化工原理题库(199006)

8、一套管式换热器管内流体的对流传热系数?i = 20 W/(m2·℃),管间流体的对流传热系数?o= 350 W/(m2·℃)。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍,总传热系数K分别相应增加多少?(管壁热阻及污垢热阻可忽略不计,管壁厚度按薄壁管处理)(10分)

解:原流动情况

m2·℃/W

K=18.92 W/ m2·℃ (2分) (1)管内对流传热系数增加一倍

= 2

= 2×20= 40 W/ m2·℃

m2·℃/W K=35.9 W/ m2·℃

(35.9-18.92)/18.92 = 89.75% (4分) (2)管外对流传热系数增加一倍

= 2×350 = 700 W/ m2·℃

m2·℃/W K = 19.44 W/ m2·℃

(19.44-18.92)/18.92 = 2.75% (4分) 9、在列管式换热器中用水冷却油,水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数?i为349 W/(m2·℃),管外油侧对流传热系数?o为258 W/(m2·℃)。换热器在使用一段时间后,管壁面两侧均有污垢形成,水侧的污垢热阻Rsi 为0.00026 (m2·℃)/W,油侧的污垢热阻RSO为0.000176 (m2·℃)/W。若此换热器可按薄壁管处理,管壁导热热阻忽略不计。(10分)

求:(1)产生污垢后热阻增加的百分数; (2)总传热系数K。 解:(1)产生污垢前的热阻

产生污垢后的热阻

(m2·℃)/W

(m2·℃)/W (4分)

(0.007177-0.00674)/0.00674 = 6.48% (4分)

(2)总传热系数

26

W/(m2·℃) (2分)

10、在并流换热器中, 用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃, 油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃, 设油和水的流量、进口温度及物性均不变, 若原换热器的管长为1m, 求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。 (15分)

解:原平均温度差 ?t1? 150-15?135℃ ?t2? 100-40 ? 60℃

?tm??t1??t2135?60??92.5℃ (3分)

?t135ln(1)ln(60)?t2由热量衡算 Q?WhCph(T1?T2)?WCCpc(t2?t1)

WhCphWcCpc?t2?t140?15??0.5 (4分)

T1?T2150?100 当油的温度降至80℃时, 由热量衡算得

??15) Q?WhCph(150?80)?WCCpc(t2 或

WhCphWcCpc???15t2??50℃ (3分) ?0.5 解得 t2150?80?= 150-15 = 135℃, ?t2?= 80-50 = 30℃ 新的平均温度差,?t1??

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