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問答題在一列管換熱器內(nèi)，用110℃的飽和水蒸氣加熱管內(nèi)湍流流動（Re>10⁴）的空氣，空氣溫度從30℃升至45℃。若將空氣流量增加一倍，試求此時空氣的溫度，并求加熱蒸汽用量需增加為原來的幾倍。計算時可忽略壁阻，垢阻，冷蒸汽側(cè)熱阻，且可忽略因空氣出口溫度變化所引起的物性變化。

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1.問答題 在一FLB-500-65-25-4型列管冷凝器中用飽和水蒸氣預熱有機溶劑，蒸汽在殼程中冷凝為同溫度的飽和水。溶劑走管內(nèi)。已知：水蒸氣：溫度120℃，冷凝潛熱r=2236KJ/kg,冷凝傳熱膜系數(shù)：10000w/m².℃。溶劑：流量：45噸/時，入口溫度42℃，出口溫度82℃，平均溫度下的比熱2.2KJ/kg.℃。換熱器：管子總數(shù)120根，管子規(guī)格φ25×2.5mm，材料：鋼（導熱系數(shù)45w/m.℃）以管外表面積為基準的傳熱面積65m²，殼體沒保溫，殼外表面積12m²。四周環(huán)境溫度15℃，換熱器外殼至周圍環(huán)境的對流輻射綜合傳熱膜系數(shù)α₁=14.5w/m².℃。
1）忽略殼壁熱阻，估計蒸汽的冷凝量（kg/h）；
2）若兩側(cè)無污垢，試求管內(nèi)溶劑的對流傳熱膜系數(shù)；
3）若將上述四管程的換熱器改為二管程操作（管子總根數(shù)不變），并假定溶劑的流量、入口溫度、蒸汽溫度、蒸汽的冷凝膜系數(shù)均不變，溶劑物性變化可忽略，溶劑的出口溫度。（假定二管程時管內(nèi)流動為湍流狀態(tài)）

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2.問答題 某廠庫存有一臺列管式換熱器，其主要尺寸為：列管規(guī)格φ38×3,管常4m，管數(shù)127根，欲利用這臺換熱器，用水蒸氣加熱空氣.蒸汽走殼程，空氣走管程，空氣流量為6000標準m³/小時，要求自20℃加熱至100℃以上。
已知：空氣側(cè)對流傳熱系數(shù)為58w/m².℃；蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)為11000w/m².℃；污垢熱阻和管壁熱阻可以忽略不計；標準狀況下，空氣密度為1.29kg/m³，操作條件下餓比熱取1.01kJ/kg.℃；蒸汽的有關(guān)參數(shù)見下表.
1）當采用壓力為2kg/cm²（絕對）的加熱蒸汽時，試核算此臺換熱器是否能滿足要求。
2）如果用壓力為3kgf/cm²（絕對）的加熱蒸汽，利用此臺換熱器，可以將空氣自20℃加熱至多少度？蒸汽消耗量為多少kg/h。

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3.問答題 在單程列管換熱器內(nèi)，用120℃飽和蒸汽將流量為8500hkg/的氣體從20℃加熱到60℃，氣體在管內(nèi)以10m/s流動，管子為φ26×1的銅管，蒸汽冷凝膜系數(shù)為11630w/m².℃，管壁和污垢熱阻可不計，試計算：
1）基于管內(nèi)徑的傳熱面積；
2）如將氣體流量增加一倍，氣體出口溫度為多少？（氣體進口溫度和氣體物性不變）

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4.問答題 有一套管式換熱器，內(nèi)管為φ54×2mm，外管為φ116×4mm的鋼管。內(nèi)管中苯由50℃被加熱至80℃，其流量為4000kg/h。環(huán)隙中為2kgf/cm²（絕）飽和水蒸氣冷凝，蒸汽冷凝的傳熱膜系數(shù)為104w/m².k。已知苯在50~80℃之間的平均物性數(shù)據(jù)為：ρ=882kg/m³；CP=0.444千卡/千克℃；λ=0.134w/m.k；μ=0.39厘泊。管內(nèi)側(cè)垢阻R_a1=0.0004m².k/w，管內(nèi)熱阻及管外側(cè)垢阻可以忽略不計。加熱蒸汽壓強與溫度的關(guān)系如下：
試求：
1）以管內(nèi)表面積為準的傳熱系數(shù)k₁？
2）套管的有效長度；
3）采用上述套管長度，若加熱蒸汽壓增至3kgf/cm²（絕），問苯的出口溫度將是多少度？（K₁值可以近似認為不變）。

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5.問答題 有一套管式換熱器，甲流體（走管間）和乙流體（走管間）在其中逆流換熱。生產(chǎn)要求將流量為810kg/h的甲流體（CP=0.8kcal/kg.℃）從120℃冷卻至70℃，管壁的對流膜系數(shù)α₁=2000kcal/m².h.℃并可視作不變。乙流體由20℃被加熱至50℃。35℃的水的粘度為0.72Cp，已知內(nèi)管內(nèi)徑為0.0508m，乙流體的平均流速為0.15m/s，管內(nèi)壁對乙流體的對流傳熱膜系數(shù)α₂=627kcal/m².h.℃，內(nèi)管兩端壓強差為△P。
如果管壁及污垢熱阻不計，流體的物性常數(shù)及摩擦力系數(shù)均可視為常數(shù)。
求當此換熱器內(nèi)管兩端壓強差經(jīng)調(diào)節(jié)增至3△P時，完成這一傳熱過程所需的傳熱面積。

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