傳熱練習(xí)題化工原理

故例4-7在傳熱外表面積So為300m2的單程列管換熱器中,300c的某種氣體流過殼方并被加熱到430C0另一種560c的氣體作為加熱介質(zhì)，兩氣體逆流流動，流量均為1X104kg/h,平均比熱均為1.05kJ/(kg.℃)。試求總傳熱系數(shù)。假設(shè)換熱器的熱損失為殼方氣體傳熱量的10%。解：對給定的換熱器，其總傳熱系數(shù)可由總傳熱速率求得，即：換熱器的傳熱量為：熱氣體的出口溫度由熱量衡算求得，即：解得流體的對數(shù)平均溫度差為：因所以由本例計算結(jié)果可以看出，兩氣體間傳熱的總傳熱系數(shù)是很低的。例4-8在一傳熱面積為15.8的m2的逆流套管換熱器中，用油加熱冷水。油的流量為2.85kg/s、進(jìn)口溫度為110℃；水的流量為0.667kg/s、進(jìn)口溫度為35℃。油和水的平均比熱分別為1.9及4.18kJ/(kg.C)。換熱器的ZO總傳熱系數(shù)為320W/(m2.C)。試求水的出口溫度及傳熱量。解：本題用e-NTU法計算故水（冷流體）為最小值流體。查圖得&=0.73因冷流體為最小值流體，故由傳熱效率定義式得：解得水的出口溫度為：換熱器的傳熱量為：例4-9在逆流操作的列管換熱器中，熱氣體將 2.5kg/s的水從 35℃加熱到 85℃。熱氣體的溫度由200c降到93Co水在管內(nèi)流動。已知總傳熱系數(shù)為 180W/(m2?C),水和氣體的比熱分別為4.18和1.09kJ/(kg?C)。若將水的流量減少一半，氣體流量和兩流體的進(jìn)口溫度不變，試求因水流量減少一半而使傳熱量減少的百分?jǐn)?shù)。假設(shè)流體的物性不變，熱損失可忽略不計。解：此題用￡-NTU法計算。(1)由原水流量求換熱器的傳熱面積其中所以2）水流量減小后傳熱量的變化故熱氣體為最小值流體。故水流量減小后對總傳熱系數(shù)的影響不大，兩種情況下K視為相同。查圖可得：因熱流體為最小值流體，由熱效率定義式知：則因水流量減少一半而使傳熱量減少百分?jǐn)?shù)為：例4-10在200kPa、20℃下，流量為 60m3/h的空氣進(jìn)入套管換熱器的內(nèi)管， 并被加熱到 80℃，內(nèi)管的直徑為①57x3.5mm,長度為3m。試求管壁對空氣的對流傳熱系數(shù)。解：于附錄查得 50℃下空氣的物理性質(zhì)如下：空氣在進(jìn)口處的速度為：空氣在進(jìn)口處的密度為：空氣的質(zhì)量流速為：又因所以（湍流）的應(yīng)用范圍內(nèi)，可用該式故Re和Pr值均在式的應(yīng)用范圍內(nèi)，可用該式求算ao且氣體被加熱，取n=0.4,則：計算結(jié)果表明，一般氣體的對流傳熱系數(shù)都比較低。例4-11-5℃的冷凍鹽水（ 25%CaCl2溶液）以0.3m/s的流速流經(jīng)一套管換熱器的內(nèi)管，已知內(nèi)管的內(nèi)徑為 21mm、長度為3.0m。假設(shè)管壁平均溫度為 65℃，試求鹽水的出口溫度。解：假設(shè)鹽水的平均溫度為 5℃，從附錄查得 25%CaCl2溶液在5℃下物性如下：判別流型，即：（滯流）在本題的條件下，管徑較小，流體的粘度較大，自然對流影響可忽略，故a可用下式進(jìn)行計算，即：鹽水的出口溫度由下式求得：解得原假設(shè)的鹽水平均溫度與計算結(jié)果比較接近，不再重復(fù)試算。例4-12在預(yù)熱器內(nèi)將壓強為101.3kPa的空氣從 10℃加熱到 50℃。預(yù)熱器由一束長為1.5m、直徑為689x1.5mm的錯列直立鋼管組成。空氣在管外垂直流過，沿流動方向共有 15