化工原理传热例题.ppt

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1、【例】有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。解：苯在平均温度W/（m2·℃）以上计算表明本题的流动情况符合式4-32的实验条件，故若忽略定性温度的变化，当苯的流量增加一倍时，给热系数为α′【例】有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数αh=2

2、30W/（m2·K），水的对流传热系数αc=290W/（m2·K）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。解①苯的平均温度比热容cph=1.86×103J/（kg·K）苯的流量Wh=2000kg/h，水的平均温度比热容cpc=4.178×103J/（kg·K）。热量衡算式为（忽略热损失）℃℃热负荷冷却水消耗量kg/h②以内表面积Si为基准的总传热系数为Ki，碳钢的导热系数=45W/（m·K）=4.35

3、×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3=7.54×10－3m2·K/WKi=133W/（m2·K），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。并流操作805015356515传热面积逆流操作8050传热面积③逆流操作Si=6.81m2，℃设冷却水出口温度为t'2，则8050则t'2=80－33.4=46.6℃水的平均温度t'=（15+46.6）/2=30.8℃，c'pc=4.174×103J（kg·℃）冷却水消耗量逆流操作比并流操作可节省冷却水：若使逆流与并流操作时的传热面积相同，则逆流时冷却水出口温度由原来的35℃变为4

4、6.6℃，在热负荷相同条件下，冷却水消耗量减少了36.6%。【例】有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m2·K）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m2·K），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率Q'比原来增加了多少？解：①水量增加前T1=120℃，T2=80℃，t1=15℃，t2=90℃，α1=50W/（m2·K），α2=2000W/（m2·K），水量

5、增加后或式（c）代入式（d），得由式（c）与（e）得t'2=61.9℃T'2=69.9℃即传热速率增加了25%。