2016传热习题课.pdf

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1、传热习题课2016年12月1、用一单管程列管式换热器，将1.5kg/s的有机蒸汽冷凝,蒸汽在管外的冷凝热阻可以忽略,冷凝温度60℃,汽化潜热为395kg/kJ。管束由n根φ25×2.5mm的钢管组成，管内以河水为冷却剂,其入口温度为25℃。忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。试问：（1）冷却水用量（选择冷却水出口温度）；（2）管数n与管长L（水在管内的流速可取为1m/s左右）；（3）若冷却水用量增加50%，而其它条件不变，仍用上述换热器，求有机蒸汽的冷凝量；（4）若将原换热器改为双管程，而其它条件不变，求有机蒸汽的冷凝量。1解：（1）设t238℃，则t(2538)31.5℃查水

2、的物性数据：Pr5.25235995kg/m77.910Pascp4.17kJ/(kgC)0.619W/(mC)35Qqr1.5395105.92510W592.5kWm13Q5.92510qm210.9kg/scp2(t2t1)4.17103(3825)2（2）取水在管内流速u1m/s，且qm2nd2u得：4n4qm210.934.935根36根22du0.7850.021.099514qm210.9u0.969m/s22nd360.7850.029951d

3、uρ0.020.9699954Re2.4710μ77.91050.023Re0.8Pr0.40.0230.619(2.47104)0.85.250.44515W/(mK)1d0.02若不计蒸汽热阻、管壁及污垢热阻，则有：K224515W/(mK)60603522由2538可得tm28.0℃ln352235225Q5.925102A4.69m1Kt451528.01mA0.2741（校核L/d2.07/0.0210460)L2.07mnd363.140.021（3）冷却水用量增加50%，q

4、1.5qm2m2Tt1lnTtKATt2K2qm22qm20.81由ln1可得：1.50.922TtqcTt1K2qm22qm21.52m2p2lnTt260256025ln0.922lnt237.2℃（下降了）60t26038qm1Qqm2cp2(t2t1)qm2t2t137.2251.51.41qQqc(tt)qtt3825m1m2p221m221q1.41q1.411.52.12kg/sm1m11（4）单管程变为双管程，传热面积不变、流通面积减半Tt1l

5、nTt2K2qm220.86025602521.74ln1.74lnTt1K2qm2260t26038lnTt2t244.4℃（上升了）qm1Qqm2cp2(t2t1)t2t144.4251.49qQqc(tt)tt3825m1m2p22121qm11.49qm11.491.52.24kg/s2、两台完全相同的单管程列管式换热器，用水蒸汽在壳程冷凝以加热管程内的空气。若加热蒸汽压力相同，空气进、出口温度t1和t2也分别相同。试问：（1）将两台换热器串联操作及并联操作（见本题

6、附图），哪种方案生产能力大，相差多少倍？（并联时空气均匀分配于两换热器中）；（2）由以上求出的生产能力之比，计算两方案由于流动阻力引起的总压降比为多大。（注：蒸汽冷凝传热系数远大于空气的对流传热系数；不计换热器进、出口及联接管线所引起的压降；空气在换热管内流动均按湍流考虑；直管摩擦阻力系数用柏拉修斯方程计算）水蒸汽水蒸汽水蒸汽空气t1空气t1水蒸汽t2t2（a)串联方案（b)并联方案解：(1)以下标“a”表示串联，下标“b”表示并联，qm1、qm2分别指串联与并联时空气的质量流量Qaqm,acpt2t1qm,aQqcttqm,bbm,bp21在QKAtm公式中，

7、两种情况下AaAb，tmatmbQKaaa(式中,分别表示串联与并联时，管内空气侧的值)abQKbbb0.80.8QReuaaaa(*)QReubbbb2qqm,am,b由uua2b20.785dn0.785d2nuaqm,aQa可得：22，代入(*)式uqQbm,bb0.80.80.8QauaQa0.8Qa22Qu