传热典型例题.doc

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1、第6章传热典型例题例1冷凝冷却器有一逆流操作的热交换器，用15℃的水冷却过热氨蒸汽，氨气温度为95℃，流率为200kg/h，氨气在热交换器中冷却。冷凝液在饱和温度（30℃）下排出。在冷却冷凝过程中，热交换器各界面上氨气与水的温度差最小处不允许小于5℃。求冷却水用量及水最终出口温度？已知90℃，30℃氨气的焓分别为1647,1467KJ/kg,30℃液氨的焓为323KJ/kg，水平均比热为4183J/kg℃。例2一侧恒温的传热过程在一传热面积为40m2的单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知冷水的流量为50000kg/h，其温

2、度由20℃升高至35℃，水的平均比热容为kJ/(kg·℃)。常压下苯的沸点为80.1℃，汽化热为394kJ/kg。设换热器的热损失可忽略，试核算换热器的总传热系数并计算苯物料的处理量。解：本例题为一侧恒温的传热过程，设苯在常压下的沸点为Ts则由得W/(m2·℃）由得kg/h分析：注意本题为将纯苯蒸汽冷凝成饱和液体，故属于一侧恒温的传热过程。例3第一类操作型问题在一逆流操作的单壳程、双管程的管壳式换热器中，冷、热流体进行热交换。已知两流体的进、出口温度分别为T1=200℃、T2=93℃,t1=35℃、t2=85℃。当冷流体流量减少一半，热流体的流量及冷

3、、热流体的进口温度不变时，试求两流体的出口温度和传热量减少的百分数。假设流体的物性及总传热系数不变，换热器热损失可忽略。解：本题采用法计算。由因为℃℃所以故热流体为最小值流体。原工况下：得由设新工况下热流体仍为最小值流体，在新工况下：得所以℃℃因为℃℃所以故假设新工况下热流体为最小值流体正确。原工况下的传热量新工况下的传热量故传热量减少的百分数为分析：本题为在同一换热器内，求工况改变前后的某物理量变化情况，此类题用法计算较为方便。例4换热器的操作与调节一套管换热器用133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33℃加热到73℃，氯苯流量为5500Kg/h。现因

4、某种原因，氯苯流量减少到3300Kg/h，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化。）例5换热器的串并联问题某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2（管外面积），均由128根Ф25×2.5mm的钢管组成。壳程为170℃的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜热为r=2054KJ/kg），凝液不过冷。空气走管程，其入口温度t1=30℃，流量为4500kg/

5、h假定空气的物性参数不随温度、压力变化，可视为常数，分别为CP=1.005KJ/Kg.K，ρ=1.06Kg/m3，μ=20.1×10-3cp,λ=0.029w/m.k。热损失可略，管内湍流时空气的对流给热系数可用下式计算：Nu=0.02Re0.8。（1）若两台换热器并联使用，通过两台换热器的空气流量均等，试求空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量m1(kg/h)（2）若两台改为串联使用，试求此时空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量m1(kg/h)。（3）试比较并联及串联时传热效率的大小，并求两情况下总传热能力的比值Q串/Q并。解:例6非稳态

6、传热问题有一带夹套的反应釜，釜内盛有某反应液。反应液的初始温度为20℃。釜内液体由于剧烈地搅拌可认为温度均一。反应液需加热到80℃进行反应。（1）若夹套内通以120℃的蒸汽加热，已知前10分钟反应液的温升为60℃，则反应液由初始温度加热至反应温度需要多少时间？（2）若夹套内通以进口温度为120℃的热流体加热，前10分钟反应釜的温升同样为60℃，则反应液由初始温度加热到反应温度需多少时间？（热流体无相变）解(1)热流体有相变时(2)热流体无相变时例7定常态辐射传热车间内有一高和宽各为3m的炉门（黑度ε1＝0.70），其表面温度为600℃，室内温度为27

7、℃。（1）试求由于炉门辐射而引起的散热速率。（2）若在炉门前25mm处放置一块尺寸和炉门相同而黑度为0.11的铝板作为热屏，则散热速率可降低多少？解：（1）放置铝板前由于炉门辐射而引起的散热速率由于炉门被车间四壁所包围，则；又S2>>S1，故，于是S=S1=3×3＝9m2w/(m2·K4)（2）放置铝板后由于炉门辐射而引起的散热速率以下标1、2和3分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的温度为T3，则当传热达稳态时，炉门对铝板的辐射传热速率必等于铝板对房间的辐射传热速率，此即由于炉门辐射而引起的散热速率。炉门对铝板的辐射传热速率为因S1=S3，且两者相距

8、很小，故可认为是两个极大平行平面间的相互辐射，故。w/(m2·K4)故（a）铝板对房间的辐射传热速率为式中S