换热器例题2009.doc

1、已知热-冷流体的进、出口温度 C、 C、 C、 C，试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：（1） 顺流；（2） 逆流；（3） 一次交叉流（两种流体各自不混合）；（4） 一次交叉流（一种混合，另一种流体不混合） 解：（1）对顺流： ， （2）对逆流： ， （3）一次交叉流（一种混合，另一种流体不混合） ， 查图1015得到： 所以 （4）对一次交叉流（两种流体各自不混合） ， 查图1015得到： 所以 2、有一台逆流式油-水换热器，已知油的进口温度 C，出口温度 C，油的密度 kg/m3，比热容 kJ/(kgK)；冷却水的进口温度 C，出口温度 C，流量 kg/s。换热器的传热系数 W/(m2K)，试求：（1） 油的流量；（2） 换热器的换热量；（3） 换热器的传热面积。解：先计算换热器的换热量，在该温度范围内水的比热容 由得到： 由可以计算油的流量： ， 由得到： 3、某蒸发器的管壁厚3mm，材料是钢。长久使用后其表面覆盖一层厚为0.5mm的水垢。试求传热系数的变化，并就计算结果讨论水垢对传热系数的影响。已知：沸2791 W/(m2K)，冷凝11630 W/(m2K)，钢=46.5 W/(mK)，水垢=1.745 W/(mK)。解： 假定各传热面面积相等，则： （1） 结垢前：（2） 结垢后： 所以，结垢前后变化： 可见结水垢后传热效率大大下降。 答：水垢使总传热系数下降了36。4、一蛇管热交换器是用外径20mm，厚2mm的铜管装置在水槽中。CO2气体以24kg/h的流量在管内流动，其温度由50降到20，CO2的平均Cp=0.83kJ/(kgK)。冷却水自槽底进入，以110kg/h的流量缓缓流进，自槽顶离去，这样冷却水可以当作以自然对流的方式与CO2进行热交换。水的进入温度为10。已知CO2对壁的158.2W/(m2K)，管壁对水的258.2W/(m2K)，管壁w=383.8 W/(mK)，试计算冷却水的出口温度和热交换器的传热膜系数。解：（1） 热量衡算：水升温吸收的热量CO2降温释放的热量即 水的物性值先以10的情况计算：查水的物性值，则 所以：to=11.3验证水的物性值假设：水的平均温度： 以10的水计算是可以的。所以冷却水的出口温度为11.3。（2） 求K根据热阻叠加规律：同理可得： 答：冷却水的出口温度为11.3，热交换器的传热膜系数为45.05W/(m2.K)。(如以圆筒壁的平均面为基准，则传热膜系数为 50.05W/(m2.K)； 如以圆筒壁的内表面为基准，则传热膜系数为56.31W/(m2.K)。一般没有特别指明，应以外表面为基准计算传热系数K。)练习题 1. 设有一管壳式换热器，热流体的进、出口温度57、35，冷流体的进、出口温度28、30。试求在顺流、逆流和一流程交叉流热流体横向混合、冷流体横向不混合时三种情况下的对数平均温差。2. 管壳式冷油器的冷却水在双管程中流动，其进、出口温度为20、60，水流量为每分钟70公斤，将热油从110冷却到60，冷油器的总传热系数为300W/m2,试计算冷油器的传热面积。(设管程为2管程，水在40的比热容为Cp=4.174kJ/kg ,)3. 某一换热器总换热面积为60m2，用来冷却质量流量为1000kg/h、温度为200的油，设该油的比热为1.9kJ/kg.，水的进口温度为30、流量为6000kg/h。该