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問(wèn)答題某一列管式換熱器，將一定量的空氣加熱?？諝庠诠軆?nèi)作湍流流動(dòng)，飽和水蒸氣在管外冷凝。今因生產(chǎn)任務(wù)加大一倍，除用原換熱器外，尚需加一臺(tái)新?lián)Q熱器。如果使新舊兩臺(tái)換熱器并聯(lián)使用，且使二臺(tái)換熱器在氣流量、進(jìn)、出口溫度及飽和蒸汽溫度都相同的條件下操作。原換熱器列管數(shù)為n₁，管徑為d₁，管長(zhǎng)為l₁，而新?lián)Q熱器管數(shù)為n₂（n₂=n₁），管徑為d₂（d₂=0.5d₁）。試問(wèn)新?lián)Q熱器管長(zhǎng)l₂為原換熱器管長(zhǎng)l₁的幾倍。

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1.問(wèn)答題 有一套管換熱器，內(nèi)管為φ54×2mm，外管為φ116×4mm的鋼管?，F(xiàn)用120℃的飽和水蒸氣加熱苯，使苯由50℃加熱至80℃，苯在內(nèi)管中以4000kg/h的流量流動(dòng)，試求：
（1）加熱蒸汽消耗量；
（2）所需套管的有效長(zhǎng)度；
（3）由于某種原因，加熱蒸汽的溫度降為110℃，苯的出口溫度將變?yōu)槎嗌伲浚僭O(shè)α苯不變，在50--80℃范圍內(nèi)，苯的物性為c_p=1.86KJ/kg.℃，μ=3.9×10^-4Pa.s,λ=0.145w/m.℃,ρ=880kg/m³，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45w/m.℃，120℃時(shí)水蒸氣冷凝潛熱r=2205KJ/kg，蒸汽側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)α_汽=10000w/m.℃，壁兩側(cè)垢層熱阻及換熱器損失均可忽略，加熱蒸汽冷凝液在飽和溫度下排出。）

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2.問(wèn)答題 某廠用兩臺(tái)結(jié)構(gòu)完全相同的單程列管換熱器（由44根φ25×2.5mm、長(zhǎng)2m的管子構(gòu)成），按并聯(lián)方式預(yù)熱某種料液。122℃飽和蒸汽在兩換熱器管外加熱，料液以等流量在兩換熱器管內(nèi)流過(guò)。料液的比熱為4.01KJ/kg.℃，密度為1000Kg/m³，當(dāng)料液總量為1.56×10^-2m³/s時(shí)（料液在管內(nèi)呈湍流流動(dòng)）料液由22℃被加熱到102℃，若蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)為8KW/m².℃，管壁及污垢熱阻均可忽略不計(jì)。
試問(wèn)：（1）料液對(duì)流傳熱膜系數(shù)為多少？
（2）料液總量與加熱條件不變，將兩臺(tái)換熱器由并聯(lián)該為串聯(lián)使用，料液能否由22℃加熱到112℃。
（3）兩臺(tái)換熱器由并聯(lián)該為串聯(lián)后，總流量不變的情況下，流經(jīng)換熱器的壓力降將增加多少倍（湍流時(shí)可按λ=0.3164/R_e^0.25考慮）。

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3.問(wèn)答題 有一傳熱實(shí)驗(yàn)，在套管換熱器中用飽和水蒸氣加熱空氣，空氣走內(nèi)管，蒸汽在環(huán)隙冷凝。已知α_i<<α₀，兩側(cè)均無(wú)垢，內(nèi)管為φ30×2mm，長(zhǎng)2m的紫銅管。今測(cè)得：空氣：進(jìn)口溫度：20℃ ,出口溫度70℃,流量：30m³/hr（進(jìn)口狀態(tài)之值）,粘度：1.94×10^-5pa.s（45℃下）;蒸汽：溫度：110℃ （冷凝潛熱：2250KJ/kg）,冷凝量：0.85Kg/hr （1）試求該套管換熱器向大氣散失的熱量占蒸汽放出熱量的百分?jǐn)?shù)。
（2）估計(jì)管內(nèi)空氣的傳熱膜系（w/m².℃）
（3）如空氣進(jìn)口溫度不變，流量增到36m³/hr（進(jìn)口狀態(tài)），為了維持其出口溫度仍為70℃，需要調(diào)節(jié)蒸汽壓力，問(wèn)此時(shí)蒸汽溫度應(yīng)為多少，方可滿足要求？
注：①在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，空氣的比熱變化很小，可取c_p=1.005KJ/kg℃
②空氣可視為理想氣體，操作壓力可取為760mmHg，分子量為29。

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4.問(wèn)答題 有一套管換熱器，管內(nèi)為φ54×2mm，套管為φ116×4mm的鋼管，內(nèi)管中苯被加熱，苯進(jìn)口溫度為50℃，出口溫度為80℃，流量為4000kg/h。環(huán)隙為133.3℃的飽和水蒸氣冷凝，其汽化熱為21681KJ/kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為11630w/m².k。苯在50℃~80℃之間的物性參數(shù)平均值為密度ρ=882KJ/m³，比熱c_p=1.86KJ/kg.℃，粘度μ=0.39×10^-3Ns/m²，導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.134w/m.k，管內(nèi)壁垢阻為0.000265m²/w，管壁及管外側(cè)熱阻不計(jì)。試求：
（1）加熱蒸汽消耗量；
（2）所需的傳熱面積（以內(nèi)管外表面計(jì)）。
（3）當(dāng)苯的流量增加50%，要求苯的進(jìn)出口溫度不變，加熱蒸汽的溫度應(yīng)為多少？

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5.問(wèn)答題溫度為20℃比熱為2.1KJ/kg.℃的溶劑以50000kg/h的流率流過(guò)套管換熱器內(nèi)管，被加熱至64℃，環(huán)隙內(nèi)為170℃飽和水蒸氣冷凝。換熱器內(nèi)管直徑φ108×10mm，總長(zhǎng)12m，材料為鋼，計(jì)算傳熱系數(shù)。如果將內(nèi)管改為φ152×10mm的鋼管，其他條件不變，求所需管長(zhǎng)。 (假設(shè)兩種情況下蒸汽冷凝膜系數(shù)均為1000w/m².k)液體在管內(nèi)均為湍流，不考慮污垢熱阻及熱損失。鋼的導(dǎo)熱系數(shù)λ=45w/m².℃)

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