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传热概念:1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热计算公式( 1)热量衡算(有相变、无相变)K 的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算(判别是否合用)(例 48)( 2)流体在圆形管内作强制湍流流动时计算式(公式、条件),粘度对的影响。( 3)实验测K ( 例 49) ( 4)换热器操作型问题(求流体出口温度,例410)二 实验题( 10)1利用过热蒸汽进行传热实验的过程中,若运行一段时间后,传热膜系数下降,可能的原因是什么?如何解决?2.蒸汽冷凝传热时,为什么要排放不凝性气体?内管壁温接近于哪一侧流体的温度?3.为了提高换热器的总传热系数K,应提高空气侧,还是水侧的和 S?为什么?换热器中冷热流体的流动方向有几种,当选择流向时应如何考虑?4阐述液体沸腾曲线的基本形状,一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果? 1 、 (4 分)换热器中冷热流体的流动方向有:逆流,并流,折流和错流。(1 分)当采用逆流时,在传热量和总换热系数一定的情况下,换热器的传热面积较小,另外,采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。通常,换热器尽可能采用逆流操作。( 1 分)当某些特殊工艺要求时,对流体的温度有所限制,如冷流体被加热时不能超过某一温度,或热流体被冷却时不能低于某一温度时,可采用并流。(1 分)采用折流或错流时,主要是为了满足换热器的结构要求,或提高总传热系数。(1 分) 2、( 6 分)液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。( 3 分)一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果,此时传热系数和热通量都较大。(3 分)5灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数,又可同时测量对流传热系数,标注仪表、 仪器名称。 并简要说明试验步骤,需要测量那些参数。?三 计算题( 60 分)3 ( 20 分)在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程,流量为1.5kg/s,由 80oC 被冷却至30oC 。冷却水在壳程内呈湍流流动,且与苯逆流流动,其进口温度为20oC ,出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为900W/(m2K)、1700W/(m2K);苯的平均比热为1.9kJ/(kg.K)。若列管为25 2.5mm的钢管,长3 米,其导热系数为45W/(m2K) ,并忽略污垢热阻及换热器的热损失,试求:( 1)所需换热器的列管数为多少?( 2)若其它条件不变,冷却水的流量变为原来的两倍,换热器的列管数又为多少?2. 解:mmtLdKntKSQ0(3 分) 其中,)(21TTCWQphh=1.51.9103(80-30)=142.5(kW)(2 分) 000111miiddbddK=170015.224525105 .2209002513=490.5W/(m2K) (3 分) 2121lntttttm=1030ln1030=18.2(C) (3 分) 故7 .672 .18310255.49014. 3105.142330mtLKdQn(根)(2 分) (2)若其它条件不变,冷却水的流量变为原来的两倍,则87.2959170028. 00 W/(m2K) (2 分)同理可得,K00111middb=559.1 W/(m2.K) (3 分) 则4.590mtLdKQn(根)(2 分)2、 (20 分)用一传热面积为3m2(以外表面积为准) ,由25 2.5mm 管子组成的单程列管式换热器,用初温为10的水将机油由 200冷却至 100, 水走管内,油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h 和 1200kg/h, 其比热容分别为4.18kJ/(kg K)和 2.0kJ/(kg K),水侧和油侧的对流表面传热系数分别为2000W/(m2K)和 250W/(m2K),两侧可视为呈逆流流动,如不计算管壁精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -及污垢热阻:(1)试计算说明该换热器是否合用?(2)夏天,水的初温达到30时,该换热器是否合用?(假设K 不改变),如不合用,如何解决?四。计算题: .(20 分)解:(1)m00pcCphhtAKtCWTCWQ36001000)10t (18. 4100036001000)100200(0.212002W 4.67t2(3 分) 200 100 67.4 10 3.1112906.132tm 132.6 90 Km/21W.21620252000125011dd111K2i0i00(3 分)A3.11121.21636001000)100200(0 .21200A= 2.77 m2 题给 3 m2 , 合用 . (3 分)(2) 水初温 3036001000)30t (18.4100036001000)100-200(0. 21200Q24.87t2 200 100 87.4 30 3.912706.112tm(4) 112.6 70 A3.9121.21636001000)100200(0 .21200(3分)A=3.37 m2 3 m2 不合用 . 可增加换热面积 ,两台串联使用 . (4 分)4.(15 分)某车间有一台运转中的单程列管换热器,热空气走管程,由120 C 降至 80 C,其对流传热系数1=50 W/m2C。壳程的水被加热,水进口温度为15 C,出口升至 90 C,其对流传热系数2= 2000W/m2C。管壁热阻、壁厚及污垢热阻可不计,换热器系逆流操作,水的流量为2700kg/h,平均比热为4.18kJ/kg K,试计算换热器的传热面积。解: (1)CmWK221/8.48200015011111Ctttttm3.45901201580ln)90120()1580(ln2121p5C(90 15)2700 4.18 1000 75/ 36002.35 10QWW水水精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -254.1063 .458.481035. 2mtKQAm(10 分)六 (20 分) 逆流换热器中,用初温为20的水将 1.25Kg/s 的液体(比热为1.9KJ/(Kg), 密度为 850 Kg/ m3) ,由 80冷却到 30,换热器列管直径为252.5 mm ,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 和 1.70 kw/(m2 ) ,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50,求换热器的传热面积;换热器使用一段时间后,管壁两侧均有污垢生成,水侧污垢热阻 Rsi=0.00026 m2 /w,油侧污垢热阻Rs0=0.000176 m2 /w,求此时基于管外表面的总传热系数K0。产生污垢后热阻增加的百分数注:管壁导热系数为=45 w/(m )12()1.25 1.9(8030)119hphQW CTTkW(3 分)000200.00252525111117004522.58502011472/miiddbddKW mC(3 分)21122112()()(8050)(3020)18.28050lnln3020mTtTttCTtTt(3 分)3200119 1013.9472 18.2mQSmKt(3 分)20000001120.00252525251117004522.5850202011381.53/0.0001760.00026imiiidddbssdddKRRWmC(5 分)3产生污垢后热阻增加百分数为:425200.002525251117004522.5850200.000176 0.000265.01 1023.63%0.00212(3 分)(20 分)现有一列管式换热器,内有252.5 mm 钢管 300 根,管的有效长度为2m ,要求将 8000Kg/h 空气于管程内由20加热到 85,采用 108的饱和蒸汽于壳程冷凝加热,冷凝热在饱和温度下排出,蒸汽冷凝传热系数1104w/(m2 ) ,空气对流传热系数为90 w/(m2) ,管壁及两侧污垢热阻可忽略,不计热损失,空气在平均温度下比热为1KJ/(Kg ) 。1求基于管外表面的总传热系数K0 2. 核算该换热器是否满足要求。2用一段时间后管内产生了污垢,使空气出口温度变为50,求此时管内污垢热阻。1WCmddKii24000014.020259011011111CmWK2049.71(3 分)2CtTtTtTtTtm44.488510820108ln)85108()20108(ln)()(2121(3 分)2312/1044.144)2085(100036008000)(mWttCWQpcc(3 分)精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 精品学习资料 - - -p d f 精品资料 - - - - - - - - - - - - - - -23071.4144.4849.711044.144mtKQSm(2 分)201 .472025. 0300mldnS实际实际SS0所以,该换热器合用。 (2 分)332218000()1000 (5020)66.67 10/3600cpcQW CttW m(2分)1212()()(10820)(108 50)7210820lnln10850mTtTttCTtTt(2 分)0000111iiiiddRsKdd32066.67 1019.66/47.1 72mQKW mCS t(1 分)20000111201()(0.014)0.0295/25 19.66iiiiddRsmC WdKd(2 分)3 (20 分)在一列管式换热器内用水冷却苯。苯走管程,流量为1.25kg/s ,由 80oC 被冷却至 30oC。冷却水在壳程内呈湍流流动,且与苯逆流流动,其进口温度为20oC,出口温度为50oC。已估算出苯侧和水侧的对流传热系数分别为850W/(m2K)、1700W/(m2K);苯的平均比热为1.9kJ/(kg.K)。若列管为252.5mm的钢管,长3 米,其导热系数为45W/(m2K),并忽略污垢热阻及换热器的热损失,试求:(1)传热速率为多少?(3)总传热系数K为多少?(2)所需换热器的列管数为多少?3 解:mmtLdKntKSQ0其中,)(21TTCWQphh=1.5*1.9*103*(80-30 )=142.5 (kW )000111miiddbddK=170015 .224525105.2209002513=490.5W/(m2.K) 2121lntttttm=1030ln1030=18.2(C) 故7 .672 .18310255.49014. 3105.142330mtLKdQn(根)五、 (20 分)有一逆流套管换热器,由573.5mm与894.5mm钢管组成。甲醇在管内流动,流量为5000kg/h ,由 60冷却到30,甲醇侧的对流传热系数为1512W/m2,冷却水在环隙流过,入口温度20,出口温度35,忽略热损失、管壁及污垢热阻,且已知甲醇平均比热为2.6 kJ/kg ,定性温度下水的黏度为0.84cp ,导热系数为 0.61W/m2,比热为 4.174 kJ/kg ,密度为 1000Kg/m
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