某液体被河水从140℃冷却至40℃，液体处理量为7000kg/h（比热为2.3kJ/（kg.K），河水进口温度为20℃，出口温度30℃，采用逆流操作。若传热系数K0=700 w.m-2.K-1，热损失不计，试求：(1)冷却水的耗用量，以m3/h表示[水的比热为4.18 kJ/（kg.K），密度1000kg.m-3] (2)现仓库有一台单程列管式换热器，内有φ19×2mm的钢管60根，管长3m，试核算该换热器可否满足上述工艺要求？
【解】 Q=mh1×Cp1(T1-T)=7000×2.3×(140-40)=1.61×106kJ.h-1
Q=m h2C p2 (t-t)
m h2=Q/C p2(t-t)=1.61×106/[4.18×(30-20)] =3.852×10kg.h-1
V h=3.852×104/103=38.52m3.h-1
Ao=πdoln=π×19×10×3×60=10.74m2
△t=(△t1-△t2)/ln(△t1/△t2)=(110-20)/ln(110/20)=52.7℃
Ao'=Q/(Ko×△tm)=1.16×106×103/(3600×700×52.7)=8.73m
∵Ao > Ao'
∴此换热器可满足工艺要求

1. 有一内管为φ180×10mm的套管换热器，将流量为8000kg/h的某液态有机物从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/（kg.K）, 套管环隙走冷却水, 其进出口温度分别为40℃和50℃, 平均比热为4.174kJ./（kgK）, 基于传热外面积的总传热系数K=1000w/（m.K）, 且保持不变.设热损失可以忽略。试求:（1）冷却水用量；（2）计算两流体分别为逆流和并流下的平均温差及管长。
【解】 冷却水用量：
Whｃph（T1－T2）＝Wcｃpc（t1－t2）
7000×2.38×（100－60）＝Wc×4.174×（50－40）
∴Wc＝15964kg.h-1
Δt逆＝（50－20）/ｌn（50/20）＝32.75
Δt并＝（60－10）/ｌn（60/10）＝27.9
Q＝KAΔtm Q＝166600kJ.h-1
A逆＝166600×103/（2000×32.75×3600）＝0.7m2
πｄ0ｌ＝0.7× 3.14×0.18×ｌ＝0.75
∴ｌ＝1.25 m
A并＝166600×103/（2000×27.9×3600） ＝0.83m2
3.14×0.18×ｌ＝0.83
∴ｌ＝1.46 m
2. 有一根换热管，用100℃的饱和水蒸汽冷凝管内的冷水进出口温度是20℃和80℃，使用一段时间后，由于管壁结垢，热阻增大，使得冷水出口温度降为70℃，这时的传热系数下降了百分之几? 设冷水的流量及进口温度均不变。
【解】 K=Q1/(A .Δtm1)
K=Q2/(A .Δtm2)
K/K=Q.Δtm1/(Q.Δtm2)
=GCp(70-20)Δtm1/(GCp(80-20)Δt tm2)
=50Δtm1/(60×Δt tm2)
而Δtm1=43.28℃, Δtm2=51℃
K2/K1=50×43.28/(60×51)=0.71
传热系数下降： (k1-K2)/K1=29%
3. 硫酸工业生产中用氧化后的高温SO3混合气预热原料气（SO2及空气混合物）, 已知：列管换热器的传热面积为180 m2, 原料气入口温度t1＝300℃, 出口温度 t2=430 ℃. SO混合气入口温度T1=560 ℃, 两种流体的流量均为10000kg/h, 热损失为原料气所得热量的6％, 设两种气体的比热均可取为1.05kJ/kg,，（两流体近似作为逆流处理）, 求： 1．SO3混合气的出口温度T2； 2．传热系数K〔w.m-2.K-1〕。
【解】 10000×1.05×（560－T2）
＝10000×1.05×（430－300）×1.06
得 T＝422.2℃
4. 在φ120×5mm的蒸汽管外计划包一层保温材料, 该保温材料导热系数为0.07w/（m.K）。设蒸汽管的内壁温度为110℃, 管壁导热系数为45w/（m.K）。要求保温层外壁温度不超过20℃, 每米蒸汽管的热损失控制在30w以下, 试计算保温层至少有多厚。
【解】 按多层圆筒导热
ｑ1＝（t1－t3）/[ｌｎ（ｒ2/ｒ1）/（2π
λ1）＋ｌｎ（ｒ3/ｒ2）/（2πλ2）]
将ｒ2＝0.06m,ｒ1＝0.055m，ｒ3＝0.06＋δ
λ2＝0.07w/(m·K),λ1＝45w/(m·K)，ｑ1＝60w/m
t1＝110℃,t3＝20℃代入上式
600=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ3/0.06)/(2π×0.07))
=90/(0.00031+(lnｒ3+2.813)/0.4398)
解得 ｒ3＝0.116m,
δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm
（不计管壁热阻）
5. 某一单管程单壳程列管换热器, 列管规格为φ25×2.5mm,管长3m,管数250 根, 管程走热气, 流量5000kg/h, 平均比热3.04kJ/（kg.K），进口温度500℃；壳程走冷气, 流量4000 kg/h, 平均比热3.14kJ/（kg.K）,进口温度30℃。逆流操作时, 测得热气体的出口温度为200℃, 求总传热系数K(w.m-2.K-1)。
【解】 ms1·Cp1(T1-T2)=ms2·Cp2(t2-t1)=Q
t2=5000×3.04×(500-200)/(4000×3.14)+30=393℃
Q=5000/3600×3.04×103(500-200)=1.26×106w
A=nπdl=250×π×0.025×2=39m2
△tm=[(500-393)+(200-30)]/2=139℃
K=Q/(A△tm)=1.26×106/(39×139)=230.4w.m-2.K-1


6. 用单程管壳式换热器进行溶剂和某水溶液间的换热， 其传热面积为8m2。流量为3600kg/h, 比热为1.88kJ/（kg.K）的苯由80℃冷却至50℃, 水溶液由20℃被加热到30℃。（忽略热损失）求传热系数K 。
【解】（1）由 Q=K.A△tm式 求 K
其中: Q=m1.Cp1(T1-T2)=3600/3600×1.88×103(80-50)=56400ｗ
Δtm＝（Δt1－Δt2）/ｌｎ（Δt1/Δt2）
＝[（80－30）－（50－20）]/ｌn[(80-30)/(50-20)]
＝39.2℃
∴ 56400=K×9×39.2
得 K=160.5 w.m-2.K-1
7. 在一列管换热器内, 用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的簿壁列管内作湍流流动, 由50℃冷却到 -5℃, 液氨侧的对流传热系数为1880 w/m-2.K-1, 空气侧的对流传热系数为：46.4 w.m-2.K-1。忽略管壁和污垢的热阻。求: (1)平均温度差; (2)总传热系数。
【解】 1）Δtm ＝[(40-(-15))-[-5-(-15)]/ｌｎ(55/10)＝26.4℃
2）1/K＝1/46.4 + 1/1880 K≈45.4 w.m-2.K-1
8. 某厂一平壁炉的耐火砖厚度为0.211m, 炉墙导热系数λ＝1.038w/（m.K）。其外用导热系数为0.07w/（m.K）的绝热材料保温。炉内壁温度为1000℃, 绝热层外壁温度为48℃, 如允许最大热损失量为950w.m-2。求:（1）绝热层的厚度; （2）耐火砖与绝热层的分界处温度。
【解】 （1）ｑ/A＝（T1－T3）/（ｂ1/λ1＋ｂ2/λ2）
＝（990－48）/（0.211/1.038＋ｂ/0.07）＝950
得：b2＝0.055m
（2）ｑ/A＝（T1－T2）/（ｂ1/λ1）
＝（990－T2）/（0.211/1.038）＝950
得：T＝795℃
9. 某一列管换热器由规格为φ25×2.5mm长为1m的26根钢管组成。用120℃饱和水蒸汽加热某冷液体,该液体走管内, 进口温度为25℃, 比热为1.76kJ/（kg.K）, 流量为18600kg/h。管外蒸汽的冷凝传热系数为1.1×104w.m-2.K-1, 管内对流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。求冷液体的出口温度。（设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计）
【解】据题意 Rsi ≈Rso≈0 b/λ≈0
do/(αidi )＝6/α0
∴ Ko ＝1/（1/α0 +ｄo /(αi ｄi )）＝1/（1/α0+6/α0 ）
＝1.1×10/7＝1571.43 w.m-2.K-1
A0 ＝ｎπｄ01＝26×3.14×0.025×2＝4.082 m
T1 ＝120℃→T2 ＝120℃（T1＝T2=T）
t1 ＝25℃ →t2 ＝?℃
Q＝ｗc CP C（t2 －t1 ） ＝K0A0（T -t1 -T +t 2 ）/ｌｎ（(T - t1 )/(T -t2 )）
18600/3600×1760) (t2 -t1 )＝1571.43×4.082(t2 -t1)/ｌｎ（(T - t1 )/(T - t2 )）
ｌｎ（(T-t1 ) /(T-t2 )）＝1571.43×4.082×3600/(18 600×1760)＝0.7054
∴ （T-t1 ）/（T-t2 ）＝2.025
120-25＝2.025(120-t2 )∴ t2 ＝120- 95/2.025＝73.08℃
10. 有一个套管换热器，外管为φ84×4mm, 内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为 50m。用 120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。 蒸汽冷凝潜热为2205kJ/kg。 已知油的流量为7200 kg/h, 密度为810kg.m-3, 比热为 2.2 kJ/（kg.K）, 进口温度为30℃, 出口温度为80℃。试求：(1)蒸汽用量；(不计热损失) (2)传热系数。
【解】（1） 蒸汽用量 Q放＝W.ｒ＝2205×w.kJ.h
Q吸＝W'. Cp (t出－t入)
＝7200×2.2×（80－30）＝7.92×105 kJ.h-1
Q放＝Q吸
∴ ｗ＝7.92×105/2205≈359.2kg.h-1
（2） 传热系数的计算 由Q＝KAΔtm
Δtm ＝（(120-30)- (120-80)）/ln（(120-30)/(120-80)）
＝50/ln（90/40）＝61.66℃
∴ Ki＝Q/AiΔtm
＝7.92×10/[60×π×(50/1000)×61.66]
≈1363 kJ.h-1.m-2.K-1


＝378.8 (w.m-2.K-1)
11. 在换热器中流量为2000kg/h的热水将流量为3000 kg/h的冷水加热, 热水进口温度T1＝85℃, 冷水进口温度t1＝15℃, 如要求将冷水加热到t2＝40℃, 求采用并流和逆流时的平均温度差。（冷、热水的平均比热近似相等）。
【解】 G1C（T1－T2）＝GC（t2－t1）
2000（85－T2）＝3000（40－15）
得T＝47.5℃
并流时 85℃→47.5℃
15℃→35℃
________________
70 12.5
Δt＝（70－12.5）/（ｌｎ70/12.50）＝33.4℃
逆流时 85℃→47.5℃
35℃←15℃
________________
50 32．5
Δt＝（50＋32.50）/2＝41.25℃
12. 60m3/h的空气在套管换热器的内管被加热到323K，内管规格为φ57×3.5mm，试求管壁对空气的对流给热系数。已知：空气在定性温度t=323K时，物性数据如下： μ=1.96×10-5Pa.s, λ=2.826×10-2 w/（m.K）, Cp=1.017× kJ/（kg.K）
【解】 α=0.023(λ/d)(dUp/μ) (Cpμ/λ)
U=Vs/A=8.49 m.S-1
ρ=W/V=PM/RT=2.19 kg.m-3
α=0.023×(2.826×10-2/(0.05)×
[0.05×8.49×2.19/1.96×10-5]0.8×
[1.017×103×1.96×10-5/2.826×10-2]0.4
=62.27 w.m-2.K-1
13. 在列管换热器中, 把氢氧化钠溶液从70℃冷却到35℃, 氢氧化钠走管内, 流量为2.22kg/s, 比热为3770J/（kg.K）, 氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930 w.m-2.K-1。现用15℃的水作为冷却剂, 水走管外, 逆流操作，流量为1.67kg/s, 比热为4180J/（kg.K）, 管壁对水的传热系数为1000 w.m-2.K-1, (管壁热阻及垢阻略计，热损失为零，可近似按平壁处理)，求冷却剂出口温度及所需传热面积。
【解】 Q＝G1 Cp1(T1 -T2 )=2.22.11×3770×(70-35)=292929ｗ
忽略热损失,则 Q＝G2 Cp2 (t2 -t1 )
即292929=1.67×4180(t2 -15)
得 t2 =57℃
∵ Δt1 /Δt2 ＜2
∴ Δtm ＝（13＋20）/2＝16.5℃
∵ 为薄壁园筒,∴按平壁近似计算
K＝α1 α2 /(α1 +α2 )=930×1000/(930+1000)
=481.9 w.m-2.K-1
∴ A＝Q/KΔtm ＝292929/(481.9×16.5)=36.8m2
14. 一套管式油冷却器里，热油在φ25×2.5 mm的金属管内流动，流量216kg/h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃，流量216kg/h。 油侧给热系数为1.5 k w.m-2.K-1，水侧给热系数为3.5 k w.m-2.K-1。油的比热为2.0 kJ/（kg.K），试求逆流换热时所需管长。已知水的比热为1.0 kcal/（kg.K），（忽略管壁及垢层热阻）
【解】 216×2×(150-80)=216×4.187(t-20)
t=53.4℃
q=(216/3600)×2000×(150-80)=8400 w
Δtm=(96.6-60)/ln(96.6-60)=76.85℃
1/K=(1/1500)+(1/3500), K=1050 w.m-2.K-1 A=q/(k.Δtm)=πd l
l=8400/(1050×76.85×π×0.0225)=1.47m
15. 在列管式换热器中用水冷却空气, 水和空气逆流流动，水和空气的进口温度分别为20℃及110℃, 在换热器使用的初期, 冷却水及空气的出口温度分别为45℃及40℃, 使用一年后, 由于污垢热阻的影响, 在冷热流体的流量及进口温度不变的情况下, 冷却水出口温度降至38℃。（热损失可以忽略不计）求(1)空气出口温度变为多少? (2)总传热系数为原来的多少倍?
【解】（1）初期 m1 Cp1(110-40)= m2Cp2(45-20)= K AΔtm
一年后 m1 Cp1 (110-T2' )= m2Cp2 (38-20)= K'AΔtm '
(110-T2 ' )/(110-40) =(38-20)/(45-20)
解得 T2 ' =59.6℃
（2）Δtm ＝（(110-45)-(40-20)）/ln(65/20)= 38.2℃


Δtm ' ＝（(110-38)-(59.6-20)）/ln(72/39.6)=54.2℃
(38-20)/(45-20)=(K' /K)×(54.2/38.2)
解得 K'/K＝0.507
16. 一釜式反应器在100℃恒温反应，用蛇管冷却器取走反应热，使其温度恒定。蛇管换热面积为A时，冷却水进口温度为20℃，出口温度80℃。假定冷水流量及进水温度不变，而得蛇管面积增大一倍，此时水的出口温度为多少?（假设传热系数不变）
【解】Q1=KA1Δtm1=GCp(80-20)
KA1 [(100-20)-(100-80)]/ln(80/20)=GCp(80-20)
KA1/(GCp)=ln(80/20)------(1)
Q=K.2A1Δtm2=GCp(t2-20)
2KA1 [(100-20)-(100-t2)]/ln[80/(100-t2)]=GCp(t2-20)
2KA1/GCp=ln[80/(100-t2)]-------(2)
(2)/(1)得: 2ln(80/20)=ln[80/(100-t2)]
t=95℃
17. 100℃ 的水蒸汽被冷却水冷凝，冷凝潜热为2258.4kJ/kg,总传热系数2039 w.m-2.K-1，换热器的传热面积为25.5m2, 15℃的冷却水以2.25×105kg/h的流量在管内流过, 设总传热温差可以用算术平均值计算,求水蒸汽冷凝量kg/h?
【解】 Q=Gc·Cpc(t2-t1)=KA△tm,
△tm=[(100-15)+(100-t2)]/2=(185-t2)/2
Q=2.25×105×4.18×103×(t2-15)/3600
=2039×12.75×(185-t2)/2
t2=23.1℃
Q=2039×12.75×(185-23)/2=2105kw
D=2105×3600/2258.4=3355kg.h-1
18. 某液体被河水从140℃冷却至40℃，液体处理量为7000kg/h（比热为2.3kJ/（kg.K），河水进口温度为20℃，出口温度30℃，采用逆流操作。若传热系数K0=700 w.m-2.K-1，热损失不计，试求：(1)冷却水的耗用量，以m3/h表示[水的比热为4.18 kJ/（kg.K），密度1000kg.m-3] (2)现仓库有一台单程列管式换热器，内有φ19×2mm的钢管60根，管长3m，试核算该换热器可否满足上述工艺要求？
【解】 Q=mh1×Cp1(T1-T)=7000×2.3×(140-40)=1.61×106kJ.h-1
Q=m h2C p2 (t-t)
m h2=Q/C p2(t-t)=1.61×106/[4.18×(30-20)] =3.852×10kg.h-1
V h=3.852×104/103=38.52m3.h-1
Ao=πdoln=π×19×10×3×60=10.74m2
△t=(△t1-△t2)/ln(△t1/△t2)=(110-20)/ln(110/20)=52.7℃
Ao'=Q/(Ko×△tm)=1.16×106×103/(3600×700×52.7)=8.73m
∵Ao > Ao'
∴此换热器可满足工艺要求
19. 为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数,测得实验数据如下：冷却器传热面积A＝9m2,甲苯的流量为2000kg/h, 由80℃冷却到40℃, 甲苯的平均比热为1.84 kJ/（kg.K）。冷却水从20℃升高到30℃, 两流体呈逆流流动, 求所测得的传热系数K为多少? 若水的比热为4.18 kJ/（kg.K）, 求水的流量。
【解】热负荷 Q＝ｗhｃP h（T1－T2）
＝2000/3600×1.84（80－40）
＝40.9 ｋｗ
Δt： 80→40
30←20
________________
50 20
Δt＝（50－20）/ｌｎ（50/20）＝32.7℃
K＝Q/（Aδtm）
＝40.9×10/（7×32.7）
＝178 ｗ.m-2.K-1
Q＝ｗCｃP C（t2－t1）
ｗ＝Q/[ｃP C（t2－t1）]
＝40.9/[4.18（30－20）]
＝0.978 kg.s-1
＝3522 kg.h-1
20. 有一逆流热交换器，将1.5 kg/s的苯从77℃冷却至27℃，苯的平均比热Cp为1.88 kJ/（kg.K）。冷却水的进、出口温度分别为25℃和47℃。换热器采用φ25×2.5 mm的钢管，水在管内，苯在管外，水和苯的传热分系数分别为α1＝850 w.m-2.K-1和α2＝1700 w.m-2.K-1。钢的导热系数λ＝49w/（m.K）。若忽略污垢的热阻，试求冷却水消耗量及管子的总长度。


解】 q=CpG(t2－t1)=117.5 KJ/S
W=117.5/[4.187×(47-25)]=1.276 kg.S-1
Δt=[(77-47)-(27-25)]/[ln(30/2)]=10.34 ℃
1/K=1/α1+1/α2+δ/λ
K=550.7 w.m-2.K-1
A=q/K.Δt=20.635 m2
L=A/πdm=292.1 m
21. 在厚度为240mm的砖墙内抹上10mm厚的砂浆，砖的导热系数为0.6W/（m.K）,砂浆的导热系数为0.4W/（m.K）。若内外表面温度差保持为30K，求通过单位面积墙面的热流量。
【解】此题是通过双层平壁的传热，设传热面积为1m2，则有：
W
22. 燃烧炉的壁由一层耐火砖与一层普通砖组成，两层厚度均为100mm，其导热系数为1.163W/（m•K）及0.5815 W/（m•K）。当操作达到稳定后，测得炉内外表面的温度为700℃和130℃。为了减少热损失，在炉壁外表面增加一层导热系数为0.07 W/（m•K）的氧化镁，测得稳定时的内外壁面温度为740℃和90℃，而热损失减少了2/3。求氧化镁层的厚度。
【解】开始是通过双层平壁的导热，设导热面积为，其传热，为：
增加氧化镁，成为三层平面壁的导热，因热损失减少了2/3，故传热量为：
=R=0.6250.071=0.044m=44mm
23. Ф170×5的蒸气管外包扎两层绝热材料，第一层厚25mm，第二层厚40mm，两层的导热系数分别为0.08 W/（m·K）和0.04 W/（m·K），蒸气管导热系数为58.15 W/（m·K）。若管内壁为300℃，绝热材料外表面为50℃。试求每米管长热损失。
【解】此为三层圆筒壁的稳定热传导，依题意：
,可用算术平均值求每米管长的平均面积
=2π1=0.518m
同理可求：Am =0.612 m Am=0.816m
Q =
24. Ф50×3的钢管外包扎两层绝热材料，内、外厚度分别为25mm和40mm，导热系数分别为0.08 W/（m·K）及0.04 W/（m·K）。若内层内表面及外层外表面的温度分别为275℃及57℃，求每米管长热损失及两绝热层界面之间的温度。
【解】由于是稳定热传导，故每米管长的热损失可用两层绝热材料的传热量计算。已知：r1=0.025m,r2=0.050m,r3=0.090m
Am=2π1=0.2355m
Am=2π1=0.4396 m
Q=
设界面温度为t,则有：
解出：t=194.7
25. 水以1m/s的速度在Ф48×3.5的管内流动。水进管的温度为20℃，出管温度为80℃。求管壁对水的传热分系数。
【解】先求定性温度，
水在50时的物性数据为：
管壁对水的传热分系数为
26. 水在套管热交换器的内管流动，流量为700kg/h,进口温度为20℃，出口温度为50℃。乙醇在套管环隙流过，进口温度为78℃，出口温度为30℃。该条件下乙醇的导热系数为0.15 W/（m·K），密度为752kg/m3,粘度为0.61×10-3N·s/m2,平均比热为2.8kJ/(kg·K).若热交换器的内管及外管尺寸分别为Ф20×2.5及Ф30×2.5，试求水及乙醇的传热分系数。设热损失为零。
【解】⑴先求水的传热分系数
水的定性温度
35时水的物性数据需用内插法计算，以密度计算为例，水在30时的密度为995.7，40时密度为992.2，故在35时密度为：
同样计算的：
⑵求乙醇的传热分系数
乙醇的质量流量w可由热量衡算求出：
流道尺寸需用传热当量直径de’计算
27. 用冷凝器将热流体从80℃冷却至40℃，热流体流量为0.54kg/s，平均比热为1.38 kJ/(kg·K)，冷却水温度由30℃升至45℃。试求冷却器的热负荷及冷却水用量，不计热损失。


【解】冷却器的热负荷可由热流体放热量计算：
冷却水用量可由热量衡算计算：
=
28. 苯在套管式冷却器内管内流动，流量为2000kg/h，温度从74℃降至45℃。冷却水在套管环隙内逆流流动，温度从25℃升至40℃。冷却器传热面积为2m2,该条件下苯的平均比热为1.82 kJ/(kg·K)。试求传热总系数K。
【解】求传热系数K,需用传热基本方程,传热速率可由热量衡算计算：
29. 石油厂常利用渣油废热来加热原油。若渣油初温为300℃，终温为200℃；原油初温为25℃，终温为175℃。试分别计算并流和逆流时的平均温度差，并讨论计算结果。
【解】⑴两流体作并流流动
渣油
原油
=275 t=25
⑵两流体作逆流流动
渣油
原油
t=125 t=175
由计算结果可知，当两流体的进、出口温度是确定值时。逆流流动时的平均温度差比并流大。
30. 反映器中有一个冷凝蛇管，内通冷却水。冷却水进、出口温度分别为280K及320K，反应器内液体温度为360K。若将蛇管长度增加一倍，设传热总系数不变，出口水温将为多少？
【解】蛇管未加长时，有下列关系：
(1)
蛇管加长后，设出口水温位t,则有
(2)
（A）/(B)得
(3)
而
代入（C）式得：
解出 t=340K
31. 水以2m/s的速度在直径25mm、长2.5m的管内流过。若管壁温度为320K，水的进、出口温度分别为293K及295K，求传热总系数K。
【解】水的体积流量为
水的传热量为
32. 换热器由n根长为3m的Ф25×2.5的钢管组成。要求将流量为1.25kg/s的苯从350K冷凝到300K，290K的水在在管内与苯逆流流动。已知水侧和苯侧的传热分系数分别为0.85和1.70kW/(m2·K),污垢热阻可忽略。若维持水出口温度不超过320K,试求所需的管数n。取苯的比热为1.9 kJ/(kg·K)，管壁的导热系数为45W/（m·K）。
【解】管数n可由传热面积A计算，而A又需由传热速率方程求
基于管外表面积的传热总系数为
33. 350K的有机物蒸气在Ф19×2的管束外冷凝。管内通水，其流速为0.6m/s，流量为5kg/s，进口温度为290K。若蒸气侧和水侧的传热分系数分别为1.7和3.2 kW/(m2·K)，每管需冷凝的有机物蒸气量为0.025 kg/s，求水的出口温度及基于管外经所需的管长。
已知有机蒸气的冷凝潜热为330kJ/kg，水的比热为4.18 kJ/(kg·K)，污垢及管壁热阻可忽略。
【解】先求管束的管数n,水的体积流量V为
所需流道截面积S为
则管束的管数为
总传热量为
由热量衡算可求水出口温度t
34. 在逆流操作的冷凝器中，用15℃的水使绝对压强为11.9个大气压、温度为95℃的过热氨气冷却并冷凝，氨气的流量为200kg/h，液氨在30℃的冷凝温度下排出。若水出口温度为26.6℃，不计热损失，试求冷却水用量及两流体间的平均温度差。已知：该条件下氨气的平均比热为2.77 kJ/(kg·K)，氨气的冷凝潜热为1144 kJ/kg。
【解】可分为冷却和冷凝两段计算，在冷却段，氨气由95℃降温至30℃，过热氨气放热量为Q1
在冷凝段，氨气在30液化，其放热量为Q2
水吸收热量为Q=Q+Q=73556W
故冷却水用量w为
两流体间的平均温度差也需分段计算，在冷却段，冷却水升温为
故在冷却段和冷凝段交界处水的温度为
26.6-1.6=25
冷却段的传热平均温度差为：
冷凝段的传热平均温度差为：
35. 在一米长的冷却器内用水并流冷却热油。水的进、出口温度分别为285K及310K，油的进、出口温度分别为420K及370K。若加长冷却器使出口油温下降20K，问冷却器的长度应为多少？设油和水的流量、进口温度及冷却器的其他尺寸保持不变。
【解】先求未加长的情况，由热量衡算：
并流时
冷却器长1m，故传热面积为
冷却器加长后，油出口温度降为350K，由于传热面积增加，故冷却水出口温度增加，设水的出口温度为t1:
设冷却器长度为Lm,则