第四章 传热习题(6)

解：当内管压强差为?P时，内管压强差为

2?P??l?ud22

23?P时，

3?P??l?(u')d2

?u'?????3?u'?3u?u?0.15?0.26m/s?u?

du?0.0508?0.15?9944?Re???1.05?10?3?0.72?10湍流

?当内管压强差为

3?P(u'?0.26m/s)时，管内流动也肯定为湍流

0.8?u'??'2??2???u?则K?0.8?0.26??627???0.15??974kcal/m?h?2℃

?1??2?1??2?2000?9742000?9741p11?655kcal/m?h?2℃ 可得：

又由原工况：wC?T?w2Cp2?1080kcal/h??T2??w2Cp2?t2?t1?810?0.8(120?70)?w2Cp2(50?20)

℃

?热流体的流量，进出口温度不变（生产要求）

?w1Cp1(T1?T2)?w'2Cp2?t'2?t1?

?0.26??810?0.8?120?70?????1080?t'2?10?0.15??

解得：t'2?37.3℃

?tm??T1?t'2???T2?t1?lnT1?t'2T2?t1?P??120?37.3???70?20?ln120?37.370?20?65平均温差：则由 wC?T1p11℃

?T2??KA?tm2可得：810?0.8?120?70??655?A?65

20、有一换热器，并流操作时，冷流体进出口温度分别为25℃和70℃，热流体进出口温度分别为150℃和100℃。若在两种流体流量和进出口温度均不变的条件下，将并流操作改为逆流操作，试问该换热器的传热速率和传热平均温度差有何变化？（定量说明） 计算时可视为CP和K常量。 逆流操作时：

?A?0.761m?1?(1?eNTU1(1?R1))/(R1?eNTU1(1?R1)) (1?R2))?2?(1?e?w1Cp1w2Cp2NTU2(1?R2))/(R2?eNTU2

?t2?t1T1?T2?70?25150?100解：

∴ 热流体为最小热溶流体

?0.9?R1

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并流时：传热速率Q?tm??w1CP1?T1?T2??w1CP1?150?100??50wCP1（1）

?T1?t1???T2?t2?lnT1?t1T2?t2??150?25???100?70?ln150?25100?70?66.6传热平均温差

NTu1℃

?KAw1CP1?T1?T2?tm'1?150?10066.6?0.751

逆流时：NTu=NTu1=0.751

R'1?R1?0.9

'∴

?1??1?1?exp??NTuR1??1?R1????exp?NTu1?1?R1??11?exp?0.751?1?0.9??0.9?exp?0.751?1?0.9???0.438

T1?T2?T1?t1??t1t2?150?T2?150?25T1?T2?T1?T2?0.438?T2??95.3℃

又：t2??t1?

??25t270?25?150?95.3??74.2℃ 150?100?t2Q??w1Cp1?T1?T2???w1Cp1?150?95.3??54.7w1Cp1?传热速率：

???tm?T1????T2??t1??t2ln?T1?t2T2??t1??150?74.2???95.3?25?ln150?74.295.3?25传热平均温差=73.0℃

Q?

则传热速率增大：即增大9.4%。 传热平均温差增大：

Q?54.7w1Cp150w1Cp1?1.094

??tm?tm?73.066.6?1.096 即增大9.6%。

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