化工原理答案第四章传热

1、执八、热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为0.16W/(m -°C )、厚度为 300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30 C,另测得距加热器平壁外表面 250mm处的温度为75 C,如习题 4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。t2 =75C, t3 =30C计算加热器平壁外表面温度ti ,=0.16W/(m C)t1 _7575 _300.25 二 0.0507606450.25 75 =300C0.05【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm厚的软木做成软木的热导率 入=0.043 W/(m- C )。若外表面温度为28

2、 C,内温度为3C,试计算单位表面积的冷量损失。ti =3C , t2 =28C , 扎 =0.043W/ m Cb =0 03m，则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m。现测得电流表的读数为2.8A，伏特计的读数为140V，两侧温度分别为280 C和100 C,试计算该材料的热导率。解根据已知做图热传导的热量Q =| V =2.8 140=392W电樊器f =顽匸Qb392 0.02习题4-3附图A(t1 -12)0.02(2

3、80-100)【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率2=1.05W/(m- C )，厚度b =230mm ;绝热砖层，热导率2=0.151W/(m- C )；普通砖层，热导率Q0.93W/(m C )。耐火砖层内侧壁面温度为1000 C，绝热砖的耐热温度为940 C，普通砖的耐热温度为130 C。(1)根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm，试确定绝热砖层的厚度。若普通砖层厚度为240mm，试计算普通砖层外表面温度。(1)确定绝热层的厚度b2温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q绝热砖层厚度b2的

4、计算每块绝热砖的厚度为0.23m，取两块绝热砖的厚度为d =0.23 2彳0习4幣。-4附图(2)计算普通砖层的外侧壁温t4先核算绝热砖层与普通砖层接触面处的温度t3t3小于130 C,符合要求。通过普通砖层的热传导，计算普通砖层的外侧壁温t4 o【4-5】有直径为 38mm 2mm的黄铜冷却管，假如管内生成厚度为1mm的水垢，水垢的热导率入=1.163W/(m C ) o试计算水垢的热阻是黄铜管热阻的多少倍黄铜的热导率入=110W/(m C ) o解 因38 ：-232，因算术平均半径计算导热面积。管长用L表示。黄铜管的热阻为水垢的热阻为0.001-：1.163 0.033L0.001R垢二

5、 1.163 0.03351 6 倍R铜-0.002- '110 敢 0.036【4-6】某工厂用41 70nm 5mm的无缝钢管输送水蒸了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为的矿渣棉，其热导率为0.065W/ (m K);第二层为厚30mm灰，其热导率为0.21W/(m K)o管内壁温度为300 C,保温面温度为 40 Co管路长 50m o试求该管路的散热量。【4-7】水蒸气管路外径为108mm，其表层超细玻璃棉毡保温，其热导率随温度的 变化关 系 为 =0.0330 00023W / (m K气管路外表面温度为150 C,希望保温层外温度不超过50 C，且每米管路的热

6、量损失不160W/m试确定所需保温层厚度。水垢层黄铜菅习题4-5附图030mmJi=3ODV矿ifmJb-OJI/Z /3=0 03m心日0 flSSin內=0 )|5th时 0 145m面包t/rC水蒸八、表面超过保温层厚度以 b表示已知t, =150C ,t2 =50C , q =160W/m解得保温层厚度为保温层厚度应不小于13.3mm对流传热25 C。求管壁对水的对流传热系数。解 d = 0.015m, I = 2m, u=1m/s, ti =15C, t25°C水的平均温度tm二勺 空 J5 25 =20C2 2查得 20 C 时水 的密度 p = 998.2kg/m3 ,

7、黏度 4 =1. 0 0 4 13 P a .s,热导率 入=59.9 x-210I 2W/(m -C )，普朗特数 Pr=7.02。133 60雷诺数d 0.015对流传热系数的计算，水被加热，Pr的指数n =0.42=4367 W/(m 2 C )【4-9】空气以4nZs的流速通过75.5mm 3.75mm的钢管，管长 5m。空气入口温度为32 C,岀口温度为68 Co (1)试计算空气与管壁间的对流传热系数。(2)如空气流速增加一倍，其他条件均不变，对流传热系数又为多少?若空气从管壁得到的热量为578W，钢管内壁的平均温度为多少解 已知 u =4m/ s, d =0 ,068m , I

8、=5m , t32C , t68C(1)对流传热系数 二匚计算空气的平均温度查得空气在 50C时的物性数据；? = 1.093kg / m3，Pr =0.698，空气被加热，Pr的指数n =04雷诺数卩 1.96X10对流传热系数：=0.023Re。8 Pr04空气流速增加一倍，对流传热系数:-'为若空气从管壁得到的热量为578W，计算钢管内壁平均温度用式Qtw -tm)计算钢管内壁的平均温度tw o已知空气进岀口平均温度tm =50C在第(1)项中已计算岀对流传热系数一 =18.4W/(m2 C)钢管内表面积为 A =dl =恵泊0.068 5 =1.07m2钢管内壁平均温度Q &q

9、uot;丄 578“:A 18.4 1.07tw tw' 50 ' 79.4C【4-10】温度为10 C、压力为 101.3kPa的空气，以10m/s的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气岀口温度为30 Co列管式换热器的外壳内径为190mm，其中装有 37根的19mm 2mm钢管，钢管长度为2m。试求钢管外表面对空气的对流传热系数:.。解 已知空气压力：=101.*Pa，温度ti =10C, t2 =30C ,10+30空气的平均温度tm220C查得空气在20 C的物性数据为：密度J=1.128kg/m3，比热容 c 1.005 i0j/(kg °C )，热导

10、率，=2.7610/ n(i -1.91 10 -Pas，普朗特数Pr =0.699，空气被加热，Pr的指数n =0.4空气流动的截面积-0.192 _37 0.0192湿润周边二(0.19 37 0.019)当量直径4 孑(0 1.92 37 0 0192)=0 0255 二(0 1.9 37 0 019)已知空气的流速u = 10m / s雷诺数 Re=业= 0.0 2 55 0 = 1.258| 4 1 湍流1. 9 1150对流传热系数【4-11】有一套管式换热器，内管为38mm 2.5mm，外管为 57mm 3mm的钢管，内管的传热管长为2m。质量流量为2530kg /h的甲苯在环隙

11、中流动，进口温度为72 C，岀口温度为38 C。试求甲苯对内管外表面的对流传热系数。甲苯的温度T =72C, T2 =38C，平均温度 Tm =T T272=55C2甲苯在55 C的物性数据有：密度 卜=830kg /m3，比热容Cp =1.83 10J/ (kg C ),热导率入=0.128W/(m C-)，黏度卩=4 3x10°Pa s甲苯的质量流量qm1 =2530 kg / h体积流量qV1 =qm1 / - =2530 /830 =3.05m3 / h甲苯在环隙中的流速u计算套管的内管外径d1=0.038m，外管内径 d2 =0.051m，3 05甲苯对内管外表面的对流传热

12、系数计算流速 u0.933 m / s3600 疋鲁 X(0.0512 0.0382)套管环隙的当量直径de =d2 -dt =0.051 -0.038 = 0.013m_44.3 10Re 二复丿013 °9334 830 =2.34 104 湍流甲苯被冷却n = 0.3【4-12】甲苯在一蛇管冷却器中由70 C冷却到 30 C,蛇管由 45mm 2 5mm的钢管3根并联而成，蛇管的圈径为0.6m。若甲苯的体积流量为3m3 / h，试求甲苯对钢管内表面的对流传热系数。解 甲苯的温度 =70C, T2=30C平均温度Tm =1° 3 050Cm2甲苯在50 C时的物性数据为

13、：密度P = 836 kg/ m3 ,黏度卩=4.4灯0二Pas ,热导率 =0.129W/(m C)，比热容 Cp =1.77 10 j / (kg C )甲苯在3根并联蛇管中的流速U计算体积流量qv =3斥/ h蛇管内径 d =0.04m，流速qV3/36000 221 ,u20.221m/ sK d.30.785 X(0.04) X37 d雷诺数普朗特数c duP 0.04x0221x836 “c Re4=1.68 10 湍流k4.4x10-a Cp"1.77 103 4.4 10Pr6.040.129弯管效应校正系数R"7討“77罟心对流传热系数:计算甲苯被冷却n

14、= 0.30 1294 0 80 32=0.0231(68 10 . )6 04 124=379 W/(m2 C)3.8 104W的热量。试求水蒸气在水【4-13】质量流量为 1650kg/h的硝酸，在管径为©80mm汉2 5mm、长为3m的水平管中流过。管外为300kPa （绝对压力）的饱和水蒸气冷凝，使硝酸得到平管外冷凝时的对流传热系数。解在计算水蒸气在水平管外冷凝的对流传热系数:-时，需要知道管外表面温度如何假设tw ?水蒸气冷凝的：值一般为 5000 1500WV（m -°C ）按题意，饱和水蒸气冷凝传给硝酸的热量为Q=3.8 104W取:-100CW/（m C），

15、估算壁温度 仁300kPa （绝对压力）时，水蒸气的饱和温度ts=133.3C用式Q =：卡化-tw）估算壁温度tw先假设tw =128 C定性温度为膜温上 133.3128 _ 131C2 _ 2 -冷凝水膜的物性参数3"二 934 kg / mts =133.3 Q时水的比汽化热r =2168 103 J / kg水蒸气在水平管外冷凝的用式Q =A(ts _tw)计算Q值此Q值大于硝酸吸收的热量，说明假设的tw偏小。重新用:-=11558W/(m2 C)估算 tw假设 tw =129C膜温tts tw1 3. 3 3-2与前面计算的膜温基本一样，.t 二ts -tw =133.3

16、-129 =43不同。:值计算用=11216W/(m2 C)验算壁温与前面假设的相同。故冷凝水膜的物性数据也一样，只是：计算式中的【4-14】水在大容器内沸腾，如果绝对压力保持在p =200kPa，加热面温度保持130 C,试计算加热面上的热流密度p =200kPa,ts =1202C, tw =130C水沸腾的对流传热系数加热面上的热流密度两流体间传热过程的计算【4-15】载热体的流量为1500kg / h，试计算下列各过程中载热体放岀或吸收的热量。(1)100 C的饱和水蒸气冷凝成100 C的水；苯胺由383K 降温至283K ;比热容为3. 7 7J/ (kg K的 NaOH水溶液从29

17、0K加热到370K ; (4)常压下20 C的空气加热到150C ; (5)绝对压力为 250kPa的饱和水蒸气,冷凝冷却成40 C的水。1500qm =融 M'S(1)水蒸气冷凝 比汽化热r =2258kJ/kg放热量1500Q % 二融 2258 側 kW(2)苯胺平均温度Tm 二383 ?283 =333K比热容cp =2. 1 9 J ( k g K放热量Q 二qmcp T1 _T2 =2.19 383 _283 =91.3 kW NaOH水溶液比热容Cp =：3.77kJ/ kg K1500吸热量Q =qmcp T1 _T23.77 370 _290 ;=126 kW2015

18、0 空气加热平均温度tm二一2 =85C比热容cp =1.009 kJ / kg C吸热量Q =qmcp t2 -t1 =1500 1.009150 _20 =54.7kW(5)饱和水蒸气 p =250kPa，饱和温度 ts =127.C，比汽化热 r =2185kJ/kg，冷凝水从十、127.2+40ts =127.2C 降至 t2 40 C,平均温度tm83.6C比热容cp =4.196 kJ / kg C放热量Q =qmr - Cp(ts -t2)【4-16】用冷却水使流量为2000kg/ h的硝基苯从355K冷却到 300K，冷却水由15 C升到35 C,试求冷却水用量。若将冷却水的流

19、量增加到3.5m3 / h，试求冷却水的岀口温度。比热容解 硝基苯流量qm! = 2000kg/h ,平均温度J二丄2卫二週产=327.5K,Cpi =1.58kJ/ kg K硝基苯的放热量Q =qm1Cp1 T1 -T2ti +t2 15+35o(1)冷却水用量计算平均温度tm=225 C比热容 cP2 =4.179kJ/ kg C ，密度-997kg/m33(2)用水量 qv2 =3.5m / h 时，求 t2 = ?用水量增大，水岀口温度t2应降低。先假设水的比热容及密度不变。从上面的计算式可知qv2与 t2 -t1成反比，故假设 t2 =26. 9C水的平均温度tmJ2'9 1

20、5 =21Cm 2 2查得水的比热容 cP =4.182 kJ / kg C，密度 -998kg /m3计算t2QC p2 qm2QCp2qv280 C冷却到 50 C,水从 15 C升到35 C。试分别计与假设相符。【4-17】在一换热器中，用水使苯从 并流操作及逆流操作时的平均温度差。解 （1）并流操作苯T, =80C _； T2 =50C水t, =15C_. t2 =35C（2）逆流操作苯 T =80C > T2 =50C.缶/. ：t2 =45/35 ：2t2 =35Ct15°C 水【4-18】 在1壳程2管程列管式换热器 中用水冷却油，冷却水走管内，进口温度为20C，

21、岀口温度为50 C。油进口温度为120 C,岀口温度为60 C。试计算两种流体的传热平均温度差。解属于折流查得温差校正系数叩=0. 9 1【4-19】用绝对压力为300kPa的饱和水蒸气将体积流量为80m3/ h的苯胺从 80 C加热到100 C。苯胺在平均温度下的密度为955kg/m，比热容为2.31kJ/（ kg C）。试计算：（1）水蒸气用量（kg/h）; （2）当总传热系数为800W/（m2 C）时所需传热面积。解（1）水的比汽化热r =2168kJ/ kg，苯胺体积流量qv80m3/h，I62168_1628kg/h苯胺吸收的热量为水蒸气用量Q 3.53R0 qm1r（2）计算传热面

22、积 A 已知K =800W/(m2 C )，水蒸气的 p=300kPa, t=133.3C水蒸气 133.3 C133.3 C苯胺【4-20】有一套管式换热器，内管为80C100C. £=53.3。" .-：t2 =33.3C180mm 10mm的钢管，内管中有质量流量为3000kg/h的热水，从90 C冷却到60 C环隙中冷却水从20 C升到 50 C。总传热系数K =2000W/ m2 C。试求：（1）冷却水用量；（2）并流流动时的平均温度差及所需传热面积;逆流流动时的平均温度差及所需传热面积。解 （1）冷却水用量qm2计算+T290 -+60热水平均温度Tm1275C

23、, Cp! =4.191 kJ / （kg C）2 2 p冷水平均温度tm也=辽型 =35C, % =4 .74 kJ /kg： C ）2 2 p热量衡算(2)并流热水T =90CT2 =60C冷水t2 =20Ct =50C耳=70 '耳=硕传热面积(3)逆流传热面积3.77 x1082000 30 87 m2热水Ti= 90C > T2 =60CQA =-K .-tm3.77 汇108 /36002000 40= 1.31 m2【4-21】 有1壳程2管程列管式换热器，用293K的冷水30t/h使流量为20t/h的乙二醇从2353K冷却到313K，设总传热系数为1200W/ (

24、m K)，试计算所需传热面积。oco 1 od o乙二醇的平均温度Tm = 一 =333K，m25比热容 Cp1 =2.6 103 J / kg K乙二醇放岀热量Q =qm1Cp1(T1 -T2)-1 =3<|t/h7,=3537-313乙二酵,=20t/h习题4-21附图从水的物理性质数据表上可知，水在3050C范围内，比热容 Cp =4174j/(kg K)假设Cp2 =4174j / (kg K )，计算冷水岀口温度t?h +t°29+309 6冷水的平均温度tm二匕t2 = =301.3Km 2 2tm接近30 C，所假设的 Cp2可以。逆流平均温度差Ltm逆计算折流的

25、平均温度差计算传热面积5 78X105=19 21200 疋 25 1【4-22】有一外径为100mm的水蒸气管，水蒸气温度为160 C。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm的A、B两层绝热材料保温层，A与B的热导率分别为0.15与0.05W?(m K)。试计算哪一种材料放 在内层好。周围空气温度为20 C，保温层外表面对周围空气的对流(包括热辐射)传热系数=15W/(m2 C)。保温层内表fa ibor*1 -<1.025 m&2=0 02$m面温度在两种情况下都等于水蒸气温度。(1) A在内层，B在外层。以保温层外表面积为基准的总传热系数为I,1K - bd3bd31

26、 ，ldm1'2dm2 、丄习题4-22附图热量损失Q 二 KA(ti -t2)=K 二dsL(ti 12)单位长度的热损失为q =Q =K- 3d it2t(2) B在内层，A在外层，总传热系数为计算结果表明，热导率小的绝热材料放在内层，热损失小。【4-23】测定套管式换热器的总传热系数。数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为5000kg/h，进口温度为 80 C,岀口温度为 50 C。水在环隙流动，进口温度为15 C,岀口温度为30 C。水与甲苯逆流流动，传热面积为2.5m2。问所测得的总传热系数为多大？解 甲苯 qm1 =5000kg/h, T80C，T? =50C,80 +50

27、3Tm65C , Cp1 =1.86 10 J / (kg K)热负荷Q =5000 1.86 103 80 _50 = 77.5 103W3600*丿【4-24】在一套管换热器中，内管中流体的对流传热系数 =200W/(m2 K)，内管外侧流体问题：(1)假设内管中流体流速增加一倍;的对流传热系数=350W/(m2 K) o已知两种流体均在湍流条件下进行换热。试回答下列两个(2)假设内管外侧流体流速增加两倍。其他条件不变,试问总传热系数增加多少？以百分数表示。管壁热阻及污垢热阻可不计。已知 冷=200W/(m2 K),:2 =350W/(m2 K )(1)内管中流体流速增加一倍,u'

28、1=2u1K '-KK仃：127 =0.37增加 37%1270.82U 2 =3氏,C(2 =口2= 350= 843 W/(m2 K )K'_K16 0.276 增加 27. 6%127增大:-小者，对增大 K有利。【4-25】有一套管式换热器，内管为57mm 3mm,外管为Jt114mm 4mm。内管中有流量为4000kg / h的苯被 加热，进口温 度为50 C，岀口温度为80 C。套管的环隙 中有绝对压力为200kPa的饱和水蒸气冷凝放热，冷凝的对流传热系数为104W/ (m2 K)。已知内管的内表面污垢热阻为0.0004m2 K/W，管壁热阻及管外侧污垢热阻均不计试

29、计算:(1)加热水蒸气用量；管壁对苯的对流传热系数；（3）完成上述处理量所需套管的有效长度；（4）由于某种原因，加热水蒸气的绝对压力降至140kPa。这时，苯岀口温度有何变化？应为多少度（设苯的对流传热系数值不变，平均温度差可用算术平均值计算）。解 苯 t1 =50C, t2 =：80C平均温度tm 二580 =65C, Cp2 二 1840J / (kg K )，qm2 = 4000kg /h热负荷Q =qm2Cp2(t2 _ti)40001840 (80 _50) =61330 W3600（1）水蒸气用量qm1（2）苯的对流传热系数du0.。51 0.654 832 =7.3 1040.3

30、8 10-湍流苯被加热 n =0.4管长I以管内表面积A i为基准（4）水蒸气绝对压力p=140kPa时，苯的岀口温度p =140kPa 时,T =109. 2C【4-26】在一套管换热器中，用绝对压力为200kPa的饱和水蒸气使流量为5000kg / h的氯化2500kg/h ,苯从30 C加热到 70 C,氯化苯在内管中流动。因某种原因，氯化苯的流量减小到但进、岀口温度欲保持不变。为此，想把水蒸气压力降低一些，试问水蒸气的绝对压力应降到 多少（两种情况下，管内氯化苯均为湍流流动，并且其对流传热系数比水蒸气冷凝的对流传热 系数小很多。因此，水蒸气冷凝的热阻及管壁热阻均可忽略不计）？解水蒸气绝

31、对压力p=200kPa, T =1202C氯化苯的流量qm =5000kg/h热负荷 Q与qm成正比， Q二5000氯化苯的对流传热系数g与qm的关系为 G 8 （5000 f氯化苯的流量减小到q'm = 2500kg / h，总传热系数: ,:'水蒸气温度T' =111C压力 p =143.3kPa【4-27】欲将体积流量为3000m3/h （标准状况ph =101.325kPa, T亠273.15K ）的常压空气,用绝对压力为200kPa的饱和水蒸气加热，空气从10 C加热到 90 C。现有一列管式换热器，其规格如下：钢管直径S5mmX25mm,管长1.6m，管数2

32、71根。如用此换热器，使空气在管内流动，水蒸气在管外冷凝，试验算此换热器面积是否够用？水蒸气冷凝时的对流传热系数可取为210000W/ (m K)解空气的平均温度tm =50 C2空气的物性参数3$=1.093kg /m， -19.6 10-Pa .s空气流量2二2.83 10 -W/ m K3Cp =1.005 10 J/ kg K ,Pr=O 6983000 29 =3884 的热负荷水蒸气= 200kPa, T =1202C平均温度差.缶=T -ti =120.2 -10 =1102C空气流速3554u =11.6 m / s360-d2n3600 汇三 x（0.02）2 X27144R

33、e =畔严211.6 !093 =1.29 104619.6 10一湍流=qmcp t2；=3884 1.005 103 90一10 =8.67 104已有换热器的传热面积为A' - ：dln -二 0.02 1.6 271 =27.2m2 够用【4-28】有一钢制套管式换热器，质量流量为2000kg/h的苯在内管中，从80 C冷却到50 C。冷却水在环隙中从15 C升到35 C。已知苯对管壁的对流传热系数为600W/(m2 K),管壁对水的对流传热系数为1000W/(m2 K)。计算总传热系数时，忽略管壁热阻，按平壁计算。试回答下列问题：(1)计算冷却水消耗量；(2)计算并流流动时所

34、需传热面积；如改变为逆流流动，其他条件相同，所需传热面积将有何变化？解 总传热系数 K的计算已知:-1 =600W/ m2 K , ：-2 =1000W/ m2 K80+50苯T1 =80C , T2=50 C , Tm65C热负荷Q 二qm1Cp1 T1 -T2(1) 冷却水消耗量qm2(2) 并流的传热面积A(3) 逆流时的传热面积A逆流与并流比较，由于逆流的温度差较大，所以传热面积小了一些。【4-29】 在一传热面积为20m2的列管式换热器中，壳程用110 C的饱和水蒸汽冷凝以加热管程中的某溶液。溶液的处理量为2.5 ：104kg/h，比热容为4kJ/(kg K)。换热器初始使用时可将溶

35、液由20 C加热至80Co( 1)该换热器使用一段时间后，由于溶液结垢，其岀口温度只能达到75C，试求污垢热阻值；(2)若要使溶液岀口温度仍维持在80 C，在不变动设备的条件下可采取何种措施？做定量计算。解：原工况条件下的对数平均温差:JT _t280 一2054.6 C11020In11080此操作条件下的总传热系数:QK =A Amqm2Cp2 件2 - tl jA Atm25000 4000 80 -20 竺Pgs w (m2K)20 54.6(1)使用一年后，溶液岀口温度下降至75 C,此时的对数平均温差为t2 -t175-202158.2 CT -t1, 11020lnInT_t21

36、10-75总传热系数Q'K 'A A'mqm竺g = 25000 4000 75 一20 逊 *3 W/(m 2 X)AAt'm20 58.2污垢热阻Rd丄丄_KK421.063 10一 m K/W1313 1526(2)在不变动设备的条件下,可通过提高加热蒸汽的温度使溶液岀口温度仍然维持在80 C。此时传热温差为At"mQqm2Cp2 t2 -t125000 4000 80-20 /3600 “ cC63.5 CK'A20 1313At"m一 t2 -11 80 -205lnT'80_ln .T -t2由此解得T"

37、 =118.2 °C25mm 2.5mm，管长为 3m，管【4-30】有一单管程的列管式换热器，其规格如下：管径为数为37根。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS2的饱和蒸气,自饱和温度46 C冷却到 10 Co CS2在管外冷凝，其流量为300kg / h，比汽化热为350kJ / kg。冷却水在管内,进口温度为5 C,岀口温度为 32 C。逆流流动。已知CS的冷凝和冷却时的总传热系数分别为心=291W/(m2 K)和K2 =174W/(m2 K)(以内表面积为基准)试问此换热器是否合适?解CS2质量流量 qm1 = 300kg/ h,冷凝段 壬=46C , CS的比汽化热冷凝段热负荷冷

38、却段=46 C , T, =10C,46 102热八、Q2 二qm1Cp!-T2 二誥 997 46 一10 =2990r =350103 J/ kg冷却水5+321 =5C, t2 =32C, tm=18.5C冷却水用量qm23Cp2(t2ti) 4.19 10(32一5)= 0.285 kg/s水在两段之间的温度t，用冷却段热负荷q2计算。冷凝段平均温度差为冷却段平均温度差为冷凝段传热面积为冷却段传热面积为%146 一32 一 46一7.5242cd f 46 _32 )-'1n -46 _7.5-伴一7；5)-。05)-。1n 415-10_52920024 . 15卅291 24.2174 164总传热面积 A =4.15 1.05 =5.20m2现有换热器的传热面积按传热管内表面积计算A-二dl n-二0.02 3 37 =6.97m2传热面积够用。【4-31】在一套管式换热器中，用120 C的饱和水蒸气在环隙中冷凝放热，使内管中湍流流动的流量为 3000kg / h