化工原理传热典型例题题解课件

第6章传热典型例题题解第6章传热典型例题题解1例1:管路热损失的计算

为减少热损失，在外径为150mm的饱和蒸汽外覆盖厚度为100mm的保温层，保温材料的导热系数λ＝0.103＋0.000198t（式中t为0C）。已知饱和蒸汽温度为1800C，并测得保温层中央厚度为50mm处的温度为1000C，试求：（1）由于热损失每米管长的蒸汽冷凝量为多少？（2）保温层的外测温度为多少？例1:管路热损失的计算

为减少热损失，在外径为150mm的饱2化工原理传热典型例题题解课件3例2：用平板法测定材料的导热系数

平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板之两侧均用热电偶测定其表面温度。将所测材料制成厚度为δ、直径为120mm的圆形平板。现测得电加热器的功率为40.0W，两侧面的温度分别为200oC和80oC。由于安装不当，待测材料的两边各有一层厚度为0.1mm的静止空气层，不计热损失，求所测材料导热系数的近似值λ’、准确值λ、相对误差。解：（1）近似值λ’（2）准确值λ（3）相对误差例2：用平板法测定材料的导热系数

平板状材料的一4例3：管路热损失的计算

φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的导热系数λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC，试计算每米管长的热损失。解：例3：管路热损失的计算

φ50×5的不锈钢管，其导热5例4（接上题）：φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的导热系数λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC。（已计算出单位管长的热损失为397w/m。）若在石棉层外再包一层厚30mm，导热系数为λ３=0.０７w/(m.k)的保温材料。已知环境温度tb=20oC。保温材料外与环境之间的对流给热系数α在两种情况下相同。求：（１）单位管长的热损失；（２）保温层外壁温度t4。例4（接上题）：φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w6解：加保温材料之前解：加保温材料之前7加保温材料之后加保温材料之后8化工原理传热典型例题题解课件9影响管内流体湍流时对流传热系数的主要因素(4-19)式1）若保持其它条件不变,流体流量增加1倍,变为原来的多少倍?2）若保持其它条件和流量不变,流通管的管内径d减小1倍,变为原来的多少倍?一定要考虑到流速的变化.若流体流量增加50%？影响管内流体湍流时对流传热系数的主要因素(4-19)式1）若10例5：冷凝给热系数的计算

温度为120oC的饱和水蒸气在单根管外冷凝.管外径为60mm,管长为1m。管外壁温度为100oC。试计算：（1）管子垂直放置时的α；（2）冷凝液膜由层流转变为湍流时的临界高度LC；（3）管子水平放置时的α。解：（1）管子垂直放置（2）（3）管子水平放置例5：冷凝给热系数的计算

温度为120oC的饱和水蒸气在11例1:总传热系数K的计算管外，热空气对管壁的给热系数为90W/(m2.oC)。管内，冷却水与管壁之间的给热系数为1000W/(m2.oC)。管外径16mm，壁厚1.5mm导热系数为40W/(m.oC),试求：1、传热系数K;2、管外给热系数增加一倍，K有何变化？3、管内给热系数增加一倍，K有何变化？解：1、2、例1:总传热系数K的计算解：1、2、122、忽略管壁热阻，K’比K增加了83%3、忽略管壁热阻，K”比K增加仅6%2、忽略管壁热阻，K’比K增加了83%3、忽略管壁热阻，K13例2:壁温的计算某一蒸发器，管内通90oC的热流体进行加热，给热系数为1160W/(m2.oC)。管外有某种流体沸腾，沸点为50oC，给热系数为5800W/(m2.oC)。试求以下两种情况下的壁温。1、管壁无污垢；2、外侧有污垢，污垢热阻为Rs2=0.005m2.oC/W解：忽略管壁热阻解得Tw=56.7oC例2:壁温的计算解：忽略管壁热阻解得Tw=56.7oC14

2、外侧有污垢热阻解得Tw=84.5oC包括污垢层和对流层的温差是

Tw-50比较:外侧无污垢热阻时Tw=56.7oC仍然忽略管壁热阻2、外侧有污垢热阻解得Tw=84.5oC包括污垢层和对流层15传热基本方程式的应用例1：在传热面积为10m2的管壳式换热器中，用工业水冷却各车间的离心泵油封废水，工业水走管程，进口温度为20℃，废水走壳程，进口温度70℃，逆流操作。当工业水流量为1.0kg/s时，测得工业水与废水的出口温度分别为40℃和29℃，当工业水流量增加一倍时，测得废水的出口温度为24℃，管壁和污垢热阻均可不计。两种水的比热均取4.2kJ/(kg℃).计算原工况下管程和壳程的对流给热系数各为多少？传热基本方程式的应用16化工原理传热典型例题题解课件17化工原理传热典型例题题解课件18例2：一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110oC的饱和水蒸气将管程某溶液由20oC加热到80oC，溶液的处理量为2.5×104kg/h，比热为4kJ/(kg.k)，试求此操作条件下的总传热系数。该换热器使用一年之后，由于污垢热阻增加，溶液的出口温度降为72oC，若要使溶液的出口温度仍保持为80oC，则需要将加热水蒸气的温度提高到多少温度？解：（1）保持Q、t2=80oC不变，例2：一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110oC的19例3：一列管式换热器，按传热管的内表面积计算的传热面积A1=50m2。流量为5200m3/h（P=101325Pa,T=273.15K条件下），在管内从20oC被加热到90oC。压力为200kPa的饱和水蒸气（饱和温度为120oC）在壳程冷凝放出热量。试求：（1）总传热系数K；（2）当空气流量增加25%时，其出口温度变为多少？（3）若保持空气的出口温度不变，则饱和水蒸气的压强应调整到多少？（4）若保持空气的出口温度不变，不调整饱和水蒸气的压强，改变换热管的长度，则管长为原管长的多少倍？解：（1）原工况新工况例3：一列管式换热器，按传热管的内表面积计算的传热面积A1=20新工况新工况21化工原理传热典型例题题解课件22利用传热基本方程式解法(即消元法）例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为空气，，冷却水走管内，。已测得冷、热流体进出口温度分别为管壁热阻可以忽略。当水流量增加一倍时，试求（1）水和空气的出口温度t’2和T’2

（2）换热量（热流量）Q’比原换热量Q增加多少？传热综合例题利用传热基本方程式解法(即消元法）例1：第一类命题的操作型计23化工原理传热典型例题题解课件24化工原理传热典型例题题解课件25例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为空气，，冷却水走管内，。已测得冷、热流体进出口温度分别为

管壁热阻可以忽略。当水流量增加一倍时，试求：（1）水和空气的出口温度t’2和T’2；

（2）换热量（热流量）Q’比原换热量Q增加多少？利用传热单元数解法例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为26化工原理传热典型例题题解课件27例2：空气质量流量为2.5kg/s，温度为100oC，在常压下通过单程换热器进行冷却。冷却水质量流量为2.4kg/s，进口温度15oC，与空气作逆流流动。已知传热系数K=80W/(m2.K)，又传热面积为A=20m2，求空气出口温度。空气比热取为1.0kJ/(kg,K)，水的比热取为4.187kJ/(kg,K)。（第一类操作型问题，采用传热单元数解法）解：例2：空气质量流量为2.5kg/s，温度为100oC，在28化工原理传热典型例题题解课件29例3：（接例2）空气质量流量为2.5kg/s，进口温度为100oC，出口温度需要达到59.2oC。在常压下通过单程换热器进行冷却。冷却水质量流量为2.4kg/s，进口温度15oC，出口温度为25.2oC。若换热器改为并流操作，假设传热系数K=80W/(m2.K)不变，空气比热取为1.0kJ/(kg,K)，水的比热取为4.187kJ/(kg,K)。求所需传热面积A。（设计型问题仍然可用传热单元数解法）解：并流例3：（接例2）空气质量流量为2.5kg/s，进口温度为30化工原理传热典型例题题解课件31例4：恒壁温加热过程的操作型问题:有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝给热系数，冷却水给热系数，已测得冷却水进出口温度分别为.如将冷却水流量增加一倍，蒸汽冷凝量增加多少？已知蒸汽在饱和温度1000C下冷凝。例4：恒壁温加热过程的操作型问题:有一蒸汽冷凝器，蒸汽32化工原理传热典型例题题解课件33化工原理传热典型例题题解课件34例5：一列管换热器，1200C的饱和水蒸气在管外冷凝。流量为5500kg/h的空气从330C被加热到750C，空气在管内湍流流动。现生产要求空气流量增加20%，保持空气的进出口温度不变，仍用原换热器，可以采取哪些措施？并进行计算。例5：一列管换热器，1200C的饱和水蒸气在管外冷凝。流量为35化工原理传热典型例题题解课件36化工原理传热典型例题题解课件37例6：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和100oC。已知并流操作时，冷流体出口温度为60oC，热流体出口温度为80oC。设传热系数K为定值。若改为逆流操作，则冷、热流体的出口温度将各是多少？解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，利用冷、热流体温度差变化相等的特点例6：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和1038例7：第二类操作型问题在冬季一定流量的冷却水进入换热器的温度是150C，离开换热器的温度是750C，可将热油从1300C冷却到700C，在夏季冷却水进口温度升至300C，热油的流量进口温度不变，为保持热油出口温度不变，试求冷却水的流量应增大多少?已知油侧给热系数为1.5kw/(m2.0C),水侧给热系数为3.5kw(m2.0C),冷、热流体呈逆流流动。例7：第二类操作型问题在冬季一定流量的冷却水进入换热器的温39化工原理传热典型例题题解课件40例8：一面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的油将用流量为0.6kg/s的水加热，已知油的比热为2.1kJ/(kg.K)，水和油的进口温度分别为35oC和175oC，该换热器的传热系数为425W/(m2.K),试求此换热器的效率。又若水量增加20%，传热系数可视为近似不变，此时水的出口温度为多少？解：（1）例8：一面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的41例8例842例8例843解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1R1NTU1均不变或者分别取R1=0.99、R1=1.01计算得到根据R1NTU1查相关的函数图可得到例9：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和100oC。已知并流操作时，冷流体出口温度为60oC，热流体出口温度为80oC。设传热系数K为定值。若改为逆流操作，则冷、热流体的出口温度将各是多少？解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t144解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1R1NTU1均不变另一解法：利用热容流率比值等于1的特点解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t145例1：某夹套式换热器具有传热面积3m2,夹套内通以1000C的饱和蒸汽加热，釜内盛有800kg初温为200C的冷水，因充分搅拌釜内水温始终均一。加热15min后，测得水温为800C。试求：（1）该换热器的传热系数K为多大？（2）再继续加热15min，釜内水温将升至多少度？非定态传热：例1：某夹套式换热器具有传热面积3m2,夹套内通以1000C46例2：浸沉式蛇管换热器中，蛇管内流的是水，用以冷却槽中的液体，已知槽中盛放6000kg的某种液体，其比热容为4.6kJ/(kg.K)，从100oC开始冷却。冷却水的最初温度为20oC，用水量为1500kg/h。换热面积为6m2。设传热系数为230W/(m2.K)不变，且不考虑液体向空气的散热量，槽内液体温度均一。试求该液体冷却至60oC所需的时间。解题思路：qm2、t1不变，T和t2随着时间而发生变化。

为所计算出的时间更可靠（偏长），取较小的传热温度差为(T-t2)例2：浸沉式蛇管换热器中，蛇管内流的是水，用以冷却槽中的液体47化工原理传热典型例题题解课件48例：管壳式换热器的设计计算：某化工厂拟采用管壳式换热器回收甲苯的热量将正庚烷从80℃预热到130℃。已知：正庚烷的流量qm2=40000kg/h,甲苯的流量qm1=39000kg/h;T1=200℃；管壳两侧的压降皆不应超过3kPa.正庚烷在进出口平均温度下的有关物性为：甲苯在进出口温度下的物性如下：例：管壳式换热器的设计计算：某化工厂拟采用管壳式换热器回收甲49化工原理传热典型例题题解课件50化工原理传热典型例题题解课件51换热器，其主要参数如下：外壳直径D＝500mm,公称压强P＝1.6MPa,公称面积A＝54m2,管程数NP＝2，管子排列方式：正方形。管子尺寸φ25×2.5mm,管长L=6m,管数NT＝124，管中心距t=32mm.（2）换热器，其主要参数如下：（2）52化工原理传热典型例题题解课件53（3）（3）54化工原理传热典型例题题解课件55化工原理传热典型例题题解课件56传热Heattransfer传热Heattransfer传热Heattransfer（4）传热Heattransfer传热Heattransf57例：换热器的操作型问题（组合方式选择）

某厂用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。按反应器目前的产量，要求从有机液中取走4×105kJ/h的热量。如果在仓库找到两个相同的单程换热器，其尺寸为：换热器内径D=270mm,内装48根φ25×2.5mm,长为3m的钢管。操作条件及物性如下：试通过计算回答下列问题：(1)这两个换热器能否移走4×105kJ/h以上的热量?(2）并联使用还是串联使用？例：换热器的操作型问题（组合方式选择）

某厂用冷却水冷却从反58试通过计算回答下列问题：(1)这两个换热器能否移走4×105kJ/h以上的热量?(2）并联使用还是串联使用？试通过计算回答下列问题：(1)这两个换热器能否移走4×10559化工原理传热典型例题题解课件60化工原理传热典型例题题解课件61化工原理传热典型例题题解课件62化工原理传热典型例题题解课件63化工原理传热典型例题题解课件64化工原理传热典型例题题解课件65化工原理传热典型例题题解课件66化工原理传热典型例题题解课件67高温炉门铝板遮热屏环境空气例1：遮热板的作用：实验室内有一高0.5m，宽1m的铸铁炉门，其表面温度为6000C，（1）试求由于炉门辐射散热的速率（2）若在炉门前25mm外放置一块同等大小的铝板（已氧化）作为热屏，则辐射散热速率可降为多少？设室温为270C。辐射传热的计算高温炉门铝板遮热屏环境空气例1：遮热板的作用：实验室内有一高68高温炉门铝板遮热屏环境空气高温炉门铝板遮热屏环境空气69化工原理传热典型例题题解课件70例2：热电偶的测温误差：用裸露热电偶测得管产内高温气体的温度T1＝923K。已知管壁温度为4400C，热电偶表面的黑度ε1＝0.3。高温气体对热电偶表面的对流给热系数，试求管内的真实温度Tg及热电偶的测温误差。如采用单层遮热抽气式热电偶，假设由于抽气的原因气体对热电偶的例2：热电偶的测温误差：用裸露热电偶测得管产内高温气体71化工原理传热典型例题题解课件72化工原理传热典型例题题解课件73第6章传热典型例题题解第6章传热典型例题题解74例1:管路热损失的计算

为减少热损失，在外径为150mm的饱和蒸汽外覆盖厚度为100mm的保温层，保温材料的导热系数λ＝0.103＋0.000198t（式中t为0C）。已知饱和蒸汽温度为1800C，并测得保温层中央厚度为50mm处的温度为1000C，试求：（1）由于热损失每米管长的蒸汽冷凝量为多少？（2）保温层的外测温度为多少？例1:管路热损失的计算

为减少热损失，在外径为150mm的饱75化工原理传热典型例题题解课件76例2：用平板法测定材料的导热系数

平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板之两侧均用热电偶测定其表面温度。将所测材料制成厚度为δ、直径为120mm的圆形平板。现测得电加热器的功率为40.0W，两侧面的温度分别为200oC和80oC。由于安装不当，待测材料的两边各有一层厚度为0.1mm的静止空气层，不计热损失，求所测材料导热系数的近似值λ’、准确值λ、相对误差。解：（1）近似值λ’（2）准确值λ（3）相对误差例2：用平板法测定材料的导热系数

平板状材料的一77例3：管路热损失的计算

φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的导热系数λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC，试计算每米管长的热损失。解：例3：管路热损失的计算

φ50×5的不锈钢管，其导热78例4（接上题）：φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的导热系数λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC。（已计算出单位管长的热损失为397w/m。）若在石棉层外再包一层厚30mm，导热系数为λ３=0.０７w/(m.k)的保温材料。已知环境温度tb=20oC。保温材料外与环境之间的对流给热系数α在两种情况下相同。求：（１）单位管长的热损失；（２）保温层外壁温度t4。例4（接上题）：φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w79解：加保温材料之前解：加保温材料之前80加保温材料之后加保温材料之后81化工原理传热典型例题题解课件82影响管内流体湍流时对流传热系数的主要因素(4-19)式1）若保持其它条件不变,流体流量增加1倍,变为原来的多少倍?2）若保持其它条件和流量不变,流通管的管内径d减小1倍,变为原来的多少倍?一定要考虑到流速的变化.若流体流量增加50%？影响管内流体湍流时对流传热系数的主要因素(4-19)式1）若83例5：冷凝给热系数的计算

温度为120oC的饱和水蒸气在单根管外冷凝.管外径为60mm,管长为1m。管外壁温度为100oC。试计算：（1）管子垂直放置时的α；（2）冷凝液膜由层流转变为湍流时的临界高度LC；（3）管子水平放置时的α。解：（1）管子垂直放置（2）（3）管子水平放置例5：冷凝给热系数的计算

温度为120oC的饱和水蒸气在84例1:总传热系数K的计算管外，热空气对管壁的给热系数为90W/(m2.oC)。管内，冷却水与管壁之间的给热系数为1000W/(m2.oC)。管外径16mm，壁厚1.5mm导热系数为40W/(m.oC),试求：1、传热系数K;2、管外给热系数增加一倍，K有何变化？3、管内给热系数增加一倍，K有何变化？解：1、2、例1:总传热系数K的计算解：1、2、852、忽略管壁热阻，K’比K增加了83%3、忽略管壁热阻，K”比K增加仅6%2、忽略管壁热阻，K’比K增加了83%3、忽略管壁热阻，K86例2:壁温的计算某一蒸发器，管内通90oC的热流体进行加热，给热系数为1160W/(m2.oC)。管外有某种流体沸腾，沸点为50oC，给热系数为5800W/(m2.oC)。试求以下两种情况下的壁温。1、管壁无污垢；2、外侧有污垢，污垢热阻为Rs2=0.005m2.oC/W解：忽略管壁热阻解得Tw=56.7oC例2:壁温的计算解：忽略管壁热阻解得Tw=56.7oC87

2、外侧有污垢热阻解得Tw=84.5oC包括污垢层和对流层的温差是

Tw-50比较:外侧无污垢热阻时Tw=56.7oC仍然忽略管壁热阻2、外侧有污垢热阻解得Tw=84.5oC包括污垢层和对流层88传热基本方程式的应用例1：在传热面积为10m2的管壳式换热器中，用工业水冷却各车间的离心泵油封废水，工业水走管程，进口温度为20℃，废水走壳程，进口温度70℃，逆流操作。当工业水流量为1.0kg/s时，测得工业水与废水的出口温度分别为40℃和29℃，当工业水流量增加一倍时，测得废水的出口温度为24℃，管壁和污垢热阻均可不计。两种水的比热均取4.2kJ/(kg℃).计算原工况下管程和壳程的对流给热系数各为多少？传热基本方程式的应用89化工原理传热典型例题题解课件90化工原理传热典型例题题解课件91例2：一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110oC的饱和水蒸气将管程某溶液由20oC加热到80oC，溶液的处理量为2.5×104kg/h，比热为4kJ/(kg.k)，试求此操作条件下的总传热系数。该换热器使用一年之后，由于污垢热阻增加，溶液的出口温度降为72oC，若要使溶液的出口温度仍保持为80oC，则需要将加热水蒸气的温度提高到多少温度？解：（1）保持Q、t2=80oC不变，例2：一传热面积为15m2的列管式换热器，壳程用110oC的92例3：一列管式换热器，按传热管的内表面积计算的传热面积A1=50m2。流量为5200m3/h（P=101325Pa,T=273.15K条件下），在管内从20oC被加热到90oC。压力为200kPa的饱和水蒸气（饱和温度为120oC）在壳程冷凝放出热量。试求：（1）总传热系数K；（2）当空气流量增加25%时，其出口温度变为多少？（3）若保持空气的出口温度不变，则饱和水蒸气的压强应调整到多少？（4）若保持空气的出口温度不变，不调整饱和水蒸气的压强，改变换热管的长度，则管长为原管长的多少倍？解：（1）原工况新工况例3：一列管式换热器，按传热管的内表面积计算的传热面积A1=93新工况新工况94化工原理传热典型例题题解课件95利用传热基本方程式解法(即消元法）例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为空气，，冷却水走管内，。已测得冷、热流体进出口温度分别为管壁热阻可以忽略。当水流量增加一倍时，试求（1）水和空气的出口温度t’2和T’2

（2）换热量（热流量）Q’比原换热量Q增加多少？传热综合例题利用传热基本方程式解法(即消元法）例1：第一类命题的操作型计96化工原理传热典型例题题解课件97化工原理传热典型例题题解课件98例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为空气，，冷却水走管内，。已测得冷、热流体进出口温度分别为

管壁热阻可以忽略。当水流量增加一倍时，试求：（1）水和空气的出口温度t’2和T’2；

（2）换热量（热流量）Q’比原换热量Q增加多少？利用传热单元数解法例1：第一类命题的操作型计算：有一逆流操作的换热器，热流体为99化工原理传热典型例题题解课件100例2：空气质量流量为2.5kg/s，温度为100oC，在常压下通过单程换热器进行冷却。冷却水质量流量为2.4kg/s，进口温度15oC，与空气作逆流流动。已知传热系数K=80W/(m2.K)，又传热面积为A=20m2，求空气出口温度。空气比热取为1.0kJ/(kg,K)，水的比热取为4.187kJ/(kg,K)。（第一类操作型问题，采用传热单元数解法）解：例2：空气质量流量为2.5kg/s，温度为100oC，在101化工原理传热典型例题题解课件102例3：（接例2）空气质量流量为2.5kg/s，进口温度为100oC，出口温度需要达到59.2oC。在常压下通过单程换热器进行冷却。冷却水质量流量为2.4kg/s，进口温度15oC，出口温度为25.2oC。若换热器改为并流操作，假设传热系数K=80W/(m2.K)不变，空气比热取为1.0kJ/(kg,K)，水的比热取为4.187kJ/(kg,K)。求所需传热面积A。（设计型问题仍然可用传热单元数解法）解：并流例3：（接例2）空气质量流量为2.5kg/s，进口温度为103化工原理传热典型例题题解课件104例4：恒壁温加热过程的操作型问题:有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝给热系数，冷却水给热系数，已测得冷却水进出口温度分别为.如将冷却水流量增加一倍，蒸汽冷凝量增加多少？已知蒸汽在饱和温度1000C下冷凝。例4：恒壁温加热过程的操作型问题:有一蒸汽冷凝器，蒸汽105化工原理传热典型例题题解课件106化工原理传热典型例题题解课件107例5：一列管换热器，1200C的饱和水蒸气在管外冷凝。流量为5500kg/h的空气从330C被加热到750C，空气在管内湍流流动。现生产要求空气流量增加20%，保持空气的进出口温度不变，仍用原换热器，可以采取哪些措施？并进行计算。例5：一列管换热器，1200C的饱和水蒸气在管外冷凝。流量为108化工原理传热典型例题题解课件109化工原理传热典型例题题解课件110例6：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和100oC。已知并流操作时，冷流体出口温度为60oC，热流体出口温度为80oC。设传热系数K为定值。若改为逆流操作，则冷、热流体的出口温度将各是多少？解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，利用冷、热流体温度差变化相等的特点例6：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和10111例7：第二类操作型问题在冬季一定流量的冷却水进入换热器的温度是150C，离开换热器的温度是750C，可将热油从1300C冷却到700C，在夏季冷却水进口温度升至300C，热油的流量进口温度不变，为保持热油出口温度不变，试求冷却水的流量应增大多少?已知油侧给热系数为1.5kw/(m2.0C),水侧给热系数为3.5kw(m2.0C),冷、热流体呈逆流流动。例7：第二类操作型问题在冬季一定流量的冷却水进入换热器的温112化工原理传热典型例题题解课件113例8：一面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的油将用流量为0.6kg/s的水加热，已知油的比热为2.1kJ/(kg.K)，水和油的进口温度分别为35oC和175oC，该换热器的传热系数为425W/(m2.K),试求此换热器的效率。又若水量增加20%，传热系数可视为近似不变，此时水的出口温度为多少？解：（1）例8：一面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的114例8例8115例8例8116解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1R1NTU1均不变或者分别取R1=0.99、R1=1.01计算得到根据R1NTU1查相关的函数图可得到例9：一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别是40oC和100oC。已知并流操作时，冷流体出口温度为60oC，热流体出口温度为80oC。设传热系数K为定值。若改为逆流操作，则冷、热流体的出口温度将各是多少？解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1117解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1R1NTU1均不变另一解法：利用热容流率比值等于1的特点解：（1）并流时（2）变为逆流换热时，T1t1118例1：某夹套式换热器具有传热面积3m2,夹套内通以1000C的饱和蒸汽加热，釜内盛有800kg初温为200C的冷水，因充分搅拌釜内水温始终均一。加热15min后，测得水温为800C。试求：（1）该换热器的传热系数K为多大？（2）再继续加热15min，釜内水温将升至多少度？非定态传热：例1：某夹套式换热器具有传热面积3m2,夹套内通以1000C119例2：浸沉式蛇管换热器中，蛇管内流的是水，用以冷却槽中的液体，已知槽中盛放6000kg的某种液体，其比热容为4.6kJ/(kg.K)，从100oC开始冷却。冷却水的最初温度为20oC，用水量为1500kg/h。换热面积为6m2。设传热系数为230W/(m2.K)不变，且不考虑液体向空气的散热量，槽内液体温度均一。试求该液体冷却至60oC所需的时间。解题思路：qm2、t1不变，T和t2随着时间而发生变化。

为所计算出的时间更可靠（偏长），取较小的传热温度差为(T-t2)例2：浸沉式蛇管换热器中，蛇管内流的是水，用以冷却槽中的液体120化工原理传热典型例题题解课件121例：管壳式换热器的设计计算：某化工厂拟采用管壳式换热器回收甲苯