如何计算热交换器的换热量？

1.一热交换器的热端温差为冷端温差的两倍，如果两种流体都没有相态的变化，流体的对流换热系数和比热不随温度变化，求从热端量起传热面占多少份额时，可以传递总热量的一半。

2.一管壳式热交换器，蒸汽在管外冷凝，其冷凝温度为266℃，另一种流体在管内走双程，从187℃加热到255℃，试求在第一程出口处流体已被加热到多少度？

3.某一错流式热交换器中（两流体各自均无横向混合的一次错流），以排出的热气体将2.5kg/s的水从35℃加热到85℃，热气体的比热为1.09kJ/（kg·℃），进入热交换器的温度为200℃，离开时的温度为93℃，若该热交换器的传热系数为180W/（m2·℃），试求其传热面积和平均温差。

若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。

4.某汽车空调设备上冷凝器的设计参数为：当汽车在35℃的环境里以64km/h速度运行时，能从氟利昂12中带走17500W的热量。在这种状态下氟利昂12的温度为65℃。假定空气横向流过的温升为5℃，此时所用的翅管冷凝器的传热系数为40W/（m2·℃）。如果传热系数随速度的0.7次方变化，空气的质量流量与速度成正比变化，且令氟利昂12的温度始终维持在65℃，试求汽车在32km/h的速度开行时，传热量降低的百分比。

5.一逆流式管壳热交换器，采用将油从100℃冷却到65℃的方法把水从25℃加热到50℃，此热交换器是按传热量20kW、传热系数340W/（m2·℃）的条件设计的，试计算其传热面积F1。

假设上面所说的油相当的脏，以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004m2·℃/W，这时传热面积F2应为多少？若传热面积仍为F1，流体进口温度不变，试问当选用一污垢热阻后，传热量会减小多少？

6.在热交换器中，重油从300℃冷却到200℃，而石油则从25℃被加热到175℃，在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，试求：

（1）作顺流布置和逆流布置时，逆流时所需传热面和顺流时所需传热面之间的关系。

（2）若设计成石油不混合而重油混合的错流式时，与顺流相比，错流可以节省多少传热面？

7.每秒送入管壳式冷凝器0.06kg，11.77bar和95℃的氨，用15℃的水进行逆流冷却，液态氨在冷凝温度下由冷凝器排出，假如冷凝器内任何地方氨与水的温差都不低于5℃，试求所需的最小冷却水量、水从冷凝器排出时的温度、设备内各段的平均温差以及各段传热面之比。

已知：氨在11.77bar时的饱和温度为30.3℃；

11.77bar、95℃时氨过热蒸汽的焓为1886kJ/kg；

11.77bar氨饱和液体焓为562kJ/kg；

11.77bar时氨饱和蒸汽焓为1707kJ/kg。

8.欲用初温为175℃的油[cp=2.1kJ/（kg·℃）]把流量为230kg/h的水从35℃加热到93℃，油的流量亦为230kg/h，现有下面两个逆流式热交换器：

热交换器1 K=570W/（m2·℃），F=0.47m2

热交换器2 K=370W/（m2·℃），F=0.94m2

试问应当使用哪个热交换器？

9.在低温条件下打开心脏的手术步骤中，要求在手术之前冷却病人的血液，并在手术之后把血液加温。现提出以一个0.5m长的套管逆流热交换器用于此目的，热交换器内装有直径为55mm的薄壁内管，如果用60℃的水以0.1kg/s的流量来给血液加温，后者进入热交换器的温度为18℃，流量为0.05kg/s，问血液离开热交换器的温度为多少？设传热系数为500 W/（m2·K），血液比热为3500J/（kg·℃）。

10.某加热器中把流量为35t/h、浓度为30%的NaOH溶液从30℃加热到92℃，此加热器中用压力为1.5bar的饱和蒸汽加热，采用管径为32/28mm的钢管立式多管程热交换器，溶液在管内流速为1.5m/s，假定此加热器的热损失系数为97%，求所需的传热面积。

已知溶液的物性：

第12题图

比热：3684J/（kg·℃）

导热系数：0.616W/（m·℃）

密度：1295kg/m3

黏度μ：52.015×10-4kg/（m·s）

Pr：31.1

11.一冷油器，F=7.5m2，K=600W/（m2·℃）。比热为2kJ/（kg·℃），流量为2000kg/h的油进入冷油器时的温度为80℃，要求把它冷却到42℃，冷却水逆流进入冷油器，如其初温为10℃，欲达到此目的，冷却水的流量应为多少？

12.在套管式热交换器中，水和油逆流换热，水的流量为4000kg/h，进口温度为25℃，出口温度为66.9℃，油的流量为6500kg/h，进口温度为110℃，出口油温为53.9℃，油的比热为1.93kJ/（kg·℃），此热交换器的传热面积为15m2，传热系数K=350W/（m2·℃）。现该工厂打算另建两个传热面积相等的较小的逆流套管热交换器，以完成上述的水冷却油的要求，油等量地并联分配在这个小型热交换器中，而水在这两个热交换器中串联通过（如图），假设传热系数仍为350W/（m2·℃），如果小型热交换器的造价按单位面积计比大型的贵20%，问从造价角度考虑哪一个方案比较经济？

第12题图

比热：3684J/（kg·℃）

导热系数：0.616W/（m·℃）

密度：1295kg/m3

黏度μ：52.015×10-4kg/（m·s）

Pr：31.1

11.一冷油器，F=7.5m2，K=600W/（m2·℃）。比热为2kJ/（kg·℃），流量为2000kg/h的油进入冷油器时的温度为80℃，要求把它冷却到42℃，冷却水逆流进入冷油器，如其初温为10℃，欲达到此目的，冷却水的流量应为多少？

12.在套管式热交换器中，水和油逆流换热，水的流量为4000kg/h，进口温度为25℃，出口温度为66.9℃，油的流量为6500kg/h，进口温度为110℃，出口油温为53.9℃，油的比热为1.93kJ/（kg·℃），此热交换器的传热面积为15m2，传热系数K=350W/（m2·℃）。现该工厂打算另建两个传热面积相等的较小的逆流套管热交换器，以完成上述的水冷却油的要求，油等量地并联分配在这个小型热交换器中，而水在这两个热交换器中串联通过（如图），假设传热系数仍为350W/（m2·℃），如果小型热交换器的造价按单位面积计比大型的贵20%，问从造价角度考虑哪一个方案比较经济？

第13题图

13.用20号透平油冷却某鼓风机轴承，吸热后的透平油在沉浸式热交换器中冷却后循环使用（如图），该热交换器用公称直径为40mm的钢管制成，其传热面积为3.14m2，所用循环油泵的最大流量为2000kg/h，油泵压头中可供克服热交换器阻力的允许压头为0.25bar。

已知在夏初某一天测定得：

冷却水量：m2=2260kg/h

第13题图

13.用20号透平油冷却某鼓风机轴承，吸热后的透平油在沉浸式热交换器中冷却后循环使用（如图），该热交换器用公称直径为40mm的钢管制成，其传热面积为3.14m2，所用循环油泵的最大流量为2000kg/h，油泵压头中可供克服热交换器阻力的允许压头为0.25bar。

已知在夏初某一天测定得：

冷却水量：m2=2260kg/h

水温

循环油量m1=1250kg/h

油侧阻力造成的压降Δp=4.2Pa

水温

循环油量m1=1250kg/h

油侧阻力造成的压降Δp=4.2Pa

油温：

油侧分热阻占总热阻的42.2%(www.xing528.com)

水侧分热阻占总热阻的30%

壁面及污垢分热阻占总热阻的27.8%

到盛夏，因为：

油温：

油侧分热阻占总热阻的42.2%

水侧分热阻占总热阻的30%

壁面及污垢分热阻占总热阻的27.8%

到盛夏，因为：

1.冷却水进口温度上升到30℃，

2.鼓风机因检修质量下降，轴承损失由原来为额定功率的1.53%上升到2.04%。

1.冷却水进口温度上升到30℃，

2.鼓风机因检修质量下降，轴承损失由原来为额定功率的1.53%上升到2.04%。

请校核此时的油温

请校核此时的油温

为安全起见，要使油温，厂方技术人员提出将管径减小一半而传热面不变和管径不变而增加传热面积等两个方案，请论证它们的可行性。你认为还有什么比较好的方案。

物性数据如下表：

为安全起见，要使油温，厂方技术人员提出将管径减小一半而传热面不变和管径不变而增加传热面积等两个方案，请论证它们的可行性。你认为还有什么比较好的方案。

物性数据如下表：

14.设计一管壳式油冷却器，把10000kg/h煤油由冷却到，冷却水进口温度，出口温度。

已知煤油在卡路里温度58℃时的物性：

μ1=0.001kg/(m·s),cp1=2.22kJ/(kg·℃)

λ1=0.14W/(m·℃),ρ1=840kg/m3。

而水在卡路里温度24.5℃时的物性：

μ2=1.187×10-3kg/(m·s),cp2=4.178kJ/(kg·℃)

ρ2=997kg/m3,λ2=0.61W/(m·℃)。

15.设计一热交换器，它是用原油将某回流液从194℃冷却到101.8℃，回流液走管程，流量为76.8m3/h，原液最初温度为53.7℃，经换热后升高到122.1℃。

已知回流液和原油在定性温度下的物性：

14.设计一管壳式油冷却器，把10000kg/h煤油由冷却到，冷却水进口温度，出口温度。

已知煤油在卡路里温度58℃时的物性：

μ1=0.001kg/(m·s),cp1=2.22kJ/(kg·℃)

λ1=0.14W/(m·℃),ρ1=840kg/m3。

而水在卡路里温度24.5℃时的物性：

μ2=1.187×10-3kg/(m·s),cp2=4.178kJ/(kg·℃)

ρ2=997kg/m3,λ2=0.61W/(m·℃)。

15.设计一热交换器，它是用原油将某回流液从194℃冷却到101.8℃，回流液走管程，流量为76.8m3/h，原液最初温度为53.7℃，经换热后升高到122.1℃。

已知回流液和原油在定性温度下的物性：

污垢热阻值：回流液 0.0002m2·℃/W原油 0.0004m2·℃/W

16.长为0.508m的矩形轴向槽道式氨热管具有下列特性：

污垢热阻值：回流液 0.0002m2·℃/W原油 0.0004m2·℃/W

16.长为0.508m的矩形轴向槽道式氨热管具有下列特性：

铝管外径do=0.0127m及内径di=0.0107m，槽道深度δ=7.62×10-4m，槽道宽度，槽道数n=36，蒸汽通道直径dv=9.14×10-3m，热管倾斜角θ=0，冷凝段长度lc=0.127m，绝热段长度la=0.254m，蒸发段长度le=0.127m，吸液芯的有效毛细半径re=W，液体流道的平均半径rm=（dv+δ）/2，吸液芯的横截面积，吸液芯的孔隙率ε=nW/（2πrm），槽道的水力半径rh1=2Wδ/（W+2δ），flRel=15，浸满液体芯的有效导热系数λe=2.58W/（m·K）。

假设工质的平均温度为300K，试分别计算该热管所可能出现的携带极限、毛细极限及沸腾极限的最大传热量。

17.设螺旋板的板厚为3mm，两通道宽分别为8mm和15mm，内侧螺旋圈数为3，试作图绘制该螺旋体，并计算其各有关几何尺寸的值。

18.今有一台螺旋板式热交换器用于水-水换热，热水从90℃冷却到60℃，冷却水从40℃加热到70℃，通道宽为5mm，螺旋板有效宽度为0.9m。另有一台板式热交换器，板间距为5mm，流体的对流换热的准则关联式为Nu=0.238Re0.7Pr0.3（0.4），运行工况与螺旋板式热交换器相同。试比较流体在两台换热器中流速均为0.5m/s情况下，它们的传热系数值。

19.试用一台板式热交换器将3000kg/h的煤油从110℃冷却到40℃，冷却水入口温度为30℃，出口温度为60℃。今已选定用某厂生产的BR01人字形板式热交换器，板片的外形尺寸为584mm×218mm，有效传热面积为0.1m2，板间距为4mm，对流换热的准则关联式为Nu=0.171Re0.655Pr0.3（0.4），压降的准则关联式为Eu=396.4Re-0.17，试计算该台板式热交换器所需的传热面积、板片数、流程组合，并核算是否满足压降要求（设两侧压降均不允超过0.1MPa）。

20.已知一冷却塔的汽水比为0.8，进出塔水温分别为40℃和32℃，处理水量为600t/h，进塔空气的干湿球温度分别为33℃和27℃，工作压力为101.325kPa，该塔淋水装置采用水泥网格板填料，传质系数βxv=2270kg/（m3·h），求淋水装置体积。

铝管外径do=0.0127m及内径di=0.0107m，槽道深度δ=7.62×10-4m，槽道宽度，槽道数n=36，蒸汽通道直径dv=9.14×10-3m，热管倾斜角θ=0，冷凝段长度lc=0.127m，绝热段长度la=0.254m，蒸发段长度le=0.127m，吸液芯的有效毛细半径re=W，液体流道的平均半径rm=（dv+δ）/2，吸液芯的横截面积，吸液芯的孔隙率ε=nW/（2πrm），槽道的水力半径rh1=2Wδ/（W+2δ），flRel=15，浸满液体芯的有效导热系数λe=2.58W/（m·K）。

假设工质的平均温度为300K，试分别计算该热管所可能出现的携带极限、毛细极限及沸腾极限的最大传热量。

17.设螺旋板的板厚为3mm，两通道宽分别为8mm和15mm，内侧螺旋圈数为3，试作图绘制该螺旋体，并计算其各有关几何尺寸的值。

18.今有一台螺旋板式热交换器用于水-水换热，热水从90℃冷却到60℃，冷却水从40℃加热到70℃，通道宽为5mm，螺旋板有效宽度为0.9m。另有一台板式热交换器，板间距为5mm，流体的对流换热的准则关联式为Nu=0.238Re0.7Pr0.3（0.4），运行工况与螺旋板式热交换器相同。试比较流体在两台换热器中流速均为0.5m/s情况下，它们的传热系数值。

19.试用一台板式热交换器将3000kg/h的煤油从110℃冷却到40℃，冷却水入口温度为30℃，出口温度为60℃。今已选定用某厂生产的BR01人字形板式热交换器，板片的外形尺寸为584mm×218mm，有效传热面积为0.1m2，板间距为4mm，对流换热的准则关联式为Nu=0.171Re0.655Pr0.3（0.4），压降的准则关联式为Eu=396.4Re-0.17，试计算该台板式热交换器所需的传热面积、板片数、流程组合，并核算是否满足压降要求（设两侧压降均不允超过0.1MPa）。

20.已知一冷却塔的汽水比为0.8，进出塔水温分别为40℃和32℃，处理水量为600t/h，进塔空气的干湿球温度分别为33℃和27℃，工作压力为101.325kPa，该塔淋水装置采用水泥网格板填料，传质系数βxv=2270kg/（m3·h），求淋水装置体积。