106 oC。列管换热器尺寸为：列管直径为?19×2mm，管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为
o
125kW，蒸气冷凝传热系数为7000W/（m2·C），油侧o污垢热阻可取为0.0005 m2·C /W，管壁热阻和蒸汽侧
垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。 又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。 解：（1）管内油侧αi：
?tm??t2??t1ln?t2?t1??160?20???160?106ln160?20160?1065??90o
C
Ki?QSi?tm?1.25?1025???0.015?4?90?295o
W/（m2·C）
1Ki?1?i?Rsi?di?0d0
157000?19 即
1295?1?i?0.0005?
解得 αi=360 W/（m·C） （2）油的出口温度t?：
22o
新条件下的物理量用“'”表示。由热量衡算得
? Q??2Wc??t?20?? ??p2 而
Q?WcWcp?106?20??1.25?105
p?1450o
W/（m2·C）
所以 （a）
?Q??2900??t2?20????
由总传热速率方程得
?Q??KiSi?tm?1.75?295?25??0.015?4??160??20????160?t2????160?20ln?160?t2
（b）
?2433??t2?20?4.942?ln??160?t2????
联合式a和式b，得
? ln? ?t??160??4.103??2
t2?100?o
C
18. 在一逆流套管换热器中，冷、热流进行热交换。两流体的进、出口温度分别为t1=20 oC、t2=85 oC，T1=100 oC、T2=70 oC。当冷流体的流量增加一倍时，试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。假设两种情况下总传热系数可视为相同，换热器热损失可忽略。
解：原工况下： 由热量衡算得 （a）
t2?t1?WhcphWccpc?T1?T2?
由传热速率方程得 Whcph?T1?T2??KS?T1?t2???T2?t1??KS?T1?T2???t2?t1?
lnT1?t2TlnT1?t22?t1T2?t1（b）
将式a代入式b，得 ?lnT1?t2?Wc?T1?hph2?t?KS1Whcph???Wccpc?
? Whcph85?20W?t2?t1T100?70?2.17
ccpc1?T?2 （c） 新工况下：
?lnT1?t2??KS??Whcph?? T?1?2?t1Whcph?2Wccpc??由式c和式d，得
?W??1hcph?lnT??1?t2T1?t2?2Wccpc?T??lnW??ln100?85?1?1.09?2?t1T2?t1??1?hcph?70?20?1?2.17???0.093????Wccpc??T1?t?2???0.91或T?2?130?1.1t2 T2?t1 （e） 由热量衡算得
t?Whcph??????2?t1?2W?T1?T2??20?1.09?100?T?2??129?1ccpc????.09T2
（f）
联合式e和式f，得
d）（
o?t2?63.8C，
o?T2?59.8C
两种情况下传热量之比：
Q?Q??Whcph??T1?T2????Whcph?T1?T2??100?59.8100?70?1.34
用NTU-ε法，计算如下。 原工况下：??t
WccpcWhcph?2?t1T1?t1?85?20100?20?0.81
100?7085?20?0.46
查图，得NTU=2.23 新工况下：
?WccpcWhcph?2WccpcWhcph?0.92（冷流体仍为最小值流体）
KS2Whcph?2.232?1.2
查图，得 ε=0.54，即
???t2?t1T1?t1??t2?20100?20
C
o
所以
?o?t2?0.54?80?20?63.22WccpcWhcphT2?T1????t2?t1???100?0.92?63.2?20??60.3??C
两种计算方法结果相近，误差是由读图引起的。NTU法简便，宜用于估算，但误差稍大。
19. 某冷凝器传热面积为20m2，用来冷凝100 oC的饱和水蒸气。冷液进口温度为40 oC，流量0.917㎏
o
/s，比热容为4000J/（㎏·C）。换热器的传热系数K＝o125W/（m2·C），试求水蒸气冷凝量。
已知：A＝20m2，T=100 oC，t1＝40 oC，qm2＝0.917
oo
㎏/s，cp2＝4000J/（㎏·C），K＝125W/（m2·C）
求：水蒸汽量qm
解：查100 C水蒸汽r＝2258kJ/kg ∵qc?t2?t1??KAm2p2t2?t1?qm?rT?t1lnT?t2o
∴T?t∴t2?KA?exp???qcT?t1m2p2?2?125?20???exp?????0.506??0.917?4000???T??T?t1??0.506?100??100?40??0.506?69.7?Cqm2cp2?t2?t1?r?0.917?4000??69.7?40?2258?103qm??0.0482kg/s20. 有一套管换热器，内径为?19×3mm，管长为2m，管隙的油与管内的水的流向相反。油的流量为270㎏/h，进口温度为100 oC，水的流量为360㎏/h，入口温度为10 oC。若忽略热损失，且知以管外表面积为基
o
准的传热系数K＝374W/（m2·C），油的比热容ocp=1.88kJ/(㎏·C)，试求油和水的出口温度分别为多
少?
已知：内管?19×3mm，L=2m，逆流，qm1＝270㎏
o
/h，T1＝100 oC，cp1=1.88kJ/(㎏·C)， qm2＝o360㎏/h，t1＝10 oC，K＝374W/（m2·C）