（b） 提高加热蒸气压强（温度）
T??30535.7?2.036?3600 ln??0.3444
T??604000?1.5?1.9?1000 解得 T??133?C
8 一废热锅炉，由?25×2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227℃，管内走合成转化
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气，温度由575℃下降到472℃。已知转化气一侧?i=300W/m·K，水侧?o=10000W/m·K，钢的导热系数为45W/m·K，若忽略污垢热阻，试求： (1)以内壁面为基准的总传热系数Ki;
2
(2)单位面积上的热负荷q(W/m); (3)管内壁温度TW及管外壁温度Ti;
(4)试以计算结果说明为什么废热锅炉中转化气温度高达500℃左右仍可使用钢管做换热管。 解：（1）Ki
d11bdi???iKi?i?dm?0d0?10.002?0.0210.021??30045?0.02310000?0.025
所以
Ki?289.2W/m2?K
（2）q
Q?KiSi?tm q?Ki?tm?289.2?(575?227)?(472?227)?289.2?293.5
575?227ln472?2272 ?84880.2W/m?84.9kW/m （3）管内
TW 及 管外壁温度Ti
2575?472?TWT?TiTi?2272 因为 ?W?1b1?iSi?Sm?0S0575?472?TWT?TiT?2272 ?W?i10.0021300?2145?2310000?25由上述方程可解出 TW?237.8?C， Ti?234.2?C
（4）由计算结果可知，钢管的内外壁温度接近水侧沸腾的温度，即接近于热阻小的一侧流
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体的温度。尽管废热锅炉中转化气温度高达500℃左右，而钢管的温度小于238℃，故仍可在此高温下使用钢管做换热管。
9 水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为350K，水的进出口温度分别为290K及295K，若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？
?=？ 解：求 u?=2， t2u 以知 tw?350K， t1?290K， t2?295K， 水湍流流动，需对水侧作
?。一般情况，水的进出口温差小于10℃，那么温度对物性参数影响较小，热量恒算可求t2因此可以认为水的物性参数保持不变。
由题意知，
流速改变前：Q?WcCpc(t2?t1)?WcCpc(295?290)??S?tm （1）
??t1)?2WcCpc(t2??290)???S?tm? （2） 流速改变后：Q??2WcCpc(t2 流速改变前 流速改变后
350K 350K 350K 350K
? 290K 295K 290K t2则 ?tm?(350?290)?(350?295)?57.5?C
2?)410?t2?(350?290)?(350?t2 ?22?? ?tm又 ??0.023因物性参数不变，则：
?diu?0.8Cp?0.4()() （3） di????u?0.8?()?20.8?1.74 （4） ?u5???290)2(t257.5 ?410?t21.74?2（1）/（2），并将各参数带入，可得：
??294.4K t2
10 现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K降到370K，水进口温度为285K，出口温度为310K。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变），求油及水的出口温度。
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解： 420K 370K ?tm? 310K 285K 对体系进行热量恒算，
(420?301)?(370?285)?97.5
2 WoCpo(420?370)?WwCpw(310?285)?KS?tm 所以， Wo?KS?tmKS97.5KS???1.95 （1）
Cpo(420?370)Cpo50Cpo Ww?KS97.5KS??3.9 （2） Cpw(310?285)Cpw冷却器长度增加一倍后，
420K T2 t2 285K
??假设： ?tm???t2?135?T2?t2?t1 ?22? 则 WoCpo(420?T2)?WwCpw(t2?285)?2KS?tm所以， Wo??2KS?tmKS(135?T2?t2)?? （3）
Cpo(420?T2)Cpo(420?t2)?2KS?tmKS(350?T2?t2)?? Ww? （4）
Cpw(t2?285)Cpw(t2?285)（1）=（3） 1.95=
(135?T2?t2) （5）
420?T2（2）=（4） 3.9=
(135?T2?t2) （6）
t2?285解（5）和（6）方程，得： T2 =341.74K t2 =324.13K
??420?324.13?95.87 ?t2??341.74?285?56.74 ?t1?用算术平均值合适。 ??t2?<2， 则?tm ?t1
11某工厂有一台列管式换热器，每小时将一定量的气体从80℃冷到60℃，冷却水温度由20℃升到30℃，气体在管内流过，冷却水在管外与气体成逆流。经核算，该换热器的传热系数
K?40w/(m2??C)，现生产需要气体出口温度更低，有人提出将一结构及大小与已用一台
完全一样的换热器并联使用，气体量与原一台时相同，只是分成相等的两股送入，冷却水进出每个换热器的温度仍与原来的一样。试计算：（1）此时气体的出口温度为多少？（2）两
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台换热器应如何安排才能把气体冷却到更低的温度？
设：气体处理量与冷却水进出口温度都不变，忽略管壁与冷却水热阻，气体温度改变引起的物性改变也忽略不计。
解：一台换热器情况：
?t(T1?t2)?(T2?t1)(80?30)?m?2?(60?20)2?45
所以 Q?KS?tm?40?S?45?1800S
又因 WgCpg(T1?T2)?WgCpg(80?60)?20WgCpg 气体放出的热量与冷却水得到的热量相等，所以： 1800S?20WgCpg 即
SWC?1 （1）
gpg90（1）两台相同换热器并联使用
?t?(T1?t2)?(T2??t1)(80?30)?(T2??20)30?T2m?2?2??2 Wg??0.5Wg
由于管间为水，管内为气体， ?w???g 故有 K??g 气膜控制 又 ?.8g?AW0g?K?40
??0.8g?A(Wg/2)?K?
所以 KK??AW0.8gA(W?1(0.5)0.8?40K? g/2)0.8故 K??40?(0.5)0.8?23
Q??K?S??t??23?2S?30?T2?m2?23S(30?T2?)?WgCpg(80?T2?) SW?80?T2?23(30?T （2）
gCpg2?)联立（1）式和（2）式解得： T2??57.6?C （2）两台相同换热器串联使用时
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??? ?tm(T1?t2)?(T2???t1)(80?30)?(T2???20)30?T2?? ??222 K???K?40
???40?2S? Q???K??S???tm30?T2???40S(30?T2??)?WgCpg(80?T2??) 2
80?T2??S? （3）
WgCpg40(30?T2??)联立（1）式和（3）式解得： T2???46.15?C
因此两台串联使用可使气体出口温度降低到更低。
3
12 某车间需要安装一台换热器，将流量为30m/h、浓度为10%的NaOH水溶液由20℃预热到60。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为φ25×2mm；长度为3m；总管数72根。试问库存的换热器能否满足传热任务？ 操作条件下，NaOH溶液的物性参数为
??1100kg/m3;??0.58w/m??C;Cp?3.77kJ/kg??C;??1.5mPa?s;蒸汽冷凝膜系数?2?1?10w/m??C42
钢的导热系数??46.5w/m??C 污垢热阻总和
?R?0.0003m2??C/w
解：对库存换热器进行传热能力核算 Q?KoSo?tm
其中 So?n?do(L?0.1)?72?3.14?0..025?(3?0.1)?16.4 ?tm?（T?t1)?(T?t2)t?t60?20?21??85.4?C
T?t1T?t1127?20lnlnln127?60T?t2T?t2蒸汽冷凝宜走壳程，NaOH水溶液走管程。 求管内NaOH水溶液一侧的?1 u?30?0.67m/s 23600?0.785?0.021?72/2 25
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