化工答案第六章傳熱分解

1、第六章傳熱習(xí)題熱傳導(dǎo)6-1.如圖所示，某工業(yè)爐的爐壁由耐火磚 乃=1.3W/(m -K)、絕熱層 h = 0.18W/(m K)及普通磚 h= 0.93W/(m K) 三層組成。爐膛壁內(nèi)壁溫度 1100C，普通磚層厚12cm,其外表面溫度為 50C。通過爐壁的熱損失為 1200W/m2,絕 熱材料的耐熱溫度為 900 C。求耐火磚層的最小厚度及此時(shí)絕熱層厚度。設(shè)各層間接觸良好，接觸熱阻可以忽略。解：q =7(t12 )=絲(t2§1621200=箒3-50)上3 = 155 °C12001 3=(1100 -900 )玄=0.22m12000 18=0.18 (900 -1

2、55)§26 = 0.11mII itoc、1/3厚度處設(shè)置熱電偶，測得t2=300C , t3 =50Co6-2.如圖所示，為測量爐壁內(nèi)壁的溫度，在爐外壁及距外壁 求內(nèi)壁溫度t1。設(shè)爐壁由單層均質(zhì)材料組成。解：q-t2 )= 丁& -t3)心1心21(-300)幾(300-50)-d3t1 =800 C6-3.某火爐通過金屬平壁傳熱使另一側(cè)的液體蒸發(fā)，單位面積的蒸發(fā)速率為0.048kg/ ( m2 s),與液體交界的金屬壁的溫度為110C。時(shí)間久后，液體一側(cè)的壁面上形成一層2mm厚的污垢，污垢導(dǎo)熱系數(shù)啟0.65W/(m K) o設(shè)垢層與液面交界處的溫度仍為110C,且蒸發(fā)速

3、率需維持不變，求與垢層交界處的金屬壁面的溫度。液體的汽化熱 r=2000kJ/kg。解：q = 0.048 X 2000 = 96kW/m 2q =款1 -t2 )96000 二冊 *一110)E =405.38 C6-4.為減少熱損失，在外徑150mm的飽和蒸汽管道外復(fù)蓋保溫層。已知保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù) ?=0.103+0.000198t(式中t為C )，蒸汽管外壁溫度為180C,要求保溫層外壁溫度不超過50C，每米管道由于熱損失而造成蒸汽冷凝的量控制在1X 10-4kg/(m S)以下，問保溫層厚度應(yīng)為多少？解：查 180C水蒸汽 r =2019.3kJ/kgq =1% 10, X 2019

4、.3 咒 1000= 201.93W/m幾=0.103 +0.000198 X P80 +50= 0.126W/(m.C )I 2丿c 2eJ(t1-t2) 2 兀打(t,12).r2. r1 +6In In r1nIn r1 +62兀幾012)riJ5+6 _2x3.14x0.126x(180 -50 )756 =49.82mm*6-5.如圖所示，于冷、熱兩表面之間。201.93用定態(tài)平壁導(dǎo)熱以測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)。將待測材料制成厚 熱側(cè)表面用電熱器維持表面溫度5、直徑120mm的圓形平板，置 ti=200Co冷側(cè)表面用水夾套冷卻，使表面溫度維持在t2 =80Co電加熱器的功率為 40.0W。

5、由于安裝不當(dāng)，待測材料的兩邊各有一層 與真實(shí)值0.1mm入不同。不計(jì)熱損失，求測量的相對誤差，即的靜止氣2層入氣=0.030W/(m K)，使測得的材料熱導(dǎo)率入'(入-?)/ y。解:Q=¥(t1 -t2 )o6 _ A(t -t2 )=QJIX 4O.122(2OO-8O)=0.0339m2 K/W4026氣 + 5 _ A(t1 -t2 )幾氣-1-126氣A氣6*6-6.試證:2X0.1X10,0.030.0339通過中空球壁導(dǎo)熱的熱流量Q可寫成At形式。式中A1、A2分別為球壁的內(nèi)、外表面積。)初Q . dt解：q = 人A dr定態(tài)傳熱Q為恒值Qdr4兀r2；2 d

6、r/ 、J1r2 丿AtAm = JAA= -19.67%6*6-7.有一蒸汽管外徑25mm，管外包以兩層保溫材料，每層厚均為25mm。外層與內(nèi)層保溫材料的熱導(dǎo)率之比為打/打=5，此時(shí)的熱損失為 Q。今將內(nèi)、外兩層材料互換位置，且設(shè)管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變,2711 加則熱損失為Q '。求Q' /Q,說明何種材料放在里層為好。扎112Q解：互換刖：Q = 2 1 . 3 In + 一In 打1 2 2互換后：丄池+丄In士畑 1 旳Q'丄In S丄In BQ )11''卜22Q " 1 , ro13y In +一In 打1打2如In

7、 Sinh打12In S 勻nh1 打2riL , 37.5, 62.555+ In125 _1 64 ,37.5, 62.5 1.64In+5X In12.537.5依據(jù)計(jì)算可知熱導(dǎo)率小的材料在里層熱損失小。據(jù)如下:對流給熱6-8.在長為3m,廳0.49mPa 內(nèi)徑為53mm的管內(nèi)加熱苯溶液。苯的質(zhì)量流速為172kg/(s m2)。苯在定性溫度下的物性數(shù)S；啟0.14W/(m K) ; Cp =1.8kJ/(kg C )。試求苯對管壁的給熱系數(shù)。解:170.051.8104PrCp4APud _卩"0.49x10_1800咒0.49天100.14= 6.34加熱苯溶液，b=0.4

8、ch 10.8.0.4-2?=3.637 X 10 W/(m K) ; Cp=1.017kJ/(kg K) ; Pr=0.682de =/ 2 2 兀D2兀d2n4D2-d2n兀(D+d n) D+d n026上002士空=0.0362m0.26 + 0.025x38二3000 =56.6 >4053Nu =O.O23R0.8Pb0 8040. 14 F4 0.80 42,八a =0.023 Re. R. =0.023X(1.810 ) >6.3 . =330.31 W/(m2 K)d0.0536-9.在常壓下用列管換熱器將空氣由200C冷卻至120C,空氣以3kg/s的流量在管外

9、殼體中平行于管束流動(dòng)。換熱器外殼的內(nèi)徑為260mm，內(nèi)有 25X 2.5mm鋼管38根。求空氣對管壁的給熱系數(shù)。解：空氣定性溫度為：Tm二1- 200*120 =160 C,查常壓下160C物性數(shù)據(jù)，2P =0.815 kg/m 3;尸2.45 X 10-5Pa s；2= 87.15 kg/(s m ) (0.260.025 >38)Re 二¥=87.159警“29"05 卩 2.45咒10空氣由200 C冷卻至120C, b=0.36-10.油罐中裝有水平蒸汽管以加熱罐內(nèi)重油，重油的平均溫度 60mm。已知在定性溫度 70 C下重油的物性數(shù)據(jù)如下： 度v2 X解:大

10、容積自然對流：Nu = A(GrPr bGr_ PgAtl'P2=42PgAtl33天102 V鐵 9.81x(120-20 W 0.063 2(2x10 )i =15.89C pACpVPPr 一：A3型2歸型=1.9"0.174GrPr =15.89x1.94x104 =3.08咒105查表得：A=0.54; b=0.25A b0.174,5 0.25a =A GP b =0.54xx(3.08x105 )=36.89l0.06QW/(m -C )q=a(tw -tm )=36.89x(120 -20 )=3689 W/m26-11.室內(nèi)水平放置兩根表面溫度相同的蒸汽管，

11、由于自然對流兩管都向周圍空氣散失熱量。小管直徑的10倍，小管的(Gr Pr)=109。試問兩管道單位時(shí)間、單位面積的熱損失比值為多少？已知大管的直徑為解：大容積自然對流：Nu =A(GrPr b兩管直徑不同，與特征尺寸管徑有關(guān),Gr 工 d3a =0.023尹討3 u。.036371"05 0%.6820.3 =252.56W/(m2 K)tm=20 C,蒸汽管外壁溫度tw=120 C,管外徑為3p=900kg/m ； Cp =1.88kJ/(kg C )； ?=0.174W/(m C )。運(yùn)動(dòng)粘10-3 m2 /s, 3=3 X 10-4 K-1。試問蒸汽對重油的熱傳遞速率W/m2

12、為多少？(GPr 大=(GR 小咒 103 =1012依據(jù)大管和小管 Gr Pr查表:A=0.135 ； b=1/3= Ad： GPr 大A'GPr 小小rPr 大 jGrPr小丿10冷凝給熱6-12.飽和溫度為溫度維持96 C，試求：100C的水蒸氣在長(1)每小時(shí)冷凝的蒸汽量；(2)又若將管子水平放，冷凝的蒸汽量又為多少？3p=960kg/m ;尸0.290mPa s;3m、外徑為0.03m的單根黃銅管表面上冷凝。銅管豎直放置，管外壁的解：(1)飽和溫度為100C的水蒸氣，r=2258.4kJ/kg，定性溫度為98C，查水:?=0.682W/(m C )。a =1.13= 1.13

13、Z23960 X 9.81X2258400X0.682、0.00029x3x(100-96)丿= 7422.072W/(m K)2258400 咒 0.00029Re.=呼="7422.07 ®(100 一 96)= 543.96 < 2000，為層流。 r®Q "L;id(ts -tw )=qmrqm =SZ) _ 了422.07®3.1%0.03"100-96 ) = 3.71 沢 10kg/13.37kg/hr2258400(2)將管子水平放置，特征尺寸為直徑。0 725住曲T = 0 725咒便匕竺空4型止屮 I AdA

14、t 丿I 0.00029 咒 0.03x(100 -96 )丿= 15058.60 W/(m2 K)Re十=嗨=11.0502258400 X 0.00029qm 心也7)=15058.60©3.14203"100 -96) = 7.54：10訕5 = 27.13kg/hr傳熱過程計(jì)算6-18.熱氣體在套管換熱器中用冷水冷卻，內(nèi)管為 流動(dòng)，給熱系數(shù) ai=2000W/(m 22258400阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)；(2)內(nèi)管中冷水流速提高一倍, 熱系數(shù)有何變化？解：(1)以外表面為基準(zhǔn)：25X 2.5mm鋼管，熱導(dǎo)率為 45W/(m K)。冷水在管內(nèi)湍流-K)。熱氣在環(huán)隙中湍流流

15、動(dòng)，a =50W/(m 2 K)。不計(jì)垢層熱阻，試求：(1)管壁熱(3)環(huán)隙中熱氣體流速提高一倍，總傳總傳熱系數(shù)有何變化?丄=生+生n£Ka1d12 d1K =48.31 W/(m2 K)25口22000天 202x452050=0.0207 m2 K/ WR二店空ln哲2a d12X4520= 6.20X10° m2 K/ W管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù):6110=0.30%0.02072W/(m K)(2)內(nèi)管中冷水流速提高一倍,20.%1 = 20.8 X 2000 = 348220K，= 1生+魚lnd+丄 a；d12 a d1 a23482.2X20=48 97 W/

16、(m 2 K)25丄 0.02525148.97 W/(m )+In+2咒452050K -K 48.97 -48.31=1.37%K48.31總傳熱系數(shù)變化很小。(3)環(huán)隙中熱氣體流速提高一倍,0；= 20.8口2= 20.8 x 50 = 87.06 W/(m2 K)K = +Jind.+丄軸12幾 d1= 82.15 W/(m2 K)25 丄 0.025, 25 丄 1'+In 一 + 2000X202X452087.06K -K 82.1548.31=70.0%K48.31總傳熱系數(shù)變化很大。提高K值，應(yīng)提高較小的 a值。6-19.68X4mm的無縫鋼管，內(nèi)通過 0.2MPa(

17、表壓)的飽和蒸汽。管外包 30mm厚的保溫層？=0.080W/(m K), 該管設(shè)置于溫度為 20C的大氣中，已知管內(nèi)壁與蒸汽的給熱系數(shù)a1=5000W/(m2 K)，保溫層外表面與大氣的給熱系數(shù)a=10W/(m2 K)。求蒸汽流經(jīng)每米管長的冷凝量及保溫層外表面的溫度。 解：忽略管壁熱阻，以保溫層外表面為基準(zhǔn)：1 1 2K = = =1.65 W /(m K)d2 d2 d211280.1281281+ In +In +a1d12a d1 a25000 x 60 2x0.086810查0.2MPa(表壓)的飽和蒸汽，溫度 T=134C, r=2168.3kJ/kgQ=d2(r -t )=1.6

18、5x3.14x0.128x(134-20 )=75.60W/m75.6 =3.49x10和g/(m .s)= 0.126kg/(m 巾) Lr 2168.3Q=a2；id2(tw -t ) = 10x3.14x0.128x(tw -20 A75.60tw = 38.8 °C6-20.外徑1.2m的球形貯罐內(nèi)放-196 C的液氮，罐外覆以?=0.02W/(m K)的絕熱材料以減少向大氣的冷量損失。保溫層外壁的溫度不低于28 C,以免露水凝結(jié)。大氣溫度為32 C，大氣與保溫層外壁的給熱系數(shù)為12 W/(m 2 K),罐內(nèi)液氮對壁的給熱熱阻以及罐壁的熱阻均可忽略，計(jì)算絕熱材料應(yīng)有的厚度。注

19、：球壁導(dǎo)熱公式參見題 6。解: Q =仞互弒t2 -t1 )=4兀a戲3 -t2 )2 r10.60.6".02"28十196口2停一28'2«2 =1.75"03 w/(m2 K)牛=1.31咒104 W/(m2 K)2 = 0.682m，絕熱材料應(yīng)有的厚度 0.682 0.6 = 0.082m。試驗(yàn)次數(shù)第一次第二次流速 m/s1.02.01.0傳熱系數(shù)K W/(m2 C )1200186011006-21.用不同的水流速度對某列管式冷凝器作了兩次試驗(yàn), 期之后。試驗(yàn)結(jié)果如表所示。第一次冷凝器是新的，第二次冷凝器已使用過一段時(shí)表中傳熱系數(shù)均以外

20、表面為基準(zhǔn)。管子尺寸為 流，飽和蒸汽在管外冷凝。兩次實(shí)驗(yàn)條件相同。試求: 管內(nèi)給熱系數(shù)28X 2.5mm,熱導(dǎo)率為45W/(m C )。水在管內(nèi)流動(dòng)是高度湍 (1)第一次試驗(yàn)中，管外給熱系數(shù)a,以及當(dāng)水速為 2m/s時(shí)a； (2)試分析在相同的水流速下，兩次實(shí)驗(yàn)的傳熱系數(shù)數(shù)值不同的原因，并得出定量計(jì)算的結(jié)果。解：丄二乩+蟲In蟲+丄K2422幾 d2%亠+啤書+丄120023224523=20.8冬186022 . a224523 円1200 a2d2d1 4宀丄2a d?0-11100=出 +R垢a2d22兀 d21+%僉+R垢R = 7.58x10,m2 K/ W38C，外壁外面用 100

21、 C熱水加熱。鋼殼的W/(m 2 C )，試計(jì)算鋼殼厚度是多少 mm時(shí)傳熱速率達(dá)最大*6-22. 一內(nèi)徑為0.34m的空心球形鋼殼容器，其內(nèi)壁表面溫度為 熱導(dǎo)率為45W/(m C )，熱水對外壁的給熱系數(shù)a=500值？最大傳熱速率為多少？解：Q=逼:二4兀|：|2幾 4兀2 Ct傳熱速率達(dá)最大時(shí)， R最小。對R求導(dǎo)數(shù):+4T1r2A1 j亠！ 44兀I,2人2 a丿 4花E r2幾吩丿ri取導(dǎo)數(shù)R'=_ 2_32 a=0r22ag=0.18m5006 =2 -1 =180-170 = 10mmQmaxT -tw2 -1 + 14 兀 rra4 兀220100-380.014=1.13咒

22、10 W+ ,4咒3.14 10.18X 0.17X450.18500 丿6-23.某列管冷凝器內(nèi)流冷卻水，管外為有機(jī)蒸汽冷凝。在新使用時(shí)冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20 C與30 C。 使用一段時(shí)期后，在冷卻水進(jìn)口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為26 C。求此時(shí)的垢層熱阻。已知換熱器的傳熱面為16.5m2，有機(jī)蒸汽的冷凝溫度 80 C，冷卻水流量為 2.5kg/s。20+30解：定性溫度：t = =25 C, Cp1=4.179 kJ/(kg C )2Q =qm1C P1（t2 -11 ）=KA也tm如 + 地（80 -20）+（80 30）tm=55 C2qm1c卩1(21)=2.

23、5皿179"30-20) = 115.12 W/(m2C )AAtm16.5x55Q = qm1Cp1 (t2 -鮎)=K A心tm加1+也上2 (80 -20 )+(80 -26)廠Atm=57 Ct2 -t1KAtmt2 7 K AtmK _Mm(t2 7 )_57"30 -20)_1 73 K'" m(t2 t, )"55咒(26 20)".1 1 斤 1 9K'=.=66.54 W/(m2-C) 1.73,11R = + R垢 =,KK，6-24.某列管式加熱器由多根1 R垢二Q25X 2.5mm的鋼管所組成，將苯由20

24、C加熱到55C，苯在管中流動(dòng)，其流量為每小時(shí)15噸，流速為0.5m/s。加熱劑為130C的飽和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比熱Cp =1.76kJ/(kg C )，密度為-K "66.54 "115.121 =6.34X10m2C / W858kg/m3。已知加熱器的傳熱系數(shù)為700 W/(m2 C )，試求此加熱器所需管數(shù)n及單管長度I。2 2鉀 掃亦妙出陸曰叱 凡 3.14X0.02 X0.5X858解：一根鋼管中流量：qm單=4= 0.135 kg/ s15000n = q” =31qm 單 3600x0.135殆二130 -201?-55) C In如ln130-55Q

25、 =qmCp(t2 -11 )=KAAtm =©dnltm,qmCp(t2tI 15000咒1760咒 353600X 700X 3.14X 0.02 31 咒 91.39=1.65m*6-25.某氣體混合物(比熱及熱導(dǎo)率均未知)以90kg/h的流量流過套管換熱器的內(nèi)管，氣體的溫度由38C被加熱到138C。內(nèi)管內(nèi)徑為53mm，外管內(nèi)徑為78mm，壁厚均為2.5mm ,管外為蒸汽冷凝使管內(nèi)壁溫度維持在 150Co 已知混合氣體粘度為 0.027mPa s,其普朗特?cái)?shù) Pr=1,試求套管換熱器的管長。解:Q nCtzA 也 tm =qm2C p2(t2 - hRedu Prqm2-d#4

26、90-3600X 0.785X 0.053乂 0.027咒 10，"彳2" 10Pr= 3.53x10，cp2W/(m2 -K )°=0.023>c空聖乞竺汽(2.23>d04 丫'8 屮0.053x1qm2Cp2(t2 h )A =Im«2qm2C p2(t2 七1 ) qm2C p2(T -t1 )- e -t2 ) a2l"T -t2ln T 12I = qm2Cp2 In T uda?T-t1-t290Cp2-3600% 3.14X 0.053X 3.53xln 150一38 =9.51m p2 150-138113

27、£(1)*6-26.如圖所示，傳熱面相等的兩臺換熱器，用冷水將油從138C冷卻至93C，冷水進(jìn)入第一換熱器的流量為2.5kg/s，溫度t1=25 C,出口 t2=50 C。將此股水流中抽出0.62kg/s水移作它用，余下的水進(jìn)入第二個(gè)換熱器，冷水出口 t3=65Co設(shè)兩個(gè)換熱器的傳熱系數(shù)均為450 W/(m2 C ),油的比熱Cp=2.1 kJ/(kg C )。求兩換熱器的傳熱面積,及油的流量。解：第一換熱器，定性溫度為37.5 C, Cp21=4.174kJ/(kg C )Q qm11Cp1 (T -T1 )- qm21Cp21 02 b )= KAAtm1ln-25113-百4.

28、48-1 (£ 一25)qm11 冥 2100 冥(138 -h )=4174 冥 2.5M(50 -25)=450A(138 _50)-(T1 -25)2100qm11 (138 -Tj )=260875 =450A第二個(gè)換熱器，定性溫度為57.5 C, Cp22=4.177 kJ/(kg -C )Q2 =qm12C卩1仃1 -T2 )=qm22C卩22讓3 7 )=qmi2 X 2100x(138 -T2 ) = 4177 X(2.5 -0.62 ><(65 -50 )=450 A(138-65)-(T2 -50)lnT2 -50123T22100qm12(138T2

29、i7791.4 =450A4.29-ln(T2-50)Q =qm1Cp1T出口)=qm22Cp22(t3 12 )+qm21Cp21 北2 - 上1 )qm22Cp22(t3 7 )+qm21Cp21(t2 7 L260875；117791： =4.01 kg/s 2100x(138-93)Cp1 仃-T出口)傳熱面相等113 =2 215 = 4.48Tn(T1W Q2117791.4Q1260875123 -T24.29-1 n(T2 50 )2.215(123-T2 )4.291 n(T2 50)4.48 T一25)260875qm11 2100(138 -6 )qm12117791.4

30、2100(138 -T2 )qm1 =qm11 +qm12 2608752100(138 -)2100(138-T2)+117791.4=4.0156.0942+ =4.01(138 -Ti ) (138 -T2 )(2)聯(lián)立(1)、(2), T = 99.7°C, T2 = 64.4 C。qm11 =3.244 kg/s, qmi2 =0.762 kg/sA 117791.4 4.29 -InCr2-50 9 117791.4x4.29-1 n(64.4 -50 卩 “ “ 2A = 7.25m450(123 T2 )450x(12364.4)換熱器的傳熱面積2A = 2x7.25

31、 = 14.5 m2油的流量 qm =4.01 kg/s*6-27.用一單程列管換熱器以冷凝1.5kg/s的有機(jī)蒸汽，蒸汽在管外冷凝的熱阻可以忽略，冷凝溫度60C,汽化熱為395kJ/kg。管束有n根25X 2.5mm的鋼管組成，管內(nèi)通入ti=25C的河水作冷卻劑，不計(jì)垢層及管壁熱阻，試 計(jì)算：（1）冷卻水用量（選擇冷水出口溫度）；（2）管數(shù)n與管長L（水在管內(nèi)的流速可取1m/s左右）;（3）若保持上述計(jì)算所得的總管數(shù)不變，將上述換熱器制成雙管程投入使用，冷卻水流量及進(jìn)口溫度仍維持設(shè)計(jì)值，求操作時(shí)有機(jī)蒸汽 的冷凝量。解: (1) Q=qmir=qm2C卩2篇 -ti衛(wèi)tm定性溫度 tm a25

32、C, 30-50 C, Cp2=4.174kJ/(kg K)。1.5X395 =qm24.174(t2 -25)t2 C30333538404345qm2 kg/s28.3917.7414.2010.929.467.897.09（2）冷水出口溫度取340 C, qm2 =9.46 kg/s，定性溫度 垢=32.5 C, p=995.1kg/m ；廳0.764mPa s;?=0.6131W/(m K)。=313.14 咒 0.02 咒 995.1咒1二迴皿込5.200.6131丿02 仆"I1 =2.60 仙0.764 X10.巾扇和窮一0.0"體込0"04 皿.2

33、00. .64" W/(m2 K)1.5x395>d032CL = 4.76m340-254.64x103x “ CL1 60 25In60-40A-L = = 2.45mn 血 31x3.14x0.024.76 雙管程，n=31/2=16，流量不變，流速增加一倍。a' = 20. = 1.74 x 4.64x 103 = 8.07 x 103W/(m2 K)qm2Cp2(t2 -E ) = a A也tm9.46x4174 x(t2 -25 A 8.07 x103 x 4.76 叱'衆(zhòng),6025In60 -t2t =46.8 cqmgmy.4"17竺(

34、46.8一25)=2.18 kg/s395傳熱操作型計(jì)算6-28.某冷凝器傳熱面積為20m2,用來冷凝100C的飽和水蒸汽。冷液進(jìn)口溫度為40C，流量0.917kg/s，比熱為4000J/(kg C )。換熱器的傳熱系數(shù) K=125W/(m2 C ),求水蒸汽冷凝量。解：100C的飽和水蒸汽，r=2258.4kJ/kg。Q =qm1r =qm2Cp2(t2 -b )= KAtmt2 -400.917X400002 -40 ) = 125咒20100 _40In100 -t2100 40 =exp(0.682 )=1.98100 -t2t2 =69.7Cqm1=qm2CP，10.91000&qu

35、ot;69-40.，kg/s2258.4 X1036-29.有一套管換熱器，內(nèi)管為 19X 3mm，管長為2m，管隙的油與管內(nèi)的水的流向相反。 油的流量為270kg/h, 進(jìn)口溫度為100C，水的流量為 360kg/h，入口溫度為10C。若忽略熱損失，且知以管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)2K=374 W/(m C ),油的比熱Cp =1.88kJ/(kg C )，試求油和水的出口溫度分別為多少？解：水的定性溫度取 10C, Cp2=4.191kJ/(kg C )任=冷0.336NTU1qm1C p1KA =37恥 3.14".019>2=0.316270X1.881 -exp Nt

36、U 衛(wèi)-R 91 -exp 0.316x(1 -0.336 )】f -qm2qm2 丿a =(1.5 $8口 = 1.383a竊 =r =f1 = 0.260R _expNtU1(1 -R > 0.336 -exp 10.316咒(1 -0.336 卩T17=0.260T2=766 Cqm1Cp1 1 T2 )= qm2C卩2吐2 -ti )qm1Cp102)qm2Cp2(T1 -T2 )*2 7=0.336t2 =17.9 C也-T2 )水的定性溫度tm =14 C, Cp2=4.188kJ/(kg C )，與10C水的cp2=4.191kJ/(kg C )相差很小，計(jì)算有效。6-30

37、.某列管換熱器用110C飽和蒸汽加熱甲苯，可使甲苯由30C加熱至100C。今甲苯流量增加 50%，試求:(1)甲苯出口溫度；(2)在不變動(dòng)設(shè)備條件下，采用何種措施以使甲苯出口溫度仍維持100C?作定量計(jì)算。解： Q =qm2C p2(t2 11 ) = aAAtmQ =qm2Cp2(t2 -ti )=aAMmqm2CP2(t2 -t1 )_ aAAtmqm2Cp2(t；11)CtAitm70l 110-30 (100-30) _ln11o_1oo1.5(t；-30) 383= t；-30383； 110-30 In ,110-t2t2 =98.23 C(2) A.提高飽和蒸汽的溫度(加壓)&#

38、171; Mtm =1.Mtm7070匚3曲0才護(hù)而二0InInT -100110-100T =112.1 CB.提高飽和蒸汽冷凝量，增加50%。*6-31.某套管換熱器有傳熱面積0.4m2，油在內(nèi)管從75C被冷卻至65 C。冷卻水在環(huán)隙中逆流流動(dòng)，從30 C加熱至45C，給熱系數(shù) a =4000W/(m 2 C )。內(nèi)管直徑025mm，管壁較薄，熱阻可略去不計(jì)。求該換熱器能冷卻 的最大油量。已知油在平均溫度下的物性為y=0.56W/(m C )；尸1.8mPa s； Cp=2070J/(kg C )。解:Q =qm1cp1 02 E )= qm2c卩2 01| T2 )= KA人tmMm=6

39、2 )-卩21 )_ (75 一45 )-(65 一30 ) = 32 44 c|2T2 1175-45 In65-30qmi X2070X (75 -65 )= K X 0.4x 3244qm6.27<10KPr CpfA20空込=6.650.56ReduP_4qm1兀d44qm143.14X0.025X1.8X10一2.83"0 %= 0.023Re Pdr人一0.8 f 0.3 c ccc= 0.023x0 5640.80330.8x(2.83x104qm1 ) 6.65= 3.31x103qm10.025亠丄K % a26.27x10“qm1+-3.3V103q0.18

40、4000"m1qm1 =1.24kg/s*6-32.今有一套管換熱器，冷、熱流體的進(jìn)口溫度分別為40 C和100C。已知并流操作時(shí)冷流體出口溫度為60 C,熱流體為80C。試問逆流操作時(shí)熱流體、冷流體的出口溫度各為多少？設(shè)傳熱系數(shù)K均為定值。解：并流操作時(shí)：100° J 80C40C°t 60C'qm1cp1T1 T2100-80 1qm2c p2tt160-40KAqm2Cp2mi80 -60 ",100-40In80-60= 100-80-36.41= 0.549逆流操作時(shí)：100宀丁2't21 40C °qm1c p1qm2c p2-T2,t2 7T1 -T2'=t2-11曲1 =T -t； =T2'-t1 =組2 "tm逆KA處100549qm2C p2也t