华工热交换器考试用答案(20210410043913)

1、某一错流式热交换器中(两流体各自均无横向混合的一次错流)，以排出的热气体将 2. 5kg/s的水从35C加热到85C,热气体的比热为1.09kJ/(kg 0 ,进入热交换 器 的温度为200 C,离开时的温度为93 C,若该热交换器的传热系数为180W/(m2C), 试求其传热面积和平均温度。若水的流量减少一半，而气体的流量及两流体的进口温度保持不变，计算因 水流量减少而导致换热量减小的百分比，假定传热系数不变。解：(1 )由题，M2二2.5 kg /s, t2=35 C, t2二85 C Cp2二4187 J/ kg C ,cpl=1090 J/ kg C , t； =200 C, t；二9

2、3 C, K=180 W / m2 Co匚七勺羊 7)-彷2 )_ (20 -85 )-(93 _35 )=83 右_ c = Tn 200_S593-35p3二字s 汽二黔=214,查图 得，. 92 o鮎-b200 -35错流的平均温差为：二屮込tim,c = 0. 92汉83. 27二76. 61 C不考虑散热损失，传热量 Q二M2Cp2(t2“-t2)二2.5 418785 - 35二 523375 W传热面积F二 Kt523375180 76.61Wmin W ；忙一 t； 200 934891.4，旷Mcp = 2.5 4187 =5233.8,所以,2 2NTU 旦亠J 二 1.

3、40,尺二二=0. 93,Wmin4891.45233. 8查图 1.23 得,=0. 564,Q 二 q酹二 WU t； 12 =0. 564 4891. 4200-35 =455194 W ;100%Q 一 Q523375 -455194100% =13. 3%5233756.逆流式管壳热交换器，采用将油从100C冷却到65C的方法把 水从 25 C加热到50C,此热交换器是按传热量20kW、传热系数340W/(m2 C )的条件设计的。(1) 试计算其计算其传热面积Fi;(2) 假设上面所说的油相当的脏，以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004 m2/W,这时传热面积F2应为多少？(3)

4、若传热面积仍为F】，流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，传热量会减小多少?角军：(1)由题，ti二 100 C , t=65 C , t2 =25 C , t2=50 C , Q =20 kW ,2K=340 W / m Co逆流，-：宀)一(忙2)_I严50 严 _50 )_(65 _25 )二4465-25传热面积F】二In20000=1. 31 矿。340 44.81(2)有污垢时，K二二 144 W. m2 C ,丄+ 0. 004K340K 如 144 44.81若传热面积仍为F1,流体进口温度不变，当选用这一污垢热阻后，岀口温度发生变化65=571.4 W. C, W2=t21

5、2 50 25=800 W.Rc=wax=斜孟鲁NUKEW讪畛 查图1. 19得，=0. 26oQ 二 Wain(t2)=0. 26 571.4(100 -25)=11142 W(或者按二汪或；二泾求出匸或0进而得到Q=Q - Q =20 -11. 142=8. 858 kW7.在热交换器中，重油从300C冷却到200C,而石油则从25C被加热到175 C,在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，试求:(1) 做顺流布置和逆流布置时，逆流时所需传热面和顺流式所需传 热面之间的关系(2) 若设计成石油不混合而重油混合的错流式时，与顺流相比，错 流可节省多少传热面？解：(1)由题，匕=300 C

6、, tj =200 C ,匕二25 C , t2 = 175 C ,逆流 时：-山12一(匕一t2 )(: 仁逆=广丿“丿二48. 60 C 逆Int r-ta300 -175 )-(200 -25 ),t： _t2, 300 _175In200 -25)(t r12(300-25 )-(200-175 )口顺流巴顺,tH,300-25101. 26时：InInt-t200-175在传热系数和所传递的热量都不变的条件下，逆流时所需传热面和顺流式所需传热面之比即等于二者平均温差只比的倒数，即Fi顺逆 148.60.、帀*,104.26二1.425或一=二0.702瓏 J m，顺 104.26F顺顺 兀 148.60)错流时，P 二匕二归罕 0. 545 , rr =3020 0. 667,查图 1 一12 300 25 t212175251. 13 得，一0.