为了减少热失,在铜管外包裹热导率为0.1W(m·℃)的绝.doc

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1、[例1]温度为60℃的润滑油在外径为10mm的铜管中流动。为了减少热损失，在铜管外包裹热导率为0.1W/(m·℃)的绝热材料。试计算热量损失与绝热材料厚度的关系。如图1所示假设绝热材料的内表面温度为润滑油温度（60℃），保温层外表面对周围空气的对流（包括热辐射）传热系数α=10W/(m2·℃)，周围空气温度为20℃。解保温层内径di=0.01m，计算保温层外径d0与热量损失的关系。若管长为l，则传热面积（以外表面积计算）为A=πd0l温度差为Δt＝t1－t2＝60－20＝40℃总传热系数为（a）热量损失计算式为Q＝KAΔt

2、＝K·πd0l·Δt（b）将式（a）代入式（b），得单位长管的热量损失为令式中的d0从裸管外径di=0.01m开始计算，将计算结果标绘在图2中，由图2可知，随着保温层外径图图1图2[例2]在逆流操作的冷凝器中，用15℃的水使绝对压强为11206kPa、温度为95℃、流量为200kg/h的过热氨气冷却并冷凝。液态氨在冷凝温度下排出，相应的液氨饱和温度为30℃。在操作过程中，冷凝器内各截面上氨与水的温差不允许低于5℃。试求冷水的用量、水的出口温度及两流体的平均温度差。设热损失可略去不计。已知数据：95℃氨蒸气的焓＝1647kJ

3、/kg30℃氨蒸气的焓＝1467kJ/kg30℃液氨的焓＝323kJ/kg解：根据题给情况，先在本题附图3中定性地绘出氨和水的温度沿传热面变化情况。由图看出，氨由过热蒸气变为饱和蒸气的转折点为M，该处两流体间的温度差最小，只要控制该截面处温度差为允许的极限值（5℃）即可,即此处水温为30-5=25℃。另外，还由图看出，以M点为界，左侧氨为无相变化传热，称为冷却段；右侧为有相变化传热，称为冷凝段。也以点M为界，对两段分别进行计算。以下标l及r分别表示左侧冷却段及右侧冷凝段。过热蒸气放出的热量为：氨由30℃饱和蒸气变为30℃液

4、氨放出的热量为：Qr＝ms1r＝200×(1467－323)×103/3600＝63600W冷却水吸收的总热量为：Q＝Ql＋Qr＝10000＋63600＝73600W冷凝段内水的平均温度＝(15＋25)＝20℃查出20℃时水的平均比热容cp＝4183J/(kg·℃)冷却水的用量可通过冷凝段的热量衡算求出，即：63600＝ms2×4183×(25－15)解得ms2＝1.52kg/s水的出口温度t2可通过总热量衡算求得，若仍近似地取水的比热容为4183J/(kg·℃)，则有：73600＝1.52×4183×(t2－15)解得t

5、2＝26.6℃两流体间的平均温度差就分两段计算，即：冷却段冷凝段图3沿传热面温差变化[例3]某车间需将流量为30m3/h、浓度为10%的NaOH水溶液由20℃预热至60℃，然后送入压强为19.62kPa（表压）的反应器内，其流程如图4所示，加热介质为127℃的饱和蒸汽。碱液管全部采用直径为φ76×3mm的钢管。当阀门全开时，管路、换热器及所有局部阻力的当量长度之和为330m。摩擦系数λ可取定值0.02。图4图5该车间库存一台两管程列管换热器，其规格为：列管尺寸，mmφ25×2长度，m3总管数，根72碱液离心泵的特性曲线见图

6、5。试计算：1、库存换热器能否满足传热任务；2、离心式碱液泵能否满足输送任务，若能，再求轴功率；3、当碱液泵在上述管路上达到最大输送量时，求碱液的出口温度。操作条件下，NaOH水溶液的物性常数为：密度ρ＝1100kg/m3导热系数λ＝0.58W/(m·℃)比热cp＝3.77kJ/(kg·℃)粘度μ＝1.5mPa·sPr＝9.7蒸汽冷凝系数α0为1×104W/(m2·℃)钢的导热系数λ＝46.5W/(m·℃)污垢热阻总和为ΣRs＝0.003m2·℃/W忽略热损失。解：该题为换热器传热性能及泵性能核算的综合练习题，现分别计算如

7、下：1、库存换热器传热能力核算换热器的传热速率为：Q＝K0A0Δtm式中各项计算如下：A0＝πd0(l-0.1)n＝π×0.025×(3-0.1)×72＝16.4m2=2556W/(m2·℃)=1069W/(m2·℃)∴Q＝K0A0Δtm＝1069×16.4×85.45/1000＝1498kW任务要求的传热速率为：所以，换热器能够完成传热任务。2、离心式碱液泵的核算当Q=30m3/h时，由泵的特性曲线读得，泵能提供的压头H=35m，相应的效率η=48%。溶液在输送管路中的流速输送任务所需的压头为：=29.4m<35mH>h

8、e，该泵可完成输送任务。此时要求的功率为：实际泵所消耗的轴功率为：3、最大输送量时碱液的出口温度为确定泵在上述管路上的最大输送量，要作出管路特性曲线，以决定泵的工作点。根据上式计算出的相对应he与Qe值列于本例附表中。例附表Qe/(m3/h)1319.626.232.739.3he/m11.0616.4