第十章换热器例题课件

【例10-1】已知热流体入口温度℃，出口温度℃；冷流体入口温度℃，出口温度℃。试计算换热器为如下情况时的平均温差。（1）顺流；（2）逆流；（3）1-2型壳管式；（4）一次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合。2023/8/71【例10-1】已知热流体入口温度℃，出解：（1）当采用顺流布置时℃平均温差

℃℃2023/8/72解：（1）当采用顺流布置时℃平均温差

（2）当采用逆流布置时℃℃℃2023/8/73（2）当采用逆流布置时℃℃℃2023/8/23（3）当采用1-2型管壳式时查1-2型管壳式换热器的温差修正系数图

得ψ=0.95，平均温差为△tm=ψ△tm逆=0.95×44.8=42.6℃2023/8/74（3）当采用1-2型管壳式时得ψ=0.95，平均（4）当采用一次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合时，查相应的修正系数ψ=f(P，R)图，可得ψ≈0.95，因而，平均温压△tm≈42.6℃。

【讨论】从计算结果可见，当流体具有相同的进出口温度时，逆流式换热器的平均温差大于顺流式的平均温差，对于其它布置型式，当ψ较大时，平均温差一般介于顺、逆流之间。返回2023/8/75（4）当采用一次交叉流，一种流体混合，另一种流体不

【例10-3】一台卧式壳管式氨冷凝器，氨冷凝温度℃，已知换热器传热面积为114m2，传热系数为900W/（m2·K），冷却水流量qm2=24kg/s，冷却水入口温度℃，试求换热器效率、冷凝换热量及冷却水出口温度。水的比热容cp2=4.19kJ/（kg·K）2023/8/76【例10-3】一台卧式壳管式氨冷凝器，氨冷凝温度=0.639×24×4190(38-28)=642.6×103W

解：该题中氨发生凝结，热容量（qmc）max→∞，故热容比C=→0

根据已知条件，该换热器传热单元数换热器效率冷凝换热量2023/8/77=0.639×24×4190(38-28)解：该题冷却水出口温度

或根据ε的定义,由

W可得℃℃返回2023/8/78冷却水出口温度或根据ε的定义,由W

【例10-4】某电厂的凝汽器是由单一壳体和30000根管所组成的两次交叉流壳管式换热器，管子是直径为25mm的薄壁结构，蒸汽在管外表面凝结的换热系数为8000W/（m2·K），靠流量为1.2×104kg/s的冷却水冷却，冷却水的进口温度为20℃，蒸汽在34℃冷凝，换热器所要求的换热量为5×108W。（1）试求冷却水的出口温度。（2）所需的每个流程的管长是多少？2023/8/79【例10-4】某电厂的凝汽器是由单一壳体和3000

查水的物性表：c2=4181J/（kg·K），

ρ2=997kg/m3

，λ2=0.609W/（m2·K），

ν2=0.9055×10-6m2/s，Pr2=6.22解：该题属设计计算，用对数平均温差法。（1）假设冷却水的出口温度℃则水的定性温度℃计算值与所假设温度值吻合，计算有效。由能量平衡方程得℃2023/8/710查水的物性表：c2=4181J/（kg·K），（2）查两次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合时的温差修正系数图

℃得ψ=12023/8/711（2）查两次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合

W/(m2·K)

=1.64m/s冷却水流速管内流动雷诺数=45278.9＞104

属旺盛紊流2023/8/712W/(m2·K)=1.64m/s冷却水流速管内流动雷诺忽略管壁热阻，并把管子视作平壁,则

=3485.1W/(m2·K)

m2

m返回2023/8/713忽略管壁热阻，并把管子视作平壁,则=3485.1W

【例10-6】有一台逆流壳管式冷油器，新运行时，润滑油的进出口温度分别为100℃和60℃，冷却水的进出口温度分别为30℃和50℃，已知换热器的传热面积为1.8m2，传热系数为340W/（m2·K）。（1）试求该冷油器新运行时的换热量及效率。（2）该冷油器运行一年后，发现产生了污垢,冷却水只能被加热到45℃，润滑油的终温高于60℃，求此时该冷油器的换热量又为多少？污垢热阻为多少？2023/8/714【例10-6】有一台逆流壳管式冷油器，新运行时，=0.571解:（1）冷油器新运行时℃传热温差W换热量由题意所以,换热器效率2023/8/715=0.571解:（1）冷油器新运行时℃传热温差W换热量由℃

(2)润滑油的热容量W/K=1198W/K冷却水的热容量运行一年后产生污垢,换热量减少为W2023/8/716℃(2)润滑油的热容量W/K=1198W/K冷却水的热润滑油出口温度升高为℃传热平均温差增大为℃2023/8/717润滑油出口温度升高为℃传热平均温差增大为℃2023/8/21

返回传热系数降低为W/（m2·K）污垢热阻m2·K/W2023/8/718返回传热系数降低为W/（m2·K）污

【例10-8】某锅炉省煤器，钢管规格为φ51×6mm，热导率λ=45W/（m·K），管内水侧换热系数h2=5000W/（m2·K），管外烟气侧换热系数h1=80W/（m2·K）。（1）试分析为最有效地增强传热，应在哪个环节采取措施？（2）若省煤器运行一段时间后，管壁上积了一层厚3mm的灰垢层，灰垢的热导率λhg=0.116W/（m·K），则传热的薄弱环节有无变化？（近似按平壁计算）2023/8/719【例10-8】某锅炉省煤器，钢管规格为φ51×

解：(1)三个串联环节的各局部热阻分别为水侧换热热阻（m2·K）/W管壁导热热阻（m2·K）/W烟气侧换热热阻（m2·K）/W2023/8/720解：(1)三个串联环节的各局部热阻分别为2023/8

由计算结果可知烟气侧的热阻最大，因此为最有效地强化传热，首先应减小烟气侧的热阻。如适当增加烟气流速