热交换器计算题(修改版)

1.已知t1=300，t1=210，t2=100，t2=200。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。（1）逆流布置；（2）一次交叉，两种流体均不混合；（3）1-2型管壳式，热流体在壳侧；（4）2-4型管壳式，热流体在壳侧；（5）顺列布置。解：（1）tmax=t1-t2=210-100=110 tmin=t1-t2=300-200=100 tlm=tmax-tminlntmaxtmin=110-100ln=104.9 （2）P=t2-t2t1-t2=200-100=0.5 R=t1-t1t2-t2=300-100=0.9 由课本图1.14查得=0.92 tm=104.90.92=96.5（3）由课本图1.8查得=0.85 tm=104.90.85=89.2（4）由课本图1.11查得=0.97 tm=104.90.97=101.8（5）tmax =t1-t2=300-100=200 tmin =t1-t2=210-200=10 tlm=tmax-tminlntmaxtmin=200-10ln20010=63.42.1-2型管壳式换热器，用30的水来冷却120的热油（c0=2100J/（kgK），冷却水流量为1.2kg/s，油流量为2kg/s，设总传热系数K=275W/(m2K),传热面积A=20m2，试确定水与油各自的出口温度。解：取水的定压质量比热cp=4200J/(kgK)，热油的热容量 W1=M1c0=22100=4200W/K,冷水的热容量 W2=M2cp=1.24200=5040W/K因而 W1=Wmin，W2=Wmax则Rc=WminWmax=W1W2=0.83, NTU=KFWmin=KAW1=275=1.31,=NTU1+Rc2=1.311+0.832=1.7传热有效度=21+Rc+1+Rc21+e-(1-e-)代入数据，得=0.539又因为=t1-t1t1-t2,所以解得 t1=71.5【或利用实际传热量Q=Wmin(t1-t2)=W1(t1-t1)，代入数据，解得t1=71.5】热平衡关系 W1(t1-t1)=W2(t2-t2),即4200(120-71.5)=5040(t2-30),解得t2=70.3所以水的出口温度为70.3，油的出口温度为71.53.一台逆流式水-水换热器，t1=87.5,流量为每小时9000kg，t2=32，流量为每小时13500kg，总传热系数K=1740W/（m2K），传热面积A=3.75m2，试确定热水的出口温度。解：取水的定压质量比热cp=4200J/( kgK)热水热容量 W1=4200=10500W/K冷水热容量 W2=4200=15750W/K因而W1=Wmin，W2=WmaxRc=WminWmax=W1W2=0.67NTU=KFWmin=KAW1=17403.=0.62=1-exp-NTU1-Rc1-Rcexp-NTU1-Rc=1-exp-0.621-0.671-0.67exp-0.621-0.67=0.41=t1-t1t1-t2=87.5-t187.5-32=0.41t1=64.7【或利用实际传热量Q=Wmin(t1-t2)=W1(t1-t1)，代入数据，解得t1=64.7】所以热水的出口温度为64.7。4.温度为99的热水进入一个逆流型的热交换器，将4的冷水加热到32，热水流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，传热系数为830W/（m2），试计算该热交换器的传热面积和传热有效度。水的比热为cp=4186J/（kg）。解法一：W1=M1cP=4186=10883.6W/W2=M2cp=4186=5441.8W/W1=Wmax，W2=Wmin，Rc=Wmin/Wmax=4680/9360=0.5，=t2-t2t1-t2=32-499-4=0.295又=1-exp-NTU1-Rc1-Rcexp-NTU1-RcNTU=0.38NTU=KF/WminF=NTUWmin/K=0.380.5=2.49m2解法二：由热平衡方程W1(t1-t1)=W2(t2-t2)，代入数据，解得t1=85逆流型换热器的对数平均温差为tlm=t1-t2-t1-t2lnt1-t2t1-t2=tmax-tminlntmaxtmin=81-67ln8167=73.8【或者用算术平均温差tm=12(tmax+tmin)】传热量Q=W2t2=5441.8(32-4)=.4W又Q=FKtlmF=QKtlm=.483073.8=2.49m25.在一台1-2型壳式换热器中，管内冷却水从16升高到35，管外空气从119下降到45，空气流量为19.6kg/min，换热器总传热系数K=84W/（m2K），试计算所需的传热面积。解：先按逆流算出对数平均温差为tlm,c=84-29ln8429=51.72，P=t2-t2t1-t2=35-16119-16=0.184R=t1-t1t2-t2=119-4535-16=3.89，故查图1.8，,=0.952，故对数平均温差tm=tlm,c