(140??)??319.47?10?4?(3.19?0.01764?)
于是 1.671?10??1.03??140?0 求解得：θ?133.0oC?tw?143.0oC 按管外壁散热得：
Q?(3.19?0.01764?133)?133?736W/m l2（2）若加了20mm厚的保温层后，管壁温度为tW1，保温层外壁温度为tW2。 则：
tw1?tw2tw2?10?11481ln()(9.4?0.052(tw2?10))?3.14?0.1482??0.058108(150?tw2)tw2?10??9.47?10?3?0.8651
(9.4?0.052(tw2?10))?3.14?0.148令tw?10??2，得(140??2)?10.8742Q(150?tw1)???3l9.47?10?2(4.37?0.0242?2)0.0211?2?4.82?2?140?0
解得：θ?26.1oC?tw?36.1oC 按管外壁散热得： Q(150?36.1)??130W/m l0.874热损失减少
746?130?100%?82.6%
74630、某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从80 ℃ 冷却到55 ℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用35℃ 的循环水。试选用合适型号的换热器。定性温度下流体物性列于本题附表中。
习题3-30附表
苯 循环水 密度,kg/m3 828.6 992.3 比热容,kJ/(kg·℃) 1.841 4.174 黏度,Pa·s 3.52×10-4 0.67×10-3 导热系数,kJ/(m·℃) 0.129 0.633 解 (1)试算和初选换热器的型号
25
① 计算热负荷和冷却水消耗量
20000?1.841?103?(80?55) 热负荷： Q?ms1cp1(T1?T2)??2.56?105W
3600Q2.56?105 冷却水流量：ms2???7.67 kg/s 3cp2(t2?t1)4.174?10?(43?35) ② 计算两流体的平均温度差
暂按单壳程、双管程考虑，先求逆流时平均温度差
?tm??t1??t237?20??27.6℃ ?t137lnln20?t280
43 37 55 35 20
而 P?t2?t143?35?35?0.178
T1?t180?60T1?T280?55??3.125
t2?t143?35 R?由图3-27（a）查得 ??0.94，因为??0.8，选用单壳程可行。
??0.94?27.6?25.9℃ 所以?tm折????tm③初选换热器规格
根据两流体的情况，假设K估＝450W／(㎡·℃)，传热面积A估应为
2.56?105A估???22㎡
K估?tm450?25.9Q本题为两流体均不发生相变的传热过程。为使苯通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，令苯走壳程，水走管程。两流体平均温度差?50oC，可选用固定管板式换热器。由换热器系列标准，初选换热器型号为G400Ⅱ-1.6-22, 有关参数如下。
壳径/mm 公称压强/MPa 管程数 壳程数 管子尺寸/mm 实际传热面积/mm2 400 1.6 2 1 φ25×2.5 23.2 管长/m 管子总数 管子排列方法 管中心距/mm 折流档板间距/mm 折流板型式 3 102 正三角形 32 150 圆缺型
26
(2)校核总传热系数K
①管程对流传热系数?2 管程流通面积A2?0.016㎡ 管程冷却水流速 u2?Re2?ms27.67??0.483m／s ?2A2992.3?0.016d2u2?20.02?0.483?992.3??1.43?104 (湍流) ?3μ20.67?10cp2μ2λ20.8Pr2?14.174?103?6.7?10?4??4.42
0.6330.4?2?0.023?0.023??d2Re2Pr2
0.633?(1.43?104)0.8?(4.42)0.4?2783Ｗ／(㎡?℃) 0.02②壳程对流传热系数?1，按式（3-25）计算
?1?0.36(?1deu1?10.55cp1?113?10.14)()()() de?1?1?w流体通过管间最大截面积为 S?hD(1?苯的流速为
do0.025)?0.15?0.4?(1?)?0.0131㎡ t0.032u1?ms120000/3600??0.512 m／s ?1?S828.6?0.0131管子正三角形排列的当量直径
4?(de?Re1?32?23?t?d1)4?(?0.0322??0.0252)2424??0.02m ?d1??0.025deu1?10.02?0.512?828.6??2.41?104?3?10.352?10
cp1?11.841?103?0.352?10?3Pr1???5.02?10.129壳程中苯被冷却，取(?10.14)?0.95 ?W 27
所以 ?1?0.36?③污垢热阻
10.129℃） ?(2.41?104)0.55?(5.02)3?0.95?971.4Ｗ／（㎡·
0.02管内、外侧污垢热阻分别取为
?4?4 Rs1?1.72?10㎡·℃／Ｗ ， Rs2?2.00?10㎡·℃／Ｗ
④总传热系数K
管壁热阻可忽略，总传热系数K为
dd11??Rs1?Rs21?1K1?1d2?2d2?10.0250.025?1.72?10?4?0.0002??971.40.022783?0.02
K=526.2Ｗ／(㎡?℃)
⑤ 传热面积A
Q2.56?105A???18.8 m2
K??tm折526.2?25.9安全系数为
23.2?18.8?100%?23.4%
18.2故所选择的换热器是合适的。选用固定管板式换热器，型号为G400Ⅱ-1.6-22
28