复合换热及换热器试题

《复合换热及换热器》试题一.（1997）推导出用算术平均温差代替换热器的对数温差的相对误差公式£=f（x）何为相对误差，X为由答题人归纳的某一特征量）。列出误差数据表，并说明什么条件下该误差小于10%。X12348（1997）某板式换热器用高温水加热低温水，两侧水逆流。在标准工况下，热水侧t'=90°C,t''=70°C；冷水侧t'=15°C，t''=40°C。现保持t'与（CM）112211不变，KF不变，t'不变，只是将（CM）减至原来的50%。试计算在此情况下冷、热水的出口温度变化至多少？换热量有何变化？建议标准工况各量用脚标I，如t'、Q等；变化后的工况各量用脚标II，t'、Q等。1,II2,IIII（1994）某3km长的供热管道，入口水温为98C，途中环境温度为20C不变，传热系数也沿程不变。今测得1km处水温降至90C，问3km出口处水温降至多少？又：若管道送水量降低一倍，则3km出口处水温又为多少？（1992）用100C的水蒸汽通过某种型号的蒸汽加热器，加热10C的水。若用单台，可将一定流量的水加热至40C。现若需将该流量的水加热到80C以上，问至少需几台加热器串联，此时出口水温为多少？（假定传热系数为定值）又设传热系数与流速的关系为K~w08，现将这些台换热器并联，则流体的出口温度为多少？（1994）用100C的饱和水蒸汽通过某间壁式换热器，加热水流量为9方水，水温从20C上升到60C。现用此种换热器两台串联，水量不变，问出口水温t常为多少？又若用此种换热器两台并联，总水量不变，且已知该换热器的传热系数为K~w0.8（w为流速），求此时出口水温又为多少？六・（1987）圆管内、外径为d、d，内壁热流密度为q，外壁热流密度为q，单1212位管长热流为q。给出q与q的因次及它们之间的关系式。l2l七.(1987)用100^饱和水蒸汽通过一换热器加热20°C的水。水蒸汽温度不变，水的出口温度为60C。若将水的流量加大一倍，其它条件均不变，求此时水的出口温度。1-exp(-NTU(1+CM)(£=顺C)max/1+——mr^Cmax八・(1983)在某加热器中用100C的水蒸汽加热15C的冷水。若水量为3吨/时，则出水温度为65C。现将水量提高到6吨/时，且已知该加热器的传热系数为K-U0.85(u为流速)。求此时的出水温度。(1983)某换热器中的流体温度曲线如图所示，则1)atm=；2)ntu=;3)(1987)某换热设备，如果两侧均是气体，其传热系数为Ka，如果两侧均是水，其传热系数为Kb，如果一侧是水，另一侧是蒸汽凝结，其传热系数为Kc，则Ka、Kb、Kc三者的大小关系为:十一・(1987)空气横向掠过8排外径d=38mm的叉排管速，管间距S=47mm，S2=40mm，空气的平均温度tf=70C，最窄截面处的流速为w=10m/s。试确定管束的平均对流换热系数。t(C)c(kJ/kg-C)X(W/m・°C)vx106(m2/s)Pr601.0090.0284918.900.709801.0090.0298920.940.708附1空气的物性简表附2计算公式:Re=103-2x103*<2Nu=0.31Re0.6(%0.2SffS22S一>2Nu=0.35Re0.6Sff2Re=2x103~2x104Nu=0.019Re0.6附3管排数的修正系数ez表管排数345681216208Z0.840.880.920.950.960.980.991.0十二.(1987)在一管壳式加热器中用90°C的热水加热10°C的冷水，冷、热水流量分别为2000kg/h与1000kg/h，其比热近似认为相等。如果已知换热效能为8=0.6，试确定被加热冷水的出口温度？十三・(1987)某2360x1810mm矩形断面地沟内一热力管外径气=100mm内送饱和蒸汽，且t=t=177C；外包x=0.34W/(m・C)的保温层，外径0d=272mm，外表面q=300W/m2，表面发射率e=a=0.865，沟内均温t(=30C，沟壁均温tw3=27C,沟壁表面黑度8a=aa=08。试求：对流换热系数ac、辐射换热系数ar。十四・(1993)一逆流套管换热器，其中油从100C冷却到60C，水由20C加热到50C，传热量为2.5x104W，传热系数为350(W/m2・C)。求：换热面积是多少？十五・(1993)有一根蒸汽管道在车间内水平架空通过。已知：最外层绝缘材料外径为128mm，外表温度为77°C，黑度e=0.9，车间内空气和墙壁温度均为17C。求：每米管长的热损失是多少？附:(1)空气的物性参数:tCXX102W/m.CVX106m2/sPX1031/KPr02.43113.303.670.711202.57015.113.430.713402.71016.973.200.711602.84918.903.000.709(2)水平圆管、无限空间自由流动换热的准则方程定性温度：t=—(t+t)定型尺寸：d层流：iN=0.53(G-P)14(G•P)=104~109紊流：1N=0.13(G•P)13(G•P)=104~109十六.(1991)某换热器用100C的饱和水蒸汽加热冷水。单台使用时，冷水的进口温度为10C，出口温度为30C。若保持水流量不变，将此种换热器五台串联使用，水的出口温度变为多少？总换热量提高多少倍？十七.(1987)一换热器用100C的水蒸汽将一定流量的油从20C加热到80C。现将油的流量增大一倍，其它条件不变，问油的出口温度变为多少？(注：£=1-e-NTU)十八・(14)一顺排管束S1=S2=19mm，管子外径d=6.33mm，沿空气流动方向管子排数为Z1=6，垂直流动方向上管子列数为Z2=50，管壁温度

tw=90°C，空气平均温度tf=20°C,空气通过管束的最大流速为w=4.5m/s。试计算每米长管束的换热量。给出供计算中选用的数据：(1)管束平均换热系数准则方程式排列方式适用范围准则方程式Cnmp顺排Re=103—2x105f0.270.630.360Ref>2x1050.0210.840.360准则方程式:Nu=C-Re—Prm.(免)p.(土)14.£fffSPrz2w(2)管排修正系数排数12345678910顺数0.640.80.870.90.920.940.960.980.991.0(3)空气热物理性质tCcpkJ/kg.°CXx102W/m.°Cvx106m2/sPr201.0052.5915.060.703901.0093.1322.100.690十九・(18)试评述平均温差法和效能一传热单元数法在换热器传热计算中各自的特点？二十.(18)常用的复合换热计算总热流通量的公式为:(_!^)4一(旦―尸

100100q=(ac+C1,2t-t}-(tw-tf)wf此式是否存在原理性误差？如何使计算更准确？当换热面周围的介质为液体时，能否应用此公式？二十一.(18)用13°C水冷却从分馏器得到的80r的饱和苯蒸气。水流量为5kg/s,苯汽化潜热为395kJ/kg,比热为1.758kJ/kgLC,传热系数为1140W/m2.Co试求使1kg/s苯蒸气凝结并过冷却到47C所需的传热面积(1)顺流;(2)逆流。二十二.(18)有一间平屋顶房，其天花板为6x4m,表面温度七可=10C,发射1率为81=0.9;室内空气温度tf=18r,空气对天花板的对流换热系数为a=3.8W/m2.C；四壁与底板的平均温度=12C,平均发射率282=0.9，房间净高为h=3m。试求该房屋顶的散热量。二十三.(19)蒸汽管道直径d1=30mm,准备包两层厚度都是15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料导热系数七=0.04W/m•C,b种材料导热系数人=0.1W/m•C。若温差一定，试问从减少热损失的观点看