸气，将管内湍流流动的空 气从10C加热至60r，且饱和水蒸汽冷凝成同温度 的水。若空气流量及空气进口温度不变，饱和蒸汽 和冷凝水温度也不变，仅将原换

5、热器改为双管程， 问此时空气的出口温度为多少？饱和蒸汽流量变化 如何？(计算中忽略壁阻、垢阻及设备的热损失) 解：由题意，Q =A=tm =口 = m2Cp2(t2 -t1) 当改为双管程时，u=2u0.8Pr0.4湍流流动时,故宀20.8:整理得解得 t2 =78.07 C又因为t2 _t1= 1.36即饱和蒸汽流量变为原来的1.36倍。【天津大学，1993,四】有一列管式换热器，110C 的饱和水蒸气在壳程被冷凝为同温度的水，一定流 量的某气体在管束内从30C加热至50C。现因气体 的流量增加，加热蒸汽的压强及气体入口温度均不 变，致使气体的出口温度降至 48C。换热器的管壁 及污垢热阻可

6、忽略，换热器的热损失也可忽略，气 体在管束内均为湍流流动。试求：(1) 气体流量为原来的多少倍；(2) 换热器的换热速率为原来的多少倍。两种情况下气体的物性可以认为不变。解：(1)由题意：Q FAtm =m2Cp2(t2-右)湍流流动时， =0.023上Pr0.4di I H 丿fJ0.2整理得mlnT -t1T -t2解得，旦=1.83(2)Q m t27= 1.65=本题考察换热器的 串并联。Q m t2 -匕【天津大学，1994，五】用两台结构完全相同的单 程列管换热器，按并联方式加热某料液，每台换热 器由44根25X 2.5mm有效长2m的管子所组成。 料液的总流量为1.56 X 10

7、-3m/s，比热为4.01KJ/kgC,密度为1000kg/m3，料液在两换热 器的管程内呈湍流流动，并由22 C被加热至102C， 用122C的饱和蒸汽分别在两换热器的壳程冷凝(冷 凝液为饱和液体)，蒸汽冷凝的对流传热系数为 8KW/(m C )，管壁及污垢热阻均可忽略不计。试求:(1) 料液的对流传热系数；(2) 料液的总流量与加热条件不变，将两台换热器 由并联改为串联使用，料液由22 C加热到多少度？ 解：(1)由题意d0 二 25mm 二 0.025m di = 20mm = 0.02mQ =KA ：tm =m2Cp2(t2 -t1)m2Cp整理得 一 J=728.72W/(m2 C)

8、由 二盏解得:=1002-2W/(m2 K)(2)由题意，两台换热器串联使用时，u=2u ;II 0 82:i y(). :- =1744.9W/(m K)uQ 二 Kj 2Afl)=mCp(t2 7)得Int2 =114.8 C管内介质的流量增 大时，导致被加热流体 的出口温度降低。【天津大学，1995,四】有一列管式换热器，用120C 的饱和水蒸气加热某种气体，冷凝水在饱和温度下 排出，气体由20C升高到80T，气体在列管内呈湍 流流动。若气体流量增加50%而气体进入列管换热 器的温度、压强不变。试计算加热蒸汽量为原用量 的倍数。管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略，且 气体的物性可想为不变。

9、加热蒸汽温度不变。解：由题意 匹=1.5，则u5um20.8= 1.5由 Q = : A tm = m2Cp2(t2 -右)得lnT -t2lnT -t1m2m2T -t2解得 t2 =77.04 C.mL “43m1t2 7 m2本题着重对换热器 一章各参数计算方法的 考察，做题时应循序渐 进。【天津大学，1996,四】现有一列管式换热器，有25X 2.5mm的钢管300根，管的有效长度为2m 要求将8000kg/h的空气于管程由20C加热至85C, 采用108C的饱和蒸汽于壳程冷凝加热，冷凝液在饱 和温度下排出，蒸汽冷凝的传热系数为1x10W( m2 C)，空气的对流传热系数为90W/(

10、m2C )，管壁及两侧污垢热阻均可忽略，且不 计热损失，空气在平均温度下的比热为 1KJ/(kg C)。试求:1、换热器的总传热系数Ko；2、通过计算说明该换热器能否满足要求；3、通过计算说明管壁温度接近于哪一侧流体的 温度。解：1、由丄二丄出Ko % Wdid0 = 25mm = 0.025mdi = 20mm = 0.02m解得 Ko =71.5W/(m2 K)2、tm= 48.44CQ 二 m2Cp2(t2-tj =1.44 105WEE2A实际工n二 d0l =300n“0.025 2 =47.1m2A实际-A需要故，该换热器可以满足需要。3、由2知，常压空气经换热后的出口温度大于 8

11、5C 设实际出口温度为t2 ,则有：(t2 T)ln T -t2QO实际(TW _T)由得，t2=88.67 C代入得，Tw 08.3C即壁温更接近热流体侧的温度。【天津大学，1997,三】有一管程为单程的列管换 热器，由25X 2.5mm 长2.5m的20根钢管组成， 用120C饱和水蒸气加热某冷液体(冷凝液在饱和温 度下排出)，该冷液体走管内，进口温度为 25C，比热为 1.58 KJ/ （kgC），流量为 1500kg/h，管 外蒸汽的冷凝传热系数为1.0 x 104W/（ m2 C），管 内对流传热的热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的 6倍, 求：（1）基于管外表面积的总传热系数 K0；（2

12、）冷液体的出口温度。（换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可忽略 不计）11 d解：（1）由一二 一 得 K。=1176.5W/（m2 K）Ko Go Wdi（2） Q =KA. ：tm rm2Cp2（t2 -切解得由本题可以看出， 当冷却水进口温度升高 而进水量不变的情况 下，冷凝器的处理量变 小。【浙江大学，2000,四，2】某厂采用一套管式换热 器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝温度为110C，甲 苯的汽化潜热为363KJ/kg,其冷凝传热系数为 5600W/rfiC。冷却水于20C及5000kg/h的流量进 入套管内管（内管尺寸 57x 3.5mm）。水的物性可 取为：密度为995k

13、g/m ;比热容为4.174 KJ/（kg C）； 导热系数为0.62 W/（ mC）；黏度为8X10-4Pas。 忽略壁及垢层的热阻，且不计热损失，求：/1）冷却水的出口温度及套管管长；/ 2）由于气候变热，冷却水进口温度升为 30C，在 水流量不变的情况下，该冷凝器能冷凝多少苯蒸汽。 解：（1）由 Q=m2Cp2（t2-右）代数得t2 =54.8 CRe4= 4.42 10104V4In.：t2Pr 二士 =5.39冷=0.023 Re0.8Pr0.4 =2912W/(m2 K)di11 d由d 得 K。=1754.2W/(m2 K)Ko ：o :d又过m= 71.2 CQ = KA ：t

14、m 二 K 二dl . ：tm解得 l = 10.3m(2) Q 二 KA. ：-mzCpz&-tJ整理解得t264.2 C由 Q =mi| = m2Cp2(t2-tj 得mb 二 1967 kg / h要核对换热器是否 满足要求，就要考虑最 高进口水的温度。【浙江大学，2001，四，2】一列管式换热器，传热 面积为12吊。拟用流量为3200kg/h的水（比热容Cp=4.18KJ/（kg K）逆流冷却流量为 7500kg/h、初 温为95C的油（比热容 Cp=2.1KJ/（kg K），水的 进口温度存在波动，为154C。现要求油的出口温 度低于67C，问此换热器是否能满足要求？已知总 传热系数

15、为250W/（ m2C ）。解：取进口温度为19CQ = m1Cp1 (T-i -T2) = m2Cp2 (t2-tj解得 t2 =52 C Q =122.5kW故:tm =丛 血=45.5 CQ22 =10.8m该换热器可以满足要求本题是用传热单元计算法比较简单易行【浙江大学，2003,三，2】在一套管换热器中，用 冷却水将空气由Ti=100C逆流冷却至T2=60C，冷却 水在38 x 2.5mm的内管中流动，其进、出口温度分 别为ti=15C和12=25，空气和水的流动Re数均大 于10000。已知此时空气和水的对流传热系数分别为60 W/（ m2C ）和 1500 W/（ m2C ），水侧的污垢热 阻为6x 10-4 m2 C/W,空气侧的污垢热阻、管壁热 阻可忽略不计。问：（1）若将空气的流量增加20% （但保持空气的 进口温度不变，水的流量和进口温度也不变），则 与原来相比，总传热系数K、传热量Q的变化比率是 多少？（2）若水的流量增加20% （但保持水的进口温 度不变，空气的流量和进口温度也不变），则此时K、 Q的变化比率是否仍能达到第（1）小题的变化幅度？ 请予以定性分析。解：（1）由1 2Ko55.2W/(m C)丄+ R血+丄0丿 di o-58.7 CCD = t2 _t1 =0.25 mCp2h -t2NTU1KAm