第二章传热过程分析

1、1题解：操作时的平均温度差计算:由题意已知水蒸气：T1=100C,T2=100C,盐溶液：t1=20C,t2=50CTi12=10050=50C,T2ti=10020=80ct180 C ,t2 50 c盐溶液KAtm8.72tml_2930qm Cp(t103A 769.2 63.83A 3.14 0.038 l所需加热钢管长度t1lnt2 tT t280-50,80 ln500.002546.52158156383 c,K 769.2W m2.0935 103 (50 20)8.72 103W-20.1776m0.1776m20.17763.14 0.0381.49m2题解：解：T2=50

2、C,由题意已知溶剂苯：T1=80C,水溶液：t1=20C,t2=30C操作时的平均温度差计算：T1-12=80-30=50C,T2-t1=50-20=30ct150C,t230c.L%tmtln，t23600本1qmCp(t1t2)而1.88103(8050)5.64104WKAtm-45.6410321.65Wm4.4839.14解:0.6140.522A0.5670.567W20030200.8W0.484题解：A75-30A1T-30A0.163175-300.050.1631T-300.2146.7W壁面温度T=210C5题解：钢管面积Am2lrmt1-t211Am122Am2rm10

3、.030.03In0.02700270.0285m2lrm23.1410.02850.179m2m20.070.030.0472m,0.07In一0.03Am223.1410.04720.296m2t1-t20.0031102000479.93Wi2500.1790.120.296每秒每米管路散失热量为79.93J6题解：空气侧给热速率方程11A1T-15总传热速率方程KA tm综合题目已知K 1;连续稳态传热过程134 T则联立方程得：T=74.5C另仿5题:钢管面积Am2lrmt1-t2rm10.05 0.045 0.0475m,0.05 In0.045Am12 lrm2 3,14 120

4、.0475 0.2983m* 2m20.08 0.05 0.0638m,0.08 In0.052 lm22 3,14 10.0638 0.401m2t1 -t2110 T0.0050.03110-T1.5500.29830.050.4空气侧给热速率方程11AT-158210.08T-154.02T15习题7解：反应釜直径较大且壁薄，因此可按平面壁处理150 1300.005 0.000518.2 kW m50t 150 130200 kW m0.0050.5若没有污垢，其他条件不变50若釜体为不锈钢（有污垢）150 1300.0050.000514.7 kW141501300.005 0.00

5、0519.8 kW0.5若釜体为铜（有污垢）0.5400对热传计算表明：热阻主要存在于污垢层，即使材料的导热系数有几倍的变化,导的影响也不起重大作用。解（图略）本题目属于热负荷计算问题溶剂单位时间内吸收热量为八6108051qmCp(t1t2)2.9(7520)2.87105Wp3600134.2C饱和水蒸气的凝结热r=2165kJ/kg故每秒所消耗的水蒸气的量为：2.8710221650.133kgs9题在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25c预热到180C；而高温流体经过换热，由300c降至200C。试计算采用逆流操作与并流操作时的平均温度差，并进行比较。解

6、（图略）由题意已知高温流体：Ti=300C,T2=200C,原料液：ti=25C,t2=180C逆流操作时的平均温度差计算：Ti12=300-180=120C,T2ti=20025二175取t1175C,t2120c利用式（221）计算：t 3 t2 tmIn-t1t250 146 c,175ln120因为t t21751202,只能用对数平均温度差计算:20根据总传热方程KAtm,若在传热速率相同、传热系数也相同的条件下，比较采用并流操作与逆流操作所需传热面积，可得A：t梅146j=m=246=1.4971.5A逆tm97.5并流操作所需传热面积为逆流操作时1.5倍。10题解：由题意已知A流

7、体：Ti=350C,T2=300C,B流体：ti=300C,t2=320C逆流操作时的平均温度差计算：Ti12=350-320=30C,T2ti=300-290=10取ti30C,t210ctmtit2 30-10Int2ln301018.2 C10.851.70KAtm_ 51.19 10567 18.211.53m2以管外表面积为基准,_ _ 2A 3.14 0.025 3 0.2355m所需管子根数n11.530.235548.96 根_21_210.567kWmk567Wmk1qmCp(t1t2)1.251.9103(350300)1.19105W习题11.解：可将冷凝区和冷却区分开计

8、算1求冷却水用量。乙醇蒸气冷凝放热量为:3500 880 103600_ 51.222 10 W液态乙醇冷却放热量为：500 2800(78.5 30)Q23600冷却水用量为1.89 104W_ 5_ 41.22 101.89 104200(35 15)1.68kg s2求传热平均温度差。通过冷却区时，冷却水升温:1.89 104万2.7 C4200 1.68通过冷凝区时，冷却水升温:_ 5.22 1017.3C4200 1.68温度变化可用图示表示（略） 冷却区传热平均温度差：(tm)2(78.5 77)(30 15) 32.7 C m1 78.5 17.7ln30 15冷凝区传热平均温度

9、差:(78.5 35) (78.5 17.7) 小(tm)1- 52.3 C m”, 78.5 35ln78.5 17.73求传热总系数及传热面积传热管为薄壁管，则K可用平壁公式计算。K1778W10003500K2412W 11000700A1Q1_51.22 1053.01m2K1( tm)1778 52.3A21.89 1041.4m2412 32.7共需换热面积4.41m212题解：对于两侧相变换热过程KAtm或KAtm其中，A=1m2；tm134-110.623.43600甲苯气化过程-200363.51032.02104W202104换热器总传热系数K863Wm2k qm Cp(t

10、 t2) 1.25 1.9 103 (80 30) 1.19 105WKA tm_ 5A 1.19 10 A Atm123.4134c饱和水蒸气的凝结热r=2165kJ/kg故每秒所消耗的水蒸气的量为：10.01kg s 120.2qm216590%13题解：由题意已知苯：T1=80C,T2=30C,冷却水：t1=20C,t2=50C逆流操作时的平均温度差计算：T112=8050=30C,T211=3020=10c取t130C,t210ctmt t230-10lnt1 t2ln3018.2 C0.00252140045100.75一21,K 0.75W m k8718m20.75 18.2习题

11、2若炉灶的炉壁顺序地由24cm的耐火砖（入=0.90W-m1K1）、12cm的保温（绝热）砖（入=0.20W-m1K-1）和24cm的建筑砖（入=0.63Wm1K1）砌成，传热稳定后，耐火砖的内壁面温度为940C,建筑砖的外壁面温度为50Co试求保温砖60mnit传热面的温度。解：图略根据多层平面壁热传导公式得：2713W mt94050q0.240120240.900.200.63求耐火砖和保温砖的交界面温度t2：t2t1q940求保温砖60mnit传热面的温度t :t t2 q 0749.90713 0.240.90713 0.060.20749.9 0 c536.0 0c习题4某精储塔顶全凝器，要求每小时冷凝乙醇720kg,乙醇的凝结温度为78.5C,凝结热为880kJkg1,乙醇蒸气侧在该条件下的传热膜系数为3500Wm因为 1K1,冷却水（逆流）初始温度为20C,排出温度为35C,水侧的传热膜系数为1000Wm2K1。管壁及污垢热阻可忽略。水的定压比热容为4.2kJkg1K1。试计算完成任务所需冷却水的用量及必需的换热面积。解：乙醇凝结放热速率:1Hqm1880720633600kJ/h1.76105W水吸热速率