化工原理传热复习.ppt

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1、作业题24、单程列管换热器，内有37根25mm2.5mm、长3m的换热管。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS2饱和蒸汽，自饱和温度46oC冷却到10oC，CS2在壳程冷凝，其流量为300kg/h,冷凝潜热为351.6kJ/kg。冷却水在管程流动，进口温度为5oC，出口温度为32oC，与CS2冷凝液逆流流动。已知CS2冷凝段和冷却段的总传热系数分别为K1=291,K2=174。问此换热器是否适用？（传热面积A及总传热系数均以外表面积计）1解：已知列管尺寸题中所给的两个K值均以外表面积为基准。现有传热面积总传热量(式中Q1为冷凝段热负荷，Q2为冷却段热负荷)查得时为求A1、A2就应求出两段

2、交界处冷却水温度24646327.451438.5546107.45538.555此换热器可满足生产要求。传热面积富裕326、在一单壳程、双管程列管换热器。壳程为120oC的饱和水蒸气冷凝。常压空气以12m/s的流速在管程流过。列管为Φ38*2.5mm的钢管，总管数为200根。已知空气进口温度为26，要求被加热到86，蒸汽侧对流传热系数为为10000W/(m2K)，壁阻和污垢热阻可忽略不计。试求：（1）换热器列管每根长为多少米？（2)由于此换热器损坏，重新设计一台新换热器，其列管尺寸改为Φ54*2mm，总管数减少20%，但每根管长维持原值。用此换热器加热上述空气，求空气的出口温度4

3、传热复习本章学习目的掌握传热的基本原理、传热的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题：换热器的设计和选型换热器的操作调节和优化强化传热或削弱传热（保温）(1)本章重点掌握的内容傅里叶定律；单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用牛顿冷却定律；平均温度差；对流传热系数的影响因素及量纲分析法换热器的能量恒算，总传热速率方程和总传热系数的计算，（2）本章应掌握的内容传热的基本方式换热器的结构形式和强化途径对流传热系数的影响因素及量纲分析法6（3）本章一般了解的内容对流-辐射联合传热一般传热设计的规范、相关计算和设备选型要考虑的问题（4）本章学

4、习中应注意的问题边界层概念量纲分析法辐射传热的基本概念和定律，影响辐射传热速率的因素71、三种传热方式比较传热方式热传导对流传热辐射传热定律名称傅里叶定律牛顿冷却定律辐射定律定律表达式组合结果两流体通过间壁传热高（低）温设备散热（冷）8导热概念：导热系数（单位、固液气λ的相对大小）、t对λ的影响公式：1、傅里叶定律2、一维稳态导热9对流概念：热边界层、各种对流传热情况下α的影响因素、数量级、几个准数:Nu、Pr公式：1、牛顿冷却定律2、管内湍流时：被加热n=0.4被冷却n=0.3适用条件10辐射概念：黑体、灰体、吸收率、黑度、角系数公式：----斯蒂芬-波尔兹曼定律----克希霍夫

5、定律11传热过程计算换热器传热的三个环节列管式换热器的结构、热补偿方法流程选择原则、强化传热措施圆筒壁错、并流、及相变的情况操作型和设计型计算类型12对流传热系数的影响因素例：水在一定流量下通过某列管换热器的管程，利用壳程水蒸汽冷凝可以将水的温度从25℃升至75℃，现场测得此时水在管程的对流传热系数为1100W/(m2·K),且已知水在管内的流动已达到湍流。试求(1)与水质量相同的空气通过此换热器时的对流传热系数是多少？已知该股空气的定性温度为140℃。（2）若与水质量流量相同的苯以同样的初始温度通过此换热器管程，问此时苯通过管程的对流传热系数是多少？已知苯的定性温度为60℃。（3

6、）在水质量流量一定的情况下，现拟采用一个传热面积与原换热器相同的新换热器，新换热器中换热管长度与原换热器相同，但其内径只有原换热管的1/2。试问水在该换热器管程的对流传热系数是多少？假设水的定性温度不变。（4）若水在原换热器管程中流动时的雷诺数为10000，现欲提高水的出口温度，拟采用一换热面积为原换热器5倍的列管换热器，该换热器换热管的长度和内、外径均与原换热器相同（长径比达200），问采用该换热器能将水的出口温度提高吗？13解：（1）查水和空气在各自定性温度下的物性参数：ρ，λ，μ，Cp，同样质量流量下空气在换热管内的雷诺数大于水的值，其流动也未湍流，则空气与水的对流传热系数之

7、比为则空气的对流传热系数为380W/(m2·K)(2)同理，可以计算出苯的对流传热系数为368.5W/(m2·K)14（3）两换热器中换热面积相同，即nπdl=n’πd’l’,由此可得两换热器换热管根数之比Α‘=2200W/(m2·K)（3）换热面积为原来5倍，换热管尺寸不变，换热管根数应为原来5倍，流通截面积为原来5倍，流速只有原来的1/5，雷诺数也只有原来1/5为2000，层流，此时传热系数计算公式发生了变化，计算结果为传热系数只有原来的1/10。传热面积增加5倍