傳熱習(xí)題課計(jì)算題

1、1、現(xiàn)測(cè)定一傳熱面積為2m2的列管式換熱器的總傳熱系數(shù)K值。已知熱水走管程，測(cè)得其流量為1500kg/h，進(jìn)口溫度為80，出口溫度為50；冷水走殼程，測(cè)得進(jìn)口溫度為15，出口溫度為30，逆流流動(dòng)。（取水的比熱cp=4.18×103J/kg·K） 解：換熱器的傳熱量：Qqmcp(T2T1)1500/3600×4.18×103×(8050)=52.25kW傳熱溫度差tm：熱流體 80 50冷流體 30 15 t1=50， t2=35傳熱溫度差tm可用算數(shù)平均值：2、一列管換熱器，由25×2mm的126根不銹鋼管組成。平均比熱為4187J/

2、kg·的某溶液在管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其流量為15000kg/h，并由20加熱到80，溫度為110的飽和水蒸汽在殼方冷凝。已知單管程時(shí)管壁對(duì)溶液的傳熱系數(shù)i為520W/m2·，蒸汽對(duì)管壁的傳熱系數(shù)0為1.16×104W/m2·，不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)17W/m·，忽略垢層熱阻和熱損失。試求：管程為單程時(shí)的列管長(zhǎng)度（有效長(zhǎng)度）（總傳熱系數(shù)：以管平均面積為基準(zhǔn)，）解：傳熱量：Qqmcp(t2t1) 15000/3600×4187×(8020) 1.05×106W總傳熱系數(shù)：（以管平均面積為基準(zhǔn)） 解得： K434.19W/m2&

3、#183;對(duì)數(shù)平均溫差： 1101102080t1=90 t2=30傳熱面積： ； 列管長(zhǎng)度：3、有一列管式換熱器，裝有25×2.5mm鋼管320根，其管長(zhǎng)為2m，要求將質(zhì)量流量為8000kg/h的常壓空氣于管程由20加熱到85，選用108飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸汽的冷凝傳熱膜系數(shù)為1×104W/m2·K，管壁及兩側(cè)污垢熱阻均忽略不計(jì)，而且不計(jì)熱損失，已知空氣在平均溫度下的物性常數(shù)：=2.85×10-2W/m·K，=1.98×10-5N·s/m2，cp=1kJ/kg·K，Pr=0.7。試求：(1）空氣在管內(nèi)

4、的對(duì)流傳熱系數(shù)；（2）求換熱器的總傳熱系數(shù)（以管子外表面為基準(zhǔn)）；（3）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該換熱器能否滿(mǎn)足要求；（4）計(jì)算說(shuō)明管壁溫度接近于哪一側(cè)的流體溫度。解：(1) 空氣在管內(nèi)流速： 0.6Pr=0.7160 l/d=2/0.02=10050傳熱系數(shù)i = 85.68W/m2·K（2）總傳熱系數(shù)： 解得：K68.08W/m2·K（3）傳熱量： 實(shí)際所需傳熱面積： 108108 2085 t188 t223 該換熱器所能提供傳熱面積： 該換熱器能滿(mǎn)足要求。（4） Ai=npdil=320×3.14×0.02×240.19m2 所以：壁溫接近于蒸汽流

5、體一側(cè)（或者說(shuō)接近大的一側(cè)流體溫度）4、用110的飽和水蒸汽將流量為35m3/h的某稀溶液在雙程列管換熱器中從75加熱至90。若每程有直徑為25×2.5mm的管子30根，且以管外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)K=2800W/m2.，蒸汽側(cè)污垢熱阻和管璧熱阻可忽略不計(jì)。試求：(1)換熱器所需的管長(zhǎng)；(2)當(dāng)操作一年后，由于污垢累積，溶液側(cè)的污垢系數(shù)為0.00008m2./W，若維持溶液的原流量及進(jìn)口溫度不變，其出口溫度為多少？又若必須保證溶液原出口溫度，可采用什么措施？注：溶液的密度及比熱與水近似：1000kg/m3； cP=4.2kJ/kg·。解：（1）110110 75 90 3

6、5 20 （或）傳熱面積： And（2L） LA/（2nd）=8.16/（2×30×0.025）1.7m（2） 所以： 110110 75t2 35 110t2 解得： t288措施：（1）提高加熱蒸汽溫度（調(diào)節(jié)蒸汽的壓力）； （2）清除污垢。5、熱空氣在25×2.5mm的鋼管外流過(guò)，對(duì)流給熱系數(shù)為50W/m2.K，冷卻水在管內(nèi)流過(guò)，對(duì)流給熱系數(shù)為1000W/m2.K，已知鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)l=45W/m·K，水側(cè)污垢熱阻，熱空氣側(cè)污垢熱阻。試求：(1)傳熱系數(shù)；(2)若管內(nèi)對(duì)流給熱系數(shù)增大一倍，傳熱系數(shù)有何變化？(3)若管外對(duì)流給熱系數(shù)增大一倍，傳熱系數(shù)有

7、何變化？ 解：已知， (1) (2) 若管內(nèi)對(duì)流給熱系數(shù)增大一倍，其他條件不變，即解得：傳熱系數(shù)提高：(3)若管外對(duì)流給熱系數(shù)增大一倍，其他條件不變，即解得：傳熱系數(shù)提高：6、某廠只能用120飽和水蒸汽，通過(guò)25×2.5mm、長(zhǎng)3m的單管程列管式換熱器，將列管內(nèi)的17.2m3/h水溶液從20加熱到75，冷凝水于飽和溫度下排出。已知管側(cè)水溶液，殼側(cè)蒸汽，溶液在管內(nèi)呈湍流，試問(wèn)換熱器的管數(shù)為若干？水溶液密度，比熱為。熱損失及管壁、垢層熱阻均可忽略。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)該換熱器有三根管子已壞，擬將壞管堵塞再繼續(xù)使用，試問(wèn)此方案是否可行（通過(guò)計(jì)算或推導(dǎo)說(shuō)明）？ 解：（1） 120120 蒸汽 2075

8、 水 t1100 t245 (2) ，且（連續(xù)性方程）故不能完成換熱任務(wù)7、有單程列管換熱器，傳熱面積為4，由的管子組成。用初溫為25的水，將機(jī)油由200冷卻至100，水走管內(nèi)，油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1200 kg/h和1400 kg/h，其比熱分別為4.18 kJ/(kg·)和2.0 kJ/(kg·)，水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為：1800W/(m2·)和200W/(m2·)，兩流體呈逆流流動(dòng)，忽略管壁和污垢熱阻，忽略熱損失。試校核該換器是否適用？解：機(jī)油放出的熱量： kJ/h冷卻水的出口溫度： 對(duì)數(shù)平均溫差： 熱流體 200 100

9、冷流體 80.8 25 總傳系數(shù)為： W/(m2·) 所需傳熱面積為： 傳熱所需面積大于換熱器的傳熱面積 該換熱器不適用。 8、在內(nèi)管為的套管換熱器中，將流量為3600kg/h的某液態(tài)烴從100冷卻到65，其平均比熱容kJ/(kg·)，環(huán)隙走冷卻水，其進(jìn)出口溫度分別為40和50，平均比熱容kJ/(kg·)，基于傳熱外表面積的總傳熱系數(shù)W/(m2·)，假設(shè)其值恒定，忽略熱損失。試求：（1）冷卻水用量；（2）計(jì)算兩流體在逆流下的平均溫差；（3）所需傳熱面積。解：（1）冷卻水用量: （2）逆流下的平均溫差:熱流體 100 65冷流體 50 40 （3）所需傳熱

10、面積傳熱量為： 則 9、100的水蒸氣在管殼式換熱器的管外冷凝，冷凝潛熱為2258.4kJ/kg，總傳熱系數(shù)為2039W/( m2·)，傳熱面積12.75m2；15的冷卻水以2.25×105kg/h流量在管內(nèi)流過(guò)，設(shè)總傳熱溫差可以用算術(shù)平均值計(jì)算，試求：（1）冷卻水出口溫度；（2）水蒸氣冷凝量（kg/h）。解： 100100 15t2 (1) 冷卻水出口溫度 (2)水蒸氣冷凝量（kg/h） 10、在列管式換熱器中用熱水加熱冷水，熱水流量為4.5×103kg/h，溫度從95冷卻至55，冷水溫度從20升到50，總傳熱系數(shù)為2.8×103W/(m2·)。已知：Cp熱水=4.181kJ/(kg·)，Cp冷水=4.174kJ/(kg·)。試求： （1）冷卻水流量；（2）兩種流體做逆流時(shí)的平均溫度差和所需的