化工原理传热题库(4)

流速改变后：（2）

??t1)?2WcCpc(t2??290)???S?tm?Q??2WcCpc(t2

流速改变前 流速改变后 350K 350K 350K 350K 290K 295K 290K 则

?tm?(350?290)?(350?295)2?57.5?C? t2

???tm?)(350?290)?(350?t22??410?t22又 （3）

因物性参数不变，则： （4）

（1）/（2），并将各参数带入，可得：

5??290)2(t2?57.51.74???0.0?diu?0.8Cp?0.423()() di??????(u?u)0.8?20.8?1.74

?410?t22

??294.4Kt2

10 现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K降到370K，水进口温度为285K，出口温度为310K。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变），求油及水的出口温度。

解： 420K 370K

?tm?(420?301)?(370?285)2?97.5

310K 285K 对体系进行热量恒算，

WoCpo(420?370)?WwCpw(310?285)?KS?tm

97.550?1.95KSCpo所以， （1） （2）

冷却器长度增加一倍后，

Ww?KSCpw?Wo?KS?tmCpo(420?370)?KSCpo?

97.5(310?285)?3.9KSCpw

420K T2 t2 285K 假设： 则

???tm???t2??t12?135?T2?t22

(135?T2?t2)(420?t2)?WoCpo(420?T2)?WwCpw(t2?285)?2KS?tm所以， （3）

（4）

（1）=（3）

Ww??2KS?tmWo??2KS?tmCpo(420?T2)?KSCpo?

Cpw(t2?285)?KSCpw?(350?T2?t2)(t2?285)

1.95=

(135?T2?t2)420?T2

（5） （2）=（6）

解（5）和（6）方程，得： T2 =341.74K t2 =324.13K

11某工厂有一台列管式换热器，每小时将一定量的气体从80℃冷到60℃，冷却水温度由20℃升到30℃，气体在管内流过，冷却水在管外与气体成逆流。经核算，该换热器的传热系数K?40w/(m??C)，现

2（4） 3.9=

(135?T2?t2)t2?285

??420?324.13?95.87?t1??t2??t1

??341.74?285?56.74?t2

?用算术平均值合适。 <2， 则?tm生产需要气体出口温度更低，有人提出将一结构及大小与已用一台完全一样的换热器并联使用，气体量与原一台时相同，只是分成相等的两股送入，冷却水进出每个换热器的温度仍与原来的一样。试计算：（1）此时气体的出口温度为多少？（2）两台换热器应如何安排才能把气体冷却到更低的温度？

设：气体处理量与冷却水进出口温度都不变，忽略管壁与冷却水热阻，气体温度改变引起的物性改变也忽略不计。 解：一台换热器情况：

?tm?(T1?t2)?(T2?t1)2?(80?30)?(60?20)2?45

所以

Q?KS?tm?40?S?45?1800S

又因 WgCpg(T1?T2)?WgCpg(80?60)?20WgCpg气体放出的热量与冷却水得到的热量相等，所以： 1800即

SWgCpgS?20WgCpg

?190 （1）

（1） 两台相同换热器并联使用

???tm(T1?t2)?(T2??t1)2?(80?30)?(T2??20)2?30?T2?2

W?g?0.5Wg

w由于管间为水，管内为气体， ?制

又 ?g?AWg0.8???g 故有

K??g 气膜控

?K?400.8

??g所以 故

KK??A(Wg/2)AWg0.8?K?

1(0.5)0.8?A(Wg/2)0.80.8??40K?

K??40?(0.5)?23

30?T2?2?23S(30?T2?)?WgCpg(80?T2?)

??23?2S?Q??K?S??tmSWgCpg80?T2?23(30?T2?)

? （2）

T2??57.6?C联立（1）式和（2）式解得： （2） 两台相同换热器串联使用时

????tm(T1?t2)?(T2???t1)2?

(80?30)?(T2???20)2?30?T2??2

K???K?40

30?T2??2?40S(30?T2??)?WgCpg(80?T2??)

???40?2S?Q???K??S???tm

SWgCpg?80?T2??40(30?T2??) （3）

T2???46.15?C联立（1）式和（3）式解得：

因此两台串联使用可使气体出口温度降低到更低。

12 某车间需要安装一台换热器，将流量为30m3/h、浓度为10%的NaOH水溶液由20℃预热到60。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为φ25×2mm；长度为3m；总管数72根。试问库存的换热器能否满足传热任务？ 操作条件下，NaOH溶液的物性参数为钢的导热系数???1100kg/m3;??0.58w/m??C;Cp?3.77kJ/kg??C;??1.5mPa?s;蒸汽冷凝膜系数?46.5w/m??C?2?1?10w/m??C42

2污垢热阻总和 ?R?0.0003m??C/w

解：对库存换热器进行传热能力核算 Q 其中 So ?tm?KoSo?tm

?n?do(L?0.1)?72?3.14?0..025?(3?0.1)?16.4（T?t1)?(T?t2)t2?t160?20????85.4?CT?t1T?t1127?20lnlnln127?60T?t2T?t2

蒸汽冷凝宜走壳程，NaOH水溶液走管程。 求管内NaOH水溶液一侧的?1 u?303600?0.785?0.021?72/22?0.67m/s

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