中山大学化工原理课件-第4章-传热习题课2.ppt

1、习题课之二传热设备和习题课传热设备和习题课 换热器尽管种类很多，但都可以归结为三种类型：直接混合式、蓄热式和间壁式 列管和螺旋板式换热器 气体冷却塔动画 凉水架是往热水中鼓风，空气带走热水中的水蒸汽，使热水得到冷却 凉水架 电厂的凉水塔是往热水中通入空气，热水中的热是以放出水蒸汽潜热，使热水得到冷却。所以电厂的凉水塔，都是冒的白烟，是冒的水蒸汽 电厂的凉水塔 焦化厂蓄热室动画 夹套式换热器动画 沉浸蛇管换热器动画 喷淋蛇管换热器动画 套管换热器动画 这是等待出厂的列管换热器产品 列管换热器 列管式换热器动画 列管换热器清扫 这是工人正在用高压热水，清洗管束外壁的污垢。可以清楚看到折流板。浮头式

2、换热器动画 U管式换热器动画 有补偿圈的换热器动画 一个蒸馏工段，就有整齐排列的几十个列管换热器 工厂换热器区 板式换热器动画 这是等待出厂的板式换热器产品。板式换热器尽管单位质量具有的传热面积较高，因为价格贵，清洗也不方便，应用受到限制。板式换热器 螺旋板式换热器动画 这就是等待出厂的螺旋板式换热器产品 螺旋板式换热器 这是烧碱厂的螺旋板式换热器 螺旋板式换热器 螺旋板式换热器 这是烧碱厂的螺旋板式换热器 热管换热器动画 这是等待出厂的热管换热器 热管换热器 传热内容线索图 下面我们通过一次习题课，解决学习这一章的难点与重点。传热过程实下面我们通过一次习题课，解决学习这一章的难点与重点。传热

3、过程实际上是两条主干线，传热平衡方程和传热速率方程。传热设备设计是这际上是两条主干线，传热平衡方程和传热速率方程。传热设备设计是这两个方程的具体应用。一般教材中，传热章节都是重点讲的传热速率，两个方程的具体应用。一般教材中，传热章节都是重点讲的传热速率，并没有将热平衡方程单列一节。这并不意味传热平衡方程不重要。传热并没有将热平衡方程单列一节。这并不意味传热平衡方程不重要。传热速率方程是传热过程的核心内容。速率方程是传热过程的核心内容。主要掌握多层平壁和多层园筒壁的计算公式。热传导的计算公式 热对流的主要公式热对流计算，一个是牛顿冷却定律，一个是给热系数的计算。导热与对流传热的联合传热计算，一个

4、是掌握热平衡方程，一个是总传导热与对流传热的联合传热计算，一个是掌握热平衡方程，一个是总传热系数热系数K K的计算，一个是对数平均温度差的计算，一个是对数平均温度差t tm m的计算。再强调一下，的计算。再强调一下，K K1 1与与A A1 1为一组，为一组，K K2 2与与A A2 2一组。一组。综合传热计算 在传热面积为在传热面积为20 m20 m2 2的某换热器中的某换热器中,用温度用温度为为20,20,流量为流量为 13200kg.h13200kg.h-1-1的冷却水的冷却水,冷却进口冷却进口温度为温度为110 110 的醋酸的醋酸,两流体逆流流动。换热器刚两流体逆流流动。换热器刚投入

5、使用时投入使用时,冷却水出口温度为冷却水出口温度为45,45,醋酸出口温度醋酸出口温度为为40,40,运转一段时间后运转一段时间后,冷热流体流量不变冷热流体流量不变,进口温进口温度不变度不变,而冷却水的出口温度降至而冷却水的出口温度降至38,38,试求传热系试求传热系数下降的百分率。水的比热数下降的百分率。水的比热 CpCp4.2kJ.kg4.2kJ.kg-1-1.K.K-1-1 ，热损失可忽略。，热损失可忽略。kW3853600)2045(2.413200)(12ttCWQpcc解：解：（1）CIntm02.38204045110)2040()45110(12.KkW.m504.0202.3

6、8385mtAQK过一段时间之后过一段时间之后:kW2.277360020382.413200）（Q（2）QWhCph(110 T2）=2772QWhCph(110 40）=385式（式（2 2）/（1 1）得：）得：3852.277401101102TCT026.59385702.277110CIntom2.54206.5938110)206.59()38110(12.KkW.m256.02.54202.277mtAQK%2.49%100504.0256.0504.0%100)(KKK 在并流换热器中在并流换热器中,用水冷却油。换热管长用水冷却油。换热管长1.5m1.5m。水的进、出口温度为

7、水的进、出口温度为1515和和4040；油的进、出口；油的进、出口温度为温度为120120和和9090。如油和水的流量及进口温度。如油和水的流量及进口温度不变不变,需要将油的出口温度降至需要将油的出口温度降至70,70,则换热器的换则换热器的换热管应增长为多少米才可达到要求热管应增长为多少米才可达到要求?（不计热损失（不计热损失及温度变化对物性的影响）及温度变化对物性的影响）解：解：由热量衡算由热量衡算)()(12222111ttCGTTCG按题意在两种情况下：流量、比热、进口温度不变按题意在两种情况下：流量、比热、进口温度不变,故得故得 12122121ttttTTTTCtt0227.561

8、515407012090120 由 mtAKQ现K不变,而 Ctm01.74409015120ln)4090()15120()()(12222111ttCGTTCG两式相除得：两式相除得：Ctm04.447.567015120ln)7.5670()15120()(2111TTCGtdLKQm)(2111TTCGtdLKQmm17.470120901204.441.745.1LL相除得：相除得：有一台套管换热器有一台套管换热器,内管为内管为38382.5mm2.5mm钢管钢管,外管外管为为57573mm3mm钢管钢管,换热管总长换热管总长36m,36m,逆流操作逆流操作,管内走水管内走水,将管间

9、将管间 4200kg.h4200kg.h-1-1的苯液从的苯液从6565冷却到冷却到35,35,水温水温从从2525升到升到35,35,现已知苯侧对流传热系数为现已知苯侧对流传热系数为2030W.m2030W.m-2 2.K.K-1-1，水侧对流传热系数为，水侧对流传热系数为 6610W.m6610W.m-2-2.K.K-1-1,苯侧垢层苯侧垢层热阻为热阻为 0.18m0.18m2 2.K.kW.K.kW-1-1,苯液比热为苯液比热为 1.80kJ.kg1.80kJ.kg-1-1.K.K-1-1,钢导热系数钢导热系数 11KmW45试计算：试计算：（1 1）该换热器传热系数）该换热器传热系数K

10、 K（2 2）水侧垢层热阻）水侧垢层热阻RsRs2 2W63000)3565(10008.136004200)(21TTCWQphh解：解：21m30.436038.014.3ldACIntm02.181030)2535()3565(1211.KmW8052.1830.463000mtAQK)1(122111112AARAbAKRsms)33661038100018.05.3538450025.020301(805112.W.Km000336.0 你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你否定我的现在，我决定我的未来！你否定我的现在，我决定我的未来！你嘲笑我一无

11、所有，不配去爱，我可怜你总你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总是等待。是等待。你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁的时代。的时代。梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和嘲笑，嘲笑，但那又怎样？但那又怎样？哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你否定我的现在，我决定我的未来！你否定我的现在，我决定我的未来！你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总是等待。是等待。你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁的时代。的时代。梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和嘲笑，嘲笑，但那又怎样？但那又怎样？哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！