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問(wèn)答題在套管換熱器中用120℃的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，比熱容為1.9kJ/（kg·℃），溫度從30℃升至60℃。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1×10⁴W/（m²·℃），換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為4×10^－4m²·℃/W，忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為φ54×2mm的鋼管，有效長(zhǎng)度為12m。試求：當(dāng)苯的流量增加50%、但其他條件維持不變時(shí)，苯的出口溫度為若干？

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根據(jù)上題數(shù)據(jù)：

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1.問(wèn)答題在套管換熱器中用120℃的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，比熱容為1.9kJ/（kg·℃），溫度從30℃升至60℃。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1×10⁴W/（m²·℃），換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為4×10^－4m²·℃/W，忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為φ54×2mm的鋼管，有效長(zhǎng)度為12m。試求：管內(nèi)苯的對(duì)流傳熱系數(shù)α_i

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2.問(wèn)答題在套管換熱器中用120℃的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，比熱容為1.9kJ/（kg·℃），溫度從30℃升至60℃。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1×10⁴W/（m²·℃），換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為4×10^－4m²·℃/W，忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為φ54×2mm的鋼管，有效長(zhǎng)度為12m。試求：飽和蒸汽流量（其冷凝潛熱為2204kJ/kg）；

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3.問(wèn)答題流量為2000kg/h的某氣體在列管式換熱器的管程流過(guò)，溫度由150℃降至80℃；殼程冷卻用水，進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為65℃，與氣體作逆流流動(dòng)，兩者均處于湍流。已知?dú)怏w側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于冷卻水側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)，管壁熱阻、污垢熱阻和熱損失均可忽略不計(jì)，氣體平均比熱為1.02kJ/kg·℃，水的比熱為4.17kJ/kg·℃，不計(jì)溫度變化對(duì)比熱的影響，試求：如冷卻水進(jìn)口溫度上升為20℃，仍用原設(shè)備達(dá)到相同的氣體冷卻程度，此時(shí)對(duì)數(shù)平均溫差為多少？此時(shí)的出口水溫將為多少？此時(shí)的冷卻水用量為多少？

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4.問(wèn)答題有一換熱器，管內(nèi)通90℃的熱流體，膜系數(shù)α1為1100w/m²*℃，管外有某種液體沸騰，沸點(diǎn)為50℃，膜系數(shù)α2為5800w/m²*℃。試求以下兩種情況下的壁溫：管壁清潔無(wú)垢和外側(cè)有污垢產(chǎn)生；污垢熱阻為0.005m²*℃/w。

參考答案：忽略管壁熱阻，并假設(shè)壁溫為T_w
當(dāng)壁很薄時(shí)，根據(jù)壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱方程式可得：
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5.問(wèn)答題有一蒸汽加熱器，熱方：為飽和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：為生垢液體升溫，t1=20℃，t2=60℃。在操作中，若要求改為維持該加熱器的熱負(fù)荷不變。問(wèn)：隨著污垢的增加，調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度和生垢液體的流量，是否都能達(dá)到要求？簡(jiǎn)述理由（定性分析）。注：冷方流型為湍流、面積基準(zhǔn)和物性變化可不考慮以及清洗后的垢阻為零。

參考答案：在操作中，調(diào)節(jié)生垢液體流量，企圖減少垢層厚度來(lái)增加換熱量，是不能滿足的，因?yàn)樯敢后w以為湍流，再增加流量時(shí)，所增加的換熱...

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