化工原理答案

1、化工原理答案6.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)出口溫度分別為15，40，油的進(jìn)出口溫度分別為150和100。現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80，假設(shè)油和水的流量，進(jìn)出口溫度及物性不變，若換熱器的管長為1m，試求此換熱器的管長增至若干米才能知足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：根據(jù)題意列出關(guān)系式：熱流體油：T1=150T2=100冷流體水：t1=15t2=40如今要求：熱流體油：T1=150T2=80冷流體水：t1=15t2=？開場：Q=WhCphT1-T2=50WhCph=WcCpct2-t1=25WcCpc=K0S0tmtm=t1-t2/lnt1/t2=135-60/ln135/60=9

2、2.49改變后：Q，=WhCphT1-T2=700WhCph=WcCpct2，-t1=t2，-15WcCpc=K0S0，tm，25/t2，-15=50/70t2，=50tm，=t1-t2，/lnt1/t2，=69.81Q/Q*=K0Stm/K0S，tm，=Ltm/L，tm，=50/70L，=1.85L=1.85m7.重油和原由在單程套換熱器中呈并流流動(dòng)，糧站油的初溫分別為243和128；終溫分別為167和157。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時(shí)流體的平均溫度差及他們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下，流體的無性和總傳熱系數(shù)均不變，換熱器的熱損失能夠忽略。解：由題意得：并流時(shí)

3、：熱流體重油：T1=243T2=167冷流體原油：t1=128t2=157Q=WhCphT1-T2=76WhCph=WcCpct2-t1=29WcCpc=K0S0tmtm=t1-t2/lnt1/t2=43改為逆流后：熱流體重油：T1=243T2，=？冷流體原油：t2，=？t1=128同理：Q，=WhCphT1-T2，=243-T2，WhCph=WcCpct2，-t1=t2，-128WcCpc=K0S0，tm，29/t2，-128=76/243-T2，T2，=578.45-2.62t2，-1tm，=243-t2，-T2，-128/ln243-t2，/T2，-128-2又Q/Q*=tm/tm，=2

4、9/t2，-128-3由123解得t2，=161.41T2，=155.443tm，=49.58.在下列各種管式換熱器中，某溶液在管內(nèi)流動(dòng)并由20加熱到50。加熱介質(zhì)在殼方流動(dòng)，其進(jìn)出口溫度分別為100和60，試求下面各種情況下的平均溫度差。(1)殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體為逆流流動(dòng)。(2)殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。(3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。解：1熱流體：T1=243T2=60冷流體：t2=50t1=128t1=50t2=40tm=t1-t2/lnt1/t2=44.82殼方和管方分別為單程和四程，則需計(jì)算平均溫度差校正系數(shù)t，由已知條件計(jì)算得t=0.891tm

5、，=ttm=0.89144.8=39.93查圖得，t=0.97tm，=ttm=0.9744.8=43.59.在逆流換熱器中，用初溫為20的水將1.25kg/s的液體比熱容為1.9kJ/kg?，密度為850kg/m，由80冷卻到30。換熱器的列管直徑為252.5mm，水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為0.85W/m2?和1.70W/m2?。污垢熱阻忽略。若水的出口溫度不能高于50，試求換熱器的傳熱面積。解：熱流體：T1=80T2=30冷流體：t2=50t1=20t1=30t2=100tm=t1-t2/lnt1/t2=18.205Q=WhCphT1-T2=1.91031.2550=118.

6、75W又Q=K0S0tm，其中1/K0=d0/idi+1/0解得K0=0.486103m2?/W0.48610318.205S0=118.75103S0=13.4m310.在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為192mm的列管內(nèi)流動(dòng)。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為3490W/m2?，管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258W/m2?。換熱器用一段時(shí)間后，管壁兩側(cè)均有污垢構(gòu)成，水側(cè)污垢熱阻為0.00026m2?/W，油側(cè)污垢熱阻0.000176m2?/W。管壁導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m?，試求：1基于管外外表的總傳熱系數(shù)；2產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分比。解：11/K0=d0/idi+1/0+Rsid0/di+Rs0+

7、bd0/dm=19/349015+0.0002619/15+0.000176+0.00219/4516.9+1/258K0=208m2?/W2產(chǎn)生污垢后增加的總熱阻：d0/idi+Rs0=19/349015+0.000176=0.00050533產(chǎn)生污垢前的總熱阻：d0/idi+1/0+bd0/dm=19/349015+0.00219/4516.9+1/258=0.0043增加的百分比為：0.00050533/0.00429=11.8%11.在一傳熱面積為50m2的單程列管式換熱器中，用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流動(dòng)。冷水的流量為33000kg/h，溫度由20升至38。溶液的溫度由110降至

8、60。若換熱器清洗后，在兩流體的流量和進(jìn)出口溫度不變的情況下，冷水出口溫度增至45。試估算換熱器清洗前后傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè)1兩種情況下，流體物性可視為不變，水的比熱容可取4.187kJ/kg?；2可按平壁處理，兩種工況下i和0分別一樣；3忽略管壁熱阻和熱損失。解：換洗前：熱流體：T1=110T2=60冷流體：t2=38t1=20t1=72t2=40tm=t1-t2/lnt1/t2=54.4Q=WhCphT1-T2=50WhCph=WcCpct2-t1=18WcCpc=K0S0tm=54.4K0S0代入數(shù)據(jù)計(jì)算得K0=254W/m2?換洗后：熱流體：T1=110T2=60冷流體：t2=

9、38t1=20t1=72t2=40tm=t1-t2/lnt1/t2=54.4Q=WhCphT1-T2=100-T2WhCph=WcCpct2-t1=25WcCpc=K0，S0tm，50/100-T2=18/25T2=40.56tm，=t1，-t2，/lnt1，/t2，=35Q=WcCpct2-t1=K0，S0tm，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得K0，=548.3W/m2?總污垢熱阻為：1/K0-1/K0，=1/245-1/548.3=2.110-3m2?/W12.在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160飽和蒸汽在殼程冷凝排出時(shí)為飽和液體，原料油在管程流動(dòng)，并由20加熱到106，列管換熱器尺寸為

10、：列管直徑為192mm，管長為4m，共25根管子。若換熱器的傳熱量為125Kw，蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/m2?，油側(cè)污垢熱阻可去為0.0005m2?/W，管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻可忽略，試求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。又若有的流速增加一倍，此時(shí)若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來的1.75倍，試求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。解：1/K0=d0/idi+1/i+Rsid0/di，又K0=Q/S0tm其中S=253.14191034=5.97tm=t1-t2/lnt1/t2=90.27K0=125103/5.9790.27=232.1W/m2?能夠解得i=359.5W/m2?改變流速后：K0，=1.75K0=406.2W/m2?Q*=2Qt2，-t1/t2-t1=125103t2，-20/86又tm，=T-t1-T-t2，/lnT-t1/T-t2，=Q，/K0S能夠解得t2，=99.213.90的正丁醇在逆流換熱器中被冷卻到50。換熱器的傳熱面積為6m2，總傳熱系數(shù)為230W/m2?。若正丁醇的流量為1930kg/h，冷卻介質(zhì)為18的水。試求：1冷卻水的出口溫度；2冷卻水的消耗量，以m3/h表示。解：由傳熱方程式Q=K0Stm=WhCphT1-T2查表得70的正丁醇的比熱為3.06103J/kg?Q=1930/36003.0610390-50=65.5103J/