化工原理传热例题

1、【例】 有一列管式换热器，由38根25mm2.5mm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20被加热至80，苯的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。解：苯在平均温度Ctm5080202130960104508608100203.udReismndquiv/81. 03802. 0785. 086032. 842279514010450108133.cPrp408040807953096002014002300230.i.PrRed.1272W/（m2）以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故 若忽略定性温度的变

2、化，当苯的流量增加一倍时，给热系数为 2215212728 . 08 . 0uu【例】 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为89mm3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80冷却到50。冷却水在环隙从15升到35。苯的对流传热系数h=230W/（m2K），水的对流传热系数c=290W/（m2K）。忽略污垢热阻。试求：冷却水消耗量；并流和逆流操作时所需传热面积；如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。)()(1221ttcWTTcWQpccphh解 苯的平均温度比热容cph=1.86103J/（kgK）苯的流量Wh=

3、2000kg/h，水的平均温度比热容cpc=4.178103J/（kgK）。热量衡算式为 （忽略热损失）6525080T2523515tWQ43101 . 3)5080(1086. 1360020001335)1535(10178. 43600101 . 3)(3412ttcQWpcc热负荷 冷却水消耗量 kg/h089. 0290082. 00855. 045082. 00035. 0230111ocimihidddbdK以内表面积Si为基准的总传热系数为Ki，碳钢的导热系数=45W/（mK） =4.35103+7.46105+3.18103 =7.54103m2K/WKi=133W/（m2

4、K），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。并流操作 80 50 15 35 65 15 2 .341565ln1565并mt2481. 62 .34133101 . 3mtKQSmii并并Ctm4023545逆2483. 540133101 . 3mtKQSmii逆逆逆并逆并故因iimmSStt,17. 1并逆逆并mmiittSS传热面积 45353515 逆流操作 80 50 传热面积 逆流操作 Si=6.81m2，2 .3481. 6133101 . 34iimSKQt2tt35152 .34235ttm因Ct4 .33则设冷却水出口温度为t2，则 80 50 则 t2=803

5、3.4=46.6水的平均温度t=（15+46.6）/2=30.8，cpc=4.174103J（kg）hKgttcQWpcc/846)156 .46(10174. 43600101 . 3)(3412%6 .3610013358461335冷却水消耗量逆流操作比并流操作可节省冷却水：若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的35变为46.6，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了36.6%。【例】 有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120降至80，其对流传热系数1=50W/（m2K）。壳程的冷却水从15升至90，其对流传热系数2=2000W/（m2K），管

6、壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求水和空气的出口温度t2和T2，忽略流体物性参数随温度的变化；传热速率Q比原来增加了多少？解：水量增加前 T1=120，T2=80，t1=15，t2=90， 1=50W/（m2K），2=2000W/（m2K）， K)W/(m8 .48200015011111221KC3 .45158090120ln)1580()90120(ln)()(12211221tTtTtTtTtmmpccphhtKSttcWTTcWQ)()(1221)(3 .458 .487540aScWcWpccphh水量增加后 28 . 022)KW/(m3 .492000215011211128 . 028 . 01K15120ln)15()120(ln)()(222212211221TtTttTtTtTtTtmmpccphhtSKttcWTTcWQ)(2)(1221)(15120ln151203 .49)15(2)120(222222bTtTtStcWTcWpccphh)15(2751204022tT)(120(80751522cTt 或 )(15120ln)15(1203 .493 .458 .481204022222dTttTT0558. 01512