华东理工大学 化工原理 白皮书答案 换热器的操作型计算.ppt

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1、传热操作型计算1、操作型计算的命题设备（换热器类型、传热面积等）已定，操作条件操作结果第I类问题：进口条件出口条件已知：A、qm1、T1、qm2、t1、K求：T2、t2第II类问题：一种流体的条件另一种流体的结果已知：A、qm1、T1、T2、t1、K求qm2、t2或A、qm2、t1、t2、T1、K求qm1、T2操作型计算特点：结果的唯一性。2、计算公式和方法公式与设计型同：Q=qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1)Q=KAtm方法：以无相变逆流为例：热量衡算：（1）速率方

2、程(逆流)：Q=qm2Cp2(t2-t1)=KA=KA=KA(2)对第I类操作型问题：直接联立（1）（2）方程，求解T2，t2。对第II类操作型问题：未知，且K=f(qm)，又方程为复杂非线性方程，只能迭代试差，求方程近似解。典型问题：第I类问题：已知一种工况qm1、T1、T2、qm2、t1、t2、K（1，2）、A新工况①qm’②A’③T1(t1)求:t2’,T2’第II类问题：原工况：qm1、T1、T2、qm2、t1、t2、K（1，2）、A新工况：t1维持qm1、T1、T2不变，采用

3、调节qm2求：qm2，t2’。例：A=25m2列管换热器原工况：qm2=2kg/s，T1=100C，T2=50C，t1=20C，t2=40C，1=500W/m2C新工况：qm1，T1，t1不变，而qm2’=1.2kg/s，n’=0.8n。求：T2’=?t2’=?解：原工况：Q=qm2Cp2(t2-t1)=24.18103（40-20）=1.672105W=43.3C忽略管壁热阻=4.47110-3水=223.65W/m2C新工况：t1，T1，qm1不变，水，A

4、改变水’=0.794223.65=177.58W/m2CK’=131.04W/m2C=1.299联立t2’=45.22CT2’=62.17C操作型问题：l逆流：l并流：l若热流体为蒸汽冷凝，则Wr=qm2Cp2(t2-t1)例：已知：内管192mm，T1=90C，T2=50C，t1=20C，t2=60C。管内1=100W/m2C，管隙2=5000W/m2C，qm2=20kg/h，cp2=1kJ/kgC。求：（1）换热器长度L=?（2）将内管换成25

5、2.5mm，管隙不变，则t2=？解：（1）tm=t1=t2=30CQ=qm2Cp2(t2-t1)=K=77.72W/m2CA=d2L=(2)1=1W/m2CK’=46.55W/m2CA’=d2L=3.140.0251.6=0.13m2不变qm2Cp2(t2’-t1)=K’A’(T1-t2’)t2’=56.5C3、传热过程的调节Q=KAtmK——传热系数；A——传热面积；tm——平均推动力（1）可供调节的因素K=f(设备结构，qm1，qm2)其中，T

6、2，t2为生产结果。可供调节的因素有：设备结构、流向（不常用）qm1，qm2T1，t1（不常用）（２）调节结果＊流量调节的结果原工况如图新工况qm1，T1，t1设备结构不变，使qm2则T2t2tmKQ设T2’T2,则由热量衡算（操作线），tm’又qm2’2结构不变K由速率方程，Q’=K’Atm’Q而与Q’=qm1Cp1(T1-T2’)Q矛盾T2T2再设t2’t2由热量衡算：Q’=qm2’Cp2(t2’-t1)，tm又qm2’2且0<

7、n<0.8由速率方程与矛盾，t2’

8、’，Q’几乎不变，QT2’tm矛盾若K2,则Ktm将，T2’亦可能有所下降，Q’结论：（1）增加流体流量，热流量Q必有不同程度的增加，但其增加幅度必小于流量增加幅度。即（2）由可知当增加小的一侧流体流量，K明显增加，即热阻明显降低，尽管推动力tm可能下降，但传热速率将上升。当增加大的一侧流体流量，K近似不变，而推动力tm必上升，传热速率Q也上升。（3）当某侧进出口温度相近时，增加该侧流体流量，热流量不再明显增加。（该侧又较大）当某侧流体出口温度与另一侧流体温