传热习题答案文档格式.docx
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=20=0.482
2
=0.482=0.4821270=612W/(m「C)
8.热油和水在一套管换热器中换热,水由20C升至75C。
若冷流体为最小值流体,传热效率为0.65,则油的入口温度为()。
104C
7520
久20
£
==0.65T1=104E
二、选择题
1•某一套管换热器,由管间的饱和蒸汽加热管内的空气,设饱和蒸汽温度为
100C,空气进口温度为20C,出口温度为80C,则此套管换热器内壁温度应是
()。
A接近空气平均温度B接近饱和蒸汽和空气的平均温
C接近饱和蒸汽温度答:
C
2•测定套管换热器传热管内对流传热系数ai,冷流体走传热管内,热流体走套
管环隙,冷热流体均无相变。
冷流体的流量及进、出口温度均可测量,且测量的精确度基本上相同。
用公式ai=Q/siAti求ai时,式中的Q用下面()
公式计算。
AQ=WcCp,c(t2-t1)BQ=WhCp,h(T1-T2)
CQ=WcCp,c(t2-ti)和Q=WhCp,h(Ti-T2)均可以。
A
3.在卧式列管换热器中,用常压饱和蒸汽对空气进行加热。
(冷凝液在饱和温
度下排出),饱和蒸汽应走()
A壳程B管程C
壳程和管程都可以
两流体在换热器中必须()流动。
A逆流B并流C
逆流和并流都可以
A,C
4.传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是
A管壁热阻B污垢热阻C管内
对流传热热阻
D管外对流传热热阻
B
5.下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是()。
A设置折流板;
B
增大板间距
D增加管
C换热器采用三角形排列;
程数
A,C
6.在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(
),走壳程的有
B蒸汽;
E粘度大的流体
A高压流体;
C易结垢的流体;
D腐蚀性流体
F被冷却的流体
A,C,D;
B,E,F7.采用多管程换热器,虽然能提高管内流体的流速,增大其对流传热系数,但同时也导致()。
A•管内易结垢;
壳程流体流速过低
C平均温差下降
D管内流动阻力增大
C,D8.下面关于辐射的说法中正确的是(
A同一温度下,物体的辐射能力相同;
B任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关;
C角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关;
D只要物体与周围环境的温度相同,就不存在辐射和吸收过程
B,C
三、计算题
1.有一列管式换热器,用120C的饱和水蒸气加热某种气体,冷凝水在饱和温
度下排出,气体由20C升高到80C,气体在列管内呈湍流流动。
若气体流量增加50%,而气体进入列管换热器的温度、压强不变。
试计算加热蒸汽量为原用量的倍数。
管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略,且气体物性可视为不变。
加热蒸汽温度不变。
解.WcCp,c(t2ti)KAtm
(1)
1.5WcCp,c(t2ti)KAtm
而K
i,K1.50.8K
1.383K
t2t1
12020
In
12080
Ktm
1.5(t2t1)
1.383Ktm
1.383也一
120t2
t2
77c
Wh
1.5(t2tj
仁㈢20)1.425
8020
60
2.现有一列管换热器,内有©
25X2.5mm的钢管300根,管的有效长度为2m
要求将8000kg/h的空气于管程有20C加热到85C,采用108C的饱和蒸汽于
壳程冷凝加热之,冷凝液在饱和温度下排出。
蒸汽冷凝的传热系数为1X
104w/m2C,空气的对流传热系数为90w/m2C,管壁及两侧污垢热阻均可忽
略,且不计热损失。
空气在平均温度下的比热为1kJ/kgC。
试求:
1)换热器的总传热系数K。
2)通过计算说明该换热器能否满足要求。
3)通过计算说明管壁温度接近那一侧流体的温度?
解:
1)总传热系数
1
匚丄do
0idi
1125
4
1109020
71.49W/(m2.
C)
2)Q/需tm
QWcCp,"
2td
8000/36001(8520)
144.4kW
tm
8520
11
10820
10885C
Q
144.4103…2
41.7m
71.4948.4
ndl
3003.140.025247.1m
A实A需,该换热器能满足要求
3)0i
108TwTw52.5
1/1041/90
Tw107.5C
接近蒸汽的温度
3.有一管程为单程的列管换热器,由©
25X2.5mm,长2.5m的20根钢管组成
用120C饱和水蒸汽加热某冷液体(冷凝液在饱和温度下排出),该冷液体走管内,进口温度为25E,比热为1.58kJ/kg°
C,流量为15000kg/h,管外蒸汽的冷凝传热系数为1.0X04w/m2C。
管内对流传热的热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。
求:
1)基于管外表面积的总传热系数K0
2)冷液体的出口温度。
(换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可忽略不计)解:
K。
1/01/
1/1.01046/1.0104
1429W/m2
.C
WcCp,c(t2tj
2)
KAtm
KA
上2b
ln^r
Andl20
0.0252.53.925m
12025
15000/36001.5810314293.925/ln
t279.5C
4.有一列管式换热器由©
25X2.5mm,长3m的100根钢管组成。
饱和水蒸气
将一定量的空气加热。
空气在管内作湍流流动,饱和蒸汽在壳方冷凝为同温
度的水。
今因生产任务增大一倍,除用原换热器外,尚需加一台新换热器。
换热器为©
19X2mm的120根钢管组成。
如果新旧两台换热器并联使用,且
使两台换热器在空气流量、进出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操
作,求新换热器管长为多少米?
因两台并联操作的换热器在空气流量,近、出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操作,则由QWcCP,c(t2切KStm看,Q及tm均相同,从而两台换热器的KiSK2S2,关键是要找出K2/K1的关系,才能求出S2,进一步求出新换热器管长L20
因饱和蒸汽与空气换热,K空气,而空气在管内湍流流动,则
即:
u0.8d0.2,又新旧换热器空气流量相等,即ViV2,依据以上关系,找
原换热器:
QiWcCp,c(t2ti)KiSitmi
新换热器:
Q2WcCp,c(t2tjK2S2tm2
出Ui与U2的关系,从而可求出K2/Ki
因在新、旧换热器中,W、ti、t2及T均相同,故
Q1Q2,tmitm2贝卩:
KiS|K2S2
.10.8
(严
u0.8d0.2,又新旧换热器空气流量相等,WiW2,即V1V2,则有
22
nidiuin2d2u2
44
U2nidi2
()uin2d2
i00(25)2i20(i9)
i.443
K2
则:
©
(电)0.8(虫)0.2
i.4430.8(25)0.2i.4i6
9
Ui
d2
原换热器:
Si
nidiLi
i00
3.i40.025323.55m
Kic
23.55
S2
iSi
i6.6m2
新换热器:
i.4i6
则新换热器管长
2.32m
S216.6
n2d21203.140.019
5.在一单程列管换热器中,用饱和蒸气加热原料油,温度为160C的饱和蒸汽
在壳程冷凝为同温度的水。
原料油在管程湍流流动,并由20C加热到106C。
列管换热器的管长为4m,内有©
19X2mm的列管25根。
若换热器的传热负荷为125kw,蒸汽冷凝传热系数为7000w/m2C,油侧垢层热阻为0.0005m2C/w。
管壁热阻及蒸汽侧垢层热阻可忽略。
1)管内油侧对流传热系数
2)油的流速增加一倍,保持饱和蒸汽温度及油入口温度,假设油的物性不变,
求油的出口温度。
3)油的流速增加一倍,保持油进出口温度不变,求饱和蒸汽温度。
1)管内油侧对流传热系数
Q125kW
ndiL25
3.140.015
44.71m2
l^
Tt2
10620
“便20
160
106
90
Ki
125103
Sitm4.7190
295W/(m2
.C)
1RSidi
i
0d0
295
0.0005
i700019
i360W/(mC)
2、油的出口温度
油的流速增加一倍,则:
0.80.82
2i2360626.8W/(m《)
1rdi
Rsi
i0d0
626.8
197000
解出:
Ki452.9W/(m⑴
K
452.9
1.535
列热量衡算与传热速率方程式
原来:
WcCp,c(t2tl)
KiSitm
后来.2WcCp,c(t2t1)
1.535KiSitm
(2)
(t2tjtm
2(t2t1)1.535tm
(16020)(160t2)t220
16020140
InIn
160t2160t2
20
2(t2
20)
1.535」20-
140
ln
160t2
43
0.733
e0.733
140
2.082
所以t292.8c
4)饱和蒸汽温度
因t1及t2不变,列热量衡算及传热速率方程式如下:
后来:
2WcCp,c(t2ti)KiSitm1.535KiSitm
1tm90
21.535tm1.535tm
290
117.3
TIn
T
t1
__20"
ln
T106
T185.5C
由计算结果可知,油速增加一倍,使及K均提高,且tm也提高。
若饱和蒸汽温度T不变,则油出口温度t2下降;
欲保持t1及t2不变,则加热蒸汽温度T必然提高,采取的措施是提高加热蒸汽的压强。