1、6.在并流换热器中，用水冷却油。水的进 出口温度分别为15C, 40C,油的进出口 温度分别为150 c和100 C。现生产任务要 求油的出口温度降至80CC,假设油和水 的流量，进出口温度及物性不变，若换热 器的管长为1mi试求此换热器的管长增至 若干米才能满足要求。设换热器的热损失 可忽略。解：根据题意列出关系式：热流体(油)：Ti = 150C _ T 2=100C 冷流体(水)：ti=15C - t 2=40 C 现在要求：热流体(油)：Ti=150C 一T2=80C冷流体(水)：ti = 15C 一t 2 = ?开始：Q= WhCph (Ti - T 2 ) =50 WGh=WcCP
2、c (t2-t i) =25WGc=K)S)A tm tm= ( A ti- At 2)/ln ( A ti/ At2) =(135-60) /ln (135/60) =92.49改变后：Q =WCPh(-T2 )=700 WCPh=WcCpc (t 2 -t 1) = (t 2-15) WCPc=KS A tm.25/ (t2 -15) =50/70/.t2=50C tm = ( t1- At2 ) /ln (，/ At2 ) =69.81* _ _ _ . _ _ 一Q/Q= K0SAtm / K 0S Atm =LAtm / L Atm =50/70 L =1.85L=1.85m7.重油
3、和原由在单程套换热器中呈并流流 动，粮站油的初温分别为243c和128C; 终温分别为167c和157 C。若维持两种 油的流量和初温不变，而将两流体改为逆 流，试求此时流体的平均温度差及他们的 终温。假设在两种流动情况下，流体的无 性和总传热系数均不变，换热器的热损失 可以忽略。解：由题意得：并流时：热流体(重彻：T1=243C - T2=167C 冷流体(原油)：t1=128C 一12=157CQ =WhCPh (T1 - T 2 ) =76 WGh=WcGc (t2-t 1) =29VCCPc=K0S0AtmAtm = ( t 1- t 2) /ln ( t1/ At2)=43改为逆流后
4、：热流体(重油)：Ti=243C(2)壳方和管方分别为单程和四程的-丁2 二?冷流体(原油)：t 2, =?一ti = 128C同理：Q =WCh(Ti - T2 ) = (243-T2 ) VhC)h=WCpc (t2 -t 1) = (t2 -128) WC =K)S)Atm.29/ (t2 -128) =76/ (243- T2 )T2 =578.45-2.62 t 2 (1)Atm = (243- t 2) - (T2-128)/ln (243- t2)/ (T2 -128)(2)又 Q/Q *= Atm / Atm =29/ (t2-128) (3)由(1) (2) (3)解得 t
5、2, =161.41 CT2 =155.443 CAtm =49.5 C8.在下列各种管式换热器中，某溶液在管 内流动并由20c加热到50Co加热介质在 壳方流动，具进出口温度分别为100 c和 60C,试求下面各种情况下的平均温度差。(1)壳方和管方均为单程的换热器。设 两流体为逆流流动。换热器。(3)壳方和管方分别为二程和四程的换热器。解：(1)热流体：Ti=243 C 一 T2=60 C冷流体：t2=50C t 1=128CAt1=50CAt 2=40 C. t m= ( t1- t 2)/ln ( 11/ At2)=44.8 C(2)壳方和管方分别为单程和四程，则需计算平均温度差校正系
6、数少At ,由已知条件计算得少At=0.891 tm =少力 tm=0.891 x44.8=39.9 C(3)查图得，少At=0.97. tm =少 at tm=0.97 x44.8=43.5 C9.在逆流换热器中，用初温为20c的水将1.25kg/s的液体(比热容为1.9kJ/kg ?C, 密度为850kg/m),由80 c冷却到30 C。换 热器的列管直径为巾252.5mm水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85W/(m?C)和 1.70 W/ (m2?C)。污垢热阻 忽略。若水的出口温度不能高于 50C,试 求换热器的传热面积。解：热流体：Ti=80 C - T 2=30 C冷
7、流体：t2=50C t 1=20 CAt 1=30 CAt 2=100 C. t m= ( t 1- t 2)/ln ( t1/ At2)=18.205 CQ =WCPh (丁- T 2 ) =1.9 X10 3X 1.25 X50=118.75W又、=(8,其中 1/ K)= d。/ %idi+1/%0 解得 K)=0.486X 103m2?C/W0.486 x 103X 18.2058=118.75X 103.S0=13.4m310 .在列管式换热器中用冷水冷却油。水在 直径为巾192mm勺列管内流动。已知管内水 侧对流传热系数为3490 W/ (m2?C),管外 油侧对流传热系数为258
8、 W/ (m2?C)。换 热器用一段时间后，管壁两侧均有污垢形 成，水侧污垢热阻为0.00026m2?C/W,油 侧污垢热阻0.000176m2?C/W。管壁导热系 数入为45 W/(m?C),试求：(1)基于管 外表面的总传热系数；(2)产生污垢后热 阻增加的百分比。解：(1) 1/K0 =d0/ % idi+1/ % 0+Rid0/di+R0+bd0/ 入 dm=19/(3490X 15) +0.00026 x19/15+0.000176+ (0.002 X 19) / (45X 16.9) +1/258 2_ ./. K0 =208 m?C/W(2)产生污垢后增加的总热阻：d0/ % i
9、di + R0=19/ (3490X 15)+0.000176=0.00050533产生污垢前的总热阻：d0/ % id+1/ %0+ bd0/ 入 dm=19/(3490X 15) + (0.002 X19)/ (45X 16.9) + 1/258=0.0043 增加的百分比为： 0.00050533/0.00429=11.8%11 .在一传热面积为50m的单程列管式换热 器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流 流动。冷水的流量为33000kg/h ,温度由20c升至38Co溶液的温度由110c降至 60 Co若换热器清洗后，在两流体的流量 和进出口温度不变的情况下，冷水出口温 度增至45 C
10、o试估算换热器清洗前后传热 面两侧的总污垢热阻。假设(1)两种情况 下，流体物性可视为不变，水的比热容可 取4.187kJ/ (kg?C)； (2)可按平壁处理， 两种工况下 i和 0分别相同；(3)忽略管 壁热阻和热损失。解：换洗前：热流体：Ti=110C - T2=60C 冷流体：t2=38C -ti=20CAt i=72CAt 2=40C/.Atm = ( tl- t 2)/ln(A ti/ At2)=54.4 CQ= VhCoh (Ti - T2 ) =50WC =WcCpc (t2-t 1)= 18WCpc=K8Atm =54.4K0Sc代入数据计算得K=254 w/(m?c)换洗后
11、：热流体：T1 = 110 C -冷流体：t2=38C -11=20 CAt 1=72C t2=40C-Atm = ( A t 1- A t 2 )/ln ( A t1/ At2)=54.4 CQ= WhCPh (-T 2 )=(100-T2)WCPh=WcGc(t2-t 1)=25WO=K)SAtm.50/ (100-T2)=18/25-T2=40.56 C. tm = (，- At2 )/ln ( t1 / At2) =35CQ= =WCCpc (12-t 1) = K0S0 A tm代入数据计算得K=548.3W/ (m2?C)总污垢热阻为：1/ K0-1/T2=60C=2.1 X 10
12、-3 m2?C/WK0 =1/245-1/548.312.在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加 热原料油。温度为160c饱和蒸汽在壳程冷 凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流 动，并由20c加热到106C,列管换热器 尺寸为：列管直径为巾19X 2mm管长为 4m ,共25根管子。若换热器的传热量为 125Kw蒸汽冷凝传热系数为7000 W/ (m2 ?C),油侧污垢热阻可去为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。又若有的流速增加一倍，此时若换热器的 总传热系数为原来的1.75倍，试求油的出 口温度。假设油的物性不变。解：I/K0 =dJ %
13、 id+1/ 认 i+RidJdi,又 K0=Q/S) Atm其中 S=25X3.14 x 19X 103X 4=5.97 tm= ( A 11- A 12)/ln (At1/At2) =90.27 CK=125X 103/ (5.97 X90.27) =232.1 W/ (m2?C)可以解得 i =359.5 W/ (m2?C)改变流速后：K 0 = 1.75K 0=406.2 W/ (rm? C)Q *=2Q (t2 -t 1)/ (t2-t 1)=125X103 (t2 -20) /86又 Atm = (T- t1)- (T-t2 ) /ln(T- t1)/ (T-12)=Q /KoS可
14、以解得t 2 =99.2 C13.90 C的正丁醇在逆流换热器中被冷却到50 C。换热器的传热面积为6m，总传热系数为230 W/ (m2?C)。若正丁醇的流量为1930kg/h ,冷却介质为18c的水。试求:(1)冷却水的出口温度；(2)冷却水的消耗量，以m3/h表示。解：由传热方程式 Q=KSA tm= WhCph (Ti -T2 )查表得70c的正丁醇的比热为3.06X103J/ (kg?C)Q=1930/3600X 3.06 乂 103X(90-50) =65.5 X 103J/sAtm = Q/KoS=65.5X 103/ (230X 6)=47.5 C丁醇放出热量相等Atm = ( A ti- At 2)/ln Ati/ At2= (90- t2)- (50-18) /ln(90- t2)/ (50-18)试差得12=22.7 C假定无热阻损失即冷水吸收热量和正Q =W cCpc (ti-t2), Gc=4.183kJ/(kg?C)65.5 X 103=4.183 X 103W(22.7-18 )W c=3.33kg/s.V=12m
