完整word版化工原理 培训传热练习Word文件下载.docx

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=4.35×

10－3+7.46×

10－5+3.18×

10－3

=7.54×

10－3m2·

K/W

Ki=133W/（m2·

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8050℃

传热面积m2

逆流操作8050℃

因。

③逆流操作Si=6.81m2，℃

设冷却水出口温度为t'

2，则

8050，33.4℃，

t'

2=80－33.4=46.6℃

水的平均温度t'

=（15+46.6）/2=30.8℃，c'

pc=4.174×

103J（kg·

℃）

冷却水消耗量kg/h

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%。

2.在逆流换热器内，用20℃的水（比热容4.2kJ/（kg·

K））将流量为4500kg/h的液体由80℃冷却30℃，其比热容为1.9kJ/（kg·

K），液体走壳程，对流传热膜系数为1700W/（m2·

K）；

已知换热器由直径为Ф25×

2.5mm的钢管组成，钢管的导热系数λ=45W/（m·

管程走水，对流传热膜系数为850W/（m2·

K），若水的出口温度不超过50℃。

假设污垢热阻、热损失可忽略，试计算：

（1）水的用量；

（2）传热面积。

解：

（1）水用量：

qmrCPr（t2-t1）=qmlCPl（t2-t1）

4500×

1.9×

（80－30）=qml×

4.2×

（50－20）qml=3393kg/h

（2）传热面积A－－传热基本方程Q=KA△tm

①求传热速率（热负荷）：

热损失不计，则

Q=Qr=qmrCPr（t2-t1）=4500×

（80－30）/3600=118.75kW

②求平均推动力△tm=〖（T－t2）－（T－t1）〗/ln（T－t2）/（T－t1）

=（80－50）－（30－20）/In（30/10）=18.2K

③传热系数

Ko=471.6W/（m2·

K）

④求传热面积A=118.75×

1000/471.6×

18.2=13.8m2

3、在单管程单壳程列管换热器中，用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体。

管内液体总流量为15000kg/h，温度由20℃升至50℃，其比热容为1.76kJ/（kg·

℃）。

测得有机液的对流传热系数为790W/（m2·

℃），蒸汽冷凝传热系数为1×

104W/（m2·

℃），换热管的直径为Ф25×

2.5mm。

忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失，试计算传热面积。

传热面积A－－传热基本方程Q=KA△tm

①求传热速率（热负荷）Q=QL=qmLCPl（t2-t1）=15000×

1.76×

（50－20）/3600=220kW②求平均推动力△tm=〖（T－t2）－（T－t1）〗/ln（T－t2）/（T－t1）

=（120－20）－（120－50）/In100/70=84.1K

③求传热系数

1/Ko=do/αidi+Ri＋bdo/λdm+Ro＋1/αo

1/Ko=25/20×

790＋1/10000

1/Ko=0.00168Ko=595W/（m2·

④求传热面积Ao=220×

1000/595×

84.1=4.39m2

4、某列管式加热器由多根Ф25×

2.5mm的钢管组成。

将苯由20℃加热到50℃，苯在管内流动，其流量为15m3/h，苯的比热为1.76kJ/（kg·

K），密度为858kg/m3。

加热剂为130℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。

已知加热器以外表面积为基准的总传热系数为700W/（m2·

试求换热器面积。

求A－－传热基本方程Q=KA△tm

（1）求传热速率（热负荷）Q=QL=qmLCPl（t2-t1）

=15×

858×

（50－20）/3600=188.76kW

（2）求平均推动力△tm=〖（T1－t2）－（T2－t1）〗/ln（T1－t2）/（T2－t1）

=（130－20）－（130－50）/In110/80=94.2K

（3）已知传热系数Ko=700W/（m2·

（4）求传热面积Ao=188.76×

1000/700×

94.2=2.86m2

4、某列管式加热器由18根长3米Ф25×

将苯由20℃加热到60℃，苯在管内流动，其流量为16m3/h，苯的比热为1.76kJ/（kg·

加热剂为120℃的饱和水蒸汽，在管外冷凝。

已知苯在管内的对流传热膜系数为900W/（m2·

K），水蒸汽的对流传热膜系数为13000W/（m2·

试校核该换热器能否使用？

①、求传热速率（热负荷）Q=QL=qmLCPl（t2-t1）

=16×

（60－20）/3600=268.46kW

②、求平均推动力△tm=〖（T1－t2）－（T2－t1）〗/ln（T1－t2）/（T2－t1）

=（120－20）－（120－60）/In100/60=78.3K（或80K）

③、已知蒸汽的膜系数远大于苯的膜系数，所以Ko≈900W/（m2·

④、求传热面积Ao=268.46×

1000/900×

78.3=3.81m2（3.82m2）

⑤、校核：

换热器的面积为AO*=nπdOL=18×

3.14×

0.025×

3=4.24m2

故该换热器能满足要求

5、在逆流换热器内，用20℃的水将流量为4500kg/h的液体由80℃冷却30℃，其比热容为1.9kJ/（kg·

K），液体走壳程，对流传热系数为1700W/（m2·

管程走水，对流传热系数为850W/（m2·

假设污垢热阻、热损失可忽略，试计算传热面积。

传热面积A－－传热基本方程Q=KA△tm

②求平均推动力△tm=〖（T－t2）－（T－t1）〗/ln（T－t2）/（T－t1）

18.2=13.8m2

6、有一列管换热器由Ф25×

2.5mm的120根钢管组成。

110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝以加热在管内作湍流流动的某液体，且冷凝水在饱和温度下排出。

已知液体平均比热为4.187kJ/kg·

K，由15℃加热到90℃。

管内对流传热系数为ai=800W/m2·

K，蒸气冷凝的对流传热系数ao=1.1×

104W/m2·

K，忽略污垢热阻、壁阻和热损失，每小时收集冷凝水2100kg，在饱和温度下蒸气冷凝潜热R=2232kJ/kg，试求传热面积。

求A－－传热基本方程Q=KA△tm

1求传热速率（热负荷）Q=Qr=GrR=2100×

2232/3600=1302kw

②求平均推动力△tm=〖（T1－t2）－（T2－t1）〗/ln（T1－t2）/（T2－t1）

=（110－15）－（110－90）/In95/20=48.1K

③求传热系数

1/Ko=do/αidi＋1/αo1/Ko=25/20×

800＋1/11000

1/Ko=0.00165Ko=606或1/Ko=1/αi＋1/αo

④求传热面积Ao=1302×

1000/606×

48.1=44.7m2

8、一套管换热器，管内为，套管为的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为。

环隙为133.3℃的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为有，冷凝传热膜系数为。

苯在50℃~80℃之间的物性参数平均值为密度，比热℃，粘度，导热系数，管内壁垢阻为，管壁及管外侧热阻不计。

（A）加热蒸汽消耗量；

（B）所需的传热面积（以内管外表面计）。

（C）当苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？

（1）加热蒸汽消耗量：

（2）内管中苯的流速：

湍流

则以内管外表面计的传热系数为：

℃

（3）苯的流量增加50%，而进出口温度不变，

则

℃（以内管外表面计）

即：

解得：

即苯的流量增加50%而温度不变时，加热蒸汽的温度应为145.2℃。

9、在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在的钢管内流动。

的饱和水蒸汽在环隙冷凝。

已测出苯的进口温度为30℃，出口温度为60℃，流量为4000，苯和水蒸气的对流传热系数分别为和，管内壁的污垢热阻为0.0004，忽略管壁及管外污垢的热阻，试求：

饱和水蒸气的消耗量；

套管的长度；

套管的平均温度；

现由于某种原因，蒸汽压力减至假定苯的物性和蒸汽的对流传热系数不变。

求苯液的出口温度。

注：

（1）操作条件下苯的比热为

（2）时的蒸汽温度为120℃，汽化潜热为2204时的蒸汽温度为109℃。

解：

（1）饱和水蒸汽消耗量D：

（2）套管长度L：

℃（以内表面计）

（3）管壁平均温度：

℃

（4）若蒸汽压力减至时：

℃即苯液的出口温度为58.0℃

10、某固体壁厚b=500mm,其导热系数℃）。

已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C,其对流传热系数a=50W/（m.℃）;

另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数m2℃）.若忽略污垢热阻，试求：

（1）热通量q;

（2）距热壁面２５mm处的壁温t。

方法一

先求热通量，然后以（Ｔ－t）为传热推动力，

（）为对应热阻，求出。

即将热流体与壁

b

面对流传热与厚壁面的导热综合考虑。

（1）热通量q图3-3图

=℃）/W

q=

（2）壁温q=

=230-378（=213℃

3-8511、立式换热器规格如下：

管长3m，管数30根，管径为φmm，管程为1。

现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸气，使之从饱和温度46℃降至10℃，走管外，其流量W=0.07kg/s，其冷凝潜热为356kJ/kg，比热容为1.05kW/（kg℃）。

水走管内，且与呈逆流流动。

冷却水进出口温度为5℃和30℃。

已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为（℃）和（℃）。

问此换热器是否合用？

分析：

判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热