Р е ц е н з е н т : д-р техн наук проф. В. И. Киседьникоз

t K — ta
185 — 20
190 — 20
0,97.
*0. О — *н
По этим данным находим по граф ику (рис. 4.18) значения кри­
тер и я F o = 1, откуда время прогрева зерна цеолита?
T = F o c Tp r i? 2A T = 1-870-1100*0,002а/ 0 , 2 4 « 16 с.

---

4 .1 . Во сколько р аз увеличится термическое сопротивление 
стенки стального змеевика, свернутого из трубы диаметром 38 X 
Х2»5 мм, если покры ть ее слоем эмали толщ иной 0,5 мм? Считать 
стенку плоской. Коэффициент теплопроводности эм али
1,05 
В т/(м .К ).
4 .2 . Паропровод длиной 40 м, диаметром 5 1 X 2 ,5 мм покры т 
слоем изоляции толщиной 30 мм; тем пература наруж ной поверх­
ности изоляции fa == 45 °С, внутренней /х = 175 °С. Определить 
количество теплоты, теряемое паропроводом в 1 ч. Коэффициент 
теплопроводности изоляции Я = 0,116 В т/(м -К ).
4 .3 . С тальная труба диаметром 6 0 x 3 мм изолирована слоем 
пробки толщиной 30 мм и сверху еще слоем совелита (85 % м аг­
незии + 15% асбеста) толщиной 40 мм. Температура стенки 
трубы — 110 °С, а нарз'жной поверхности изоляции 10 °С. Вы­
числить часовую потерю холода с 1 м длины трубы.
4.4. К а к изменится потеря холода в услови ях предыдущей з а ­
дачи, если внутренний слой сделать совелитовым (6 = 40 мм), 
а наружны й — пробковым (б = 30 мм)?
4.5. Найти тем пературу внутренней поверхности обмуровки 
аппарата (рис. 4.19), если температура на наруж ной поверхности 
ее 35 °С. Толщина обмуровки 260 мм. Термометр, заделанны й на 
глубину 50 мм от наруж ной поверхности, показы вает тем пературу 
70 °С.
4 .6 . Вычислить коэффициент теплопроводности д л я : а) ж ид­
кого хлороформа при 
t =
20 °С; б) сернистого газа при 
t
= 160 СС
и абсолютном давлении 1 кгс/см3 ( ~ 0 ,1 М Па); в) 25% водного 
раствора хлористого кальц и я при 
i
= 30 °С.
4 .7 . Необходимо испарять 1600 кг/ч ж идкости, кипящ ей при 
t =
137 °С и поступающей в испаритель при этой тем пературе. 
У дельная теплота испарения жидкости 
г
= 377. Ю8 Д ж /к г . Тем­
п ература греющего пара долж на быть не ниж е 150 °С. Определить 
расход греющего пара: а) сухого насыщенного, р ИЗб = 4 кгс/сма 
( ~ 0 ,4 МПа); 
б) перегретого 
до 
250 °С, 
р изб = 4 кгс/см8 
( ~ 0 ,4 МПа); 
в) перегретого 
до 
250 °С, 
р изб = 3 кгс/сма 
( ~ 0 ,3 МПа). У дельная теплоемкость перегретого п ара 2,14* 103 
Д ж /(к г. К ).
Изобразить процессы изменения состояния греющего п ар а на 
диаграмме 
Т
— 
S .
Конденсат греющего пара отводится при 
температуре конденсации.
4 .8 . Д о какой температуры будут нагреты (§§$& $ 
глухим паром 2 т раствора хлористого кальц и я, 
если расход греющего пара (раб0 = 2 кгс/см2,
т . е. ~ 0 , 2 МПа) з а 2,5 ч составил 200 кг, a 
расход теплоты на нагрев апп арата и потери
Ж С
V W Y X Х А Л / W А 
Г

---

теп лоты в окруж аю щ ую среду составляют в среднем 2030 Вт? 
Н а ч ал ь н ая температура раствора 10 °С. Удельная теплоемкость 
раствора 2 ,5 х 1 $ Д ж /(к г .К ).
4*9. Определить количество передаваемой теплоты в противо- 
точном конденсаторе, в котором конденсируется 850 кг/ч пара 
сероуглерода под атмосферным давлением. П ар сероуглерода 
поступает в конденсатор с температурой 90 °С. Ж идкий сероугле­
род выходит из конденсатора при температуре на 8
°С
ниж е тем­
пературы конденсации. У дельная теплоемкость пара сероуглерода 
0,67-10® Д ж /(к г- К).
4 .1 0 . В кож ухотрубчаты й конденсатор поступает 120 кг/ч 
сухого насыщенного пара диоксида углерода под давлением 
Рй&о
= 60 кгс/см2 ( - 6 , 0 М Па), Ж идкий диоксид углерода вы­
ходит из конденсатора под тем ж е давлением при температуре 
i 
конденсации. П риним ая разность температур диоксида углерода
и воды на выходе воды из конденсатора 5 К , определить необ­
ходимый расход воды, если она поступает в конденсатор с темпе­
ратурой 10 °С.
4 .1 1 . К олонна д л я ректификации жидкого воздуха покрыта 
I 
слоем тепловой изоляции из ш лаковой ваты толщ иной 250 мм. 
Т ем пература жидкости внутри колонны — 190 °С, температура 
воздуха в помещении 20 СС. К акое количество теплоты может про­
н и к ать из окруж аю щ его воздуха в колонну через I ма поверх­
ности, если пренебречь термическими сопротивлениями со сто­
роны ж идкости, окруж аю щ его воздуха и металлической стенки 
колонны?
4 .1 2 . К а к изменится коэффициент теплопередачи в аппарате, 
если зам енить стальны е трубы диаметром 3 8 x 2 ,5 мм на медные 
так о го ж е разм ера: а) в паровом калорифере для воздуха, 
в котором 
«возд 
= 41 Вт/(ма. К ), 
«гр. пара 
= и 600 Вт/(ма-К );
б) в вы парном аппарате, в котором а ЙШЬ раств = 2320 Вт/(м2.К ) ,
«гр. иара = И 600 Вт/(ма.К ) ? Загрязн ен ий поверхности не учи- 
j 
ты вать. 
'
4.13. К ак изменится величина коэффициента теплопередачи 
I 
в теплообмениом аппарате, выполненном из стальных труб тол- 
1 
щиной 3 мм, если на поверхности труб отложится слой накипи 
(водяного камня) толщиной 2 мм: а) в водяном холодильнике для 
газа, в котором 
0
,**, *= 58 Вт/(м2.К ), а иоДы = 580 Вт/(м2.К ); 
,
б) в выпарном аппарате, в котором ссвип, раств = 2780 Вт/(м2. К), 
«гр-пара = 11 600 Вт/(М*-Ю?
4 .1 4 . К а к а я
наибольш ая 
удельная 
тепловая 
нагрузка
(в Вт/м2) может быть в испарителе толуола, если стальные трубы
I
испарителя толщиной 4 мм с обеих сторон покрыты ржавчиной? 
Толщ ина одного слоя рж авчины 0 ,6 мм. И спаритель обогревается 
насыщенным паром (р113б = 3 кгс/см2, т . е. —0 ,3 М Па). Толуол 
ки п и т под атмосферным давлением. Считать, что термическое 
сопротивление стенки и двух слоев ржавчины значительно больше 
суммы остальны х термических сопротивлений.

---

30°
с
/£?5°С
4 Л 5 . Горячий концентрированный раст­
вор, выходящий из выпарного аппарата 
с температурой 106 °С, нспользуется д л я 
подогрева до 50 °С холодного разбав­
ленного раствора, поступающего на вы­
п арку с температурой 15 
°С,
К онцентри­
рованный раствор охлаж дается до 60 °С.
Определить среднюю разность температур 
д л я прямоточной и противоточной схем.
4 .1 6 . 
В многоходовом кож ухотрубчатом 
теплообменнике, имеющем четыре хода в
трубном пространстве и один ход в меж - 
трубном (рис. 4.20), толуол охлаж дается 
водой от 106 до 30 °С. Вода, проходящ ая по труб ам , нагревается 
от 10 до 34 °С. Определить среднюю разность тем ператур в теп­
лообменнике.
4.17* 1930 кг/ч бутилового спирта необходимо о х л аж д ать от 
90 до 50 °С в противоточном теплообменнике поверхностью 6 м2. 
Охлаж дение производится водой с начальной температурой 18 РС. 
Коэффициент теплопередачи в теплообменнике 230 Вт/(м2-К ); 
Ы ер
считать к а к среднюю арифметическую. С кол ько кубических 
метров воды в I ч надо пропускать через теплообменник?
4 .1 8 . Н а складе оборудования имеется кож ухотрубчаты й теп­
лообменник, состоящ ий из 19 латунных труб диаметром 1 8 x 2 мм, 
длиной 1,2 м. Д остаточна ли его поверхность д л я конденсации 
350 кг/ч насыщенного пара этилового сп и рта, если принять коэф­
фициент теплопередачи равным 700 Вт/(м2*К), н ачальную темпе­
ратуру воды 15 °С, а конечную 35 °С? К онденсация сп и рта пред­
полагается при атмосферном давлении, ж идкий спирт отводится 
при температуре конденсации.
4 .1 9 . 
К ож ухотрубчатый 
противоточный 
теплообменник 
(рис. 4.21) перед контактным аппаратом на сернокислотном заводе

---

имеет поверхность теплообмена 360 м2, Очищенный газ колче­
д анны х печей поступает в межтрубное пространство теплообмен­
ника при 300 °С, выходит при 430 °С. Горячий газ из контактного 
ап п арата входит в трубы теплообменника при 560 °С. Расход 
газа 10 т/ч, удельная теплоемкость газа в среднем 1,05 х
X 108 Д ж /(кг* К ). Потери теплоты через кож ух теплообменника 
составляю т 10% от количества теплоты, полученного нагрева­
ющимся газом Определить коэффициент теплопередачи в тепло- 
хе.
е
Определить коэффициент теплопередачи в спиральном 
1
еннике по следующим данным: поверхность теплообмена 
48 м2; в аппарате подогревается 85,5 т/ч воды от 77 до 95 °С; на­
гревание производится насыщенным паром при 
р
азg = 23 кПа.
4 .2 1 . Определить необходимую поверхность противоточного 
теплообменника при охлаж дении 0,85 м8/ч сероуглерода от тем­
пературы кипения под атмосферным давлением до 22 °С. О хлаж ­
даю щ ая вода нагревается от 14 до 25 °С; otcs8 = 2 7 0 Вт/(м2-К); 
а Нао = 7 2 0 Вт/(м2*К). Толщина стальной стенки 3 мм. Учесть 
наличие загрязнений — ржавчины и накипи, приняв £ ^агр =
= 0,00069 (м2*К)/Вт. Определить такж е расход воды.
4 .2 2 . Требуется конденсировать 10 т/ч насыщенного пара 
«-гексан а при 70 °С. О хлаж дение конденсатора может быть осу­
ществлено: а) водой, нагреваемой от 16 до 36 °С; б) воздухом, 
нагреваемым от 25 до 48 °С. Коэффициент теплоотдачи для кон­
денсирую щ егося пара гексана в обоих случаях принять равным 
1700 Вт/(м2‘К ). Коэффициенты теплоотдачи для воды и воздуха 
в зять ориентировочно (средние значения) по табл. 4.7, для воды— 
при турбулентном течении по трубам, для воздуха — при попе­
речном обтекании труб. Ж идкий гексан отводится при температуре 
конденсации. Термические сопротивления стенки и загрязнений 
не учитывать. У дельная теплота конденсации гексана 33,3 X 
X 10* Д ж /к г. Определить расходы воды и воздуха (в м3/ч) и тре­
буемые поверхности теплообмена.
4.2 3 . Метан под избыточным давлением 5 кгс/см2 ( ~ 0 ,5 МПа) 
проходит по межтрубному пространству кож ухотрубчатого теп­
лообменника параллельно трубам со скоростью 4 ,6 м/с. Средняя 
тем пература метана 75 °С. Теплообменник состоит из 37 стальных 
труб диаметром 1 8 x 2 мм, заключенных в кож ух , внутренний 
диаметр которого 190 мм. Определить коэффициент теплоотдачи.
4 .2 4 . 3700 кг/ч метилового спирта подогреваются от 10 до 
50 °С, проходя по трубному пространству теплообменника, со­
стоящ его из 19 труб диаметром 1 6 x 2 мм. Определить коэффи­
циент теплоотдачи, если п ринять температуру стенки 60 °С.
4 .2 5 . В кож ухотрубчатом теплообменнике по трубам диа­
метром 4 6 x 3 мм проходит со скоростью 0,7 м/с вода, которая 
нагревается. Определить коэффициент теплоотдачи, если средняя 
тем пература поверхности стенки, соприкасающейся с водой, 90 °С, 
а средняя тем пература воды 46 еС.

---

.. 
4 .2 6 . Определить коэф­
фициент теплоотдачи .для 
воздуха, охлаждаемого под 
абсолютным 
давлением 
2 кгс/см2 ( ~ 0 ,2 МПа) от 
90 до 30 °С в межтрубном 
пространстве кож ухотруб­
чатого теплообменника с 
поперечными перегородка­
ми. Трубы диаметром 25 X 
Х 2 мм расположены по 
ходу газа в шахматном 
порядке. Скорость воздуха 
в вырезе 
перегородки 
(в самом 
узком
сечении 
пучка 
труб) 8 м/с (рис. 4.22, 
б).
4.27. Воздух атмосферного давления нагревается насыщенным 
водяным паром в кожухотрубчатом конденсаторе с трубками 
диаметром 2 5 x 2 мм. Средняя температура воздуха 60 °С. Сравнить 
коэффициенты теплопередачи д л я двух случаев: 1) воздух про­
ходит по трубам со скоростью 10 м/с (
L f d >
50), греющий пар 
конденсируется в межтрубном пространстве (рис. 4.22, а); 2) воз­
дух проходит по межтрубному пространству, снабженному по-© 
перечными перегородками. Скорость воздуха в вы резе перего­
родки (в самом узком сечении пучка труб) 10 м /с (рис. 4.22, б), 
греющий пар конденсируется в трубах. П ри н ять коэффициент 
теплоотдачи пара 11 600 Вт/(ма«К).
4.28. При теплообмене двух турбулентны х потоков (R e >
> 10 000) у первого потока а х = 230 Вт/(м2*К), у второго а 3 =
= 400 Вт/(м2*К). Во сколько р аз увеличится коэффициент теп­
лопередачи, если скорость первого потока возрастет в 2 р аза, 
а скорость второго — в 3 р аза (при прочих неизменных условиях)? 
Термическое сопротивление стенки не учитывать.
4.29. Определить коэффициент теплоотдачи д л я 98 % серной 
кислоты, проходящей по кольцевому (межтрубному) пространству 
горизонтального теплообменника типа «труба в трубе» со скоростью 
0,9 м/с. Средняя температура кислоты 72 °С, средняя температура 
стенки 58 °С. Н ар у ж н ая труба теплообменника имеет диаметр 
5 4 X 4 ,5 мм, внутренняя — 2 6 x 3 мм.
4 .3 0 . Четыреххлористый углерод нагревается в трубном про­
странстве горизонтального кож ухотрубчатого теплообменника. 
Средняя температура четыреххлористого углерода 26 °С, скорость 
его в трубах 0,15 м/с. Средняя температура поверхности загр я з­
нения труб, соприкасающейся с четыреххлористым углеродом, 
34 °С. Диаметр труб 2 5 x 2 мм. Определить коэффициент тепло­
отдачи четыреххлористого углерода.