化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习题

1.如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火石专人1=1.3W/(m•K)、绝热

层入2=0.18W/(m•K)及普通砖入3=0.93W/(m•K)三层组成。炉膛壁

内壁温度llOOoC,普通砖层厚12cm,其外表面温度为50oC。通过炉壁的

热损失为1200W/m2,绝热材料的耐热温度为900oC。求耐火砖层的最小

厚度及此时绝热层厚度。

设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。

已知：Xl=1.3W/m•K,入2=0.18W/m•K,入3=0.93W/m•K,Tl=

1100oC,T2=900oC,T4=

50oC,83=12cm,q=1200W/m2,Rc=0

求：5i=?32=?

解：Vq=X?T

6

，81=XlTl-T21100-900=1.3?=0.22mql200

T2-T3=入3T3-T4=T2-T4XVq=X2828323+入2入3

，82T2-T483900-500.12=-=-=0.579m2?K/W入2q入312000.93

得：3

2=0.579入2=0.579?0.18=0.10|11

习题1附图习题2附图

2.如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度

处设置热电偶，测得t2=300oC,t3=500C0求内壁温度tl。设炉壁由单层

均质材料组成。

已知：T2=300oC,T3=50oC

求：Tl=?

解：Vq=XT2-T3=XT1-T3

6

.,.Tl-T3=3(T2-T3)

T1=2(T2-T3)+T3=3X(300-50)+50=800oC

3.直径为?60X3mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm

厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110oC,绝

热层外表面温度10oCo已知软木和保

。温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m・C),试求每米管长的

冷量损失量。

解：圆筒壁的导热速率方程为

2n(tl-t3)Q=rrllLln2+ln3

入lrl入2r2

2n(-100-10)=-25W/m1601160ln+ln0.043300.0760其中rl=30mm,

r2=60mm,r3=160mm所以Q=L

负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。

4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层

的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互

换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在

本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？

解：设外层平均直径为dm,2,内层平均直径为dm,1,则

dm,2=2dm,1且X2=2X1

由导热速率方程知

Q=?t

bb+入lSml入2sm2=?tbb+入171dm1L2入1712dmiL=?t?TidmlL5b?4入1

两层互换位置后

Q'=?t

bb+2入IndmlL入12ndmlL=?t?ndmlL"I

所以Q'q'5===1.25Qq4

即q'=1.25q

互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数

小的材料放在内层较适宜。

5.在长为3m,内径为53mm的管内加热苯溶液。苯的质量流速为

172kg/(s•m2)。苯

o在定性温度下的物性数据：U=0.49mPa-s；入=0.14W/(m•K)；

cp=1.8kJ/(kg,C)o试求苯对

管壁的对流传热系数。

已知：L=3m,d=53mm,G=172kg/(s•m2),被加热苯物性,U

=0.49mPa•s,人=0.14W/

o(m,K)；cp=1.8kJ/(kg•C)

求:a

dG解：Re=U=0.053?1724410=1.86?10>；-30.49?10

1.8?103?0,49?10-3

==6.3>；0.7Pr=X0.14

cp|iL3==56.6>40d0.053

故可用Nu=0.023Re0.8Pr0.4公式

a=0.023X

dRe0.8Pr0.4=0.023?0.14o?(1.86?104)0.8?6.30.4=330W/m2-C0.053

6.在常压下用列管换热器将空气由200oC冷却至120oC,空气以

3kg/s的流量在管外壳体中平行于管束流动。换热器外壳的内径为260mm,

内径?25义2.5mm钢管38根。求空气对管壁的对流传热系数。

已知：Tl=200oC,T2=120oC,空气qm=3kg/s走管外壳程，D=260mm,

n=38,d=25mm求：a

Tl+T2200+120==160?C22解：空气平均温度tm=

查160oC空气：P=0.815kg/m3,口=2,45义10-5Pa•s,Pr=0.682,

X=0.0364W/m-K

4?(D2-nd2)4AD2-nd20.262-38?0.0252de=====0.036m

SnD+nndD+nd0.26+38?0.025

G=nnqm32==87.1kg/m?s22A0.785?(0.26-38?0.025)

Re=deG

H=0.036?87.134>10=1.29?10-32.45?10

0.036入0.0364a=0.023Re0.8Pr0.4=0.023??(1.29?103)0.8?0.6820.4=254W/m2?

Kd

7.油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油，重油的平均温度tm=20oC,

蒸汽管外壁温度tw=120oC,管外径为60mm。已知在定性温度700c下重

油的物性数据：P=900kg/m3；cp=1.88kJ/

oo(kg•C)；入=0.174W/(m•C)；运动黏度v=2X10-3m2/s；B=3

X10-41/oCo试问蒸汽对重油的热传递速率为多少，(单位为kW/m2)?

已知：水平管加热外部重油，d=60mm,tm=20oC,tw=120oC,70oC

下,P=900kg/m3；

oocp=1.88kJ/(kg•C)；X=0.174W/(m•C),v=2X10-3m2/s；B=3

X10-4/oCo

求：q=?

解：属大容积自然对流，

pg?td33?10-4?9.81?(120-20)?0.063

Gr===15.92-32v(2?10)

Pr=cp|i

^■=cpvp

A1.88?103?2?10-3?900==l.9471040.174

45GrPr=15.9?1.94?10=3.09?10

查教材可得：A=0.54,b=0.25

a=A入

d(GrPr)b=0.54?0.174?(3.09?105)0.25=36.9W/m2?C0.060

q=a(tw-tm)=36.9?(120-20)=3.69?103W/m2

8.室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管，由于自然对流两管都向

周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的(GrPr)

=109。试问两管路单位时间、单位面积的热损失比值为多少？

解：：Gr?Pr8dA(Gr?Pr)l=(3dl3)(Gr?Pr)2=103?109=1012d2

13查表6-5,两者均在3区域，A=0.135,b=

•「q81(Gr?Pr)bd

qlald2(Gr?Pr)1310123-l==[]=10?(9)=lq2a2dl(Gr?Pr)210

9.饱和温度为lOOoC的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管

表面上冷凝。铜管竖直放置，管外壁的温度维持96OC,试求：(1)每小

时冷凝的蒸汽量；(2)又若将管子水平放，冷凝的蒸汽量又为多少？

已知：ts=100oC,tw=96oC,L=3m,d=0.03m

求：(1)W竖放；(2)W水平

解：查lOOoC,水，r=2258kJ/kg

tm=llts+twl00+96==98?C22

查98oC,水，P=960kg/m3,U=0.290cp,入=0.682W/m•K

(1)设凝液为层流，则竖放时

a=1.13?p?gr?A

?HL?t23?32?=7.42?10W/m?K??14

4aL?t4?7.42?103?3?4验Re===544<2000计算有效U

r0.29?10-3?2258?103

QaLnd?t7.42?103?3?3.14?0.03?4-3qm====3.72?10kg/s3rr2258?10

(2)水平放，仍设层流

a'?L??3?=0.64?=0.64??=2.02ad0.03????

3421414a'=2.02?7,42?10=1.50?10W/m?K

Vqm0°a

'a'qqm=2.02?3.72?10-3=7.51?10-3kg/sm=a

'4qm4?7.51?10-3

验Re===34.5<2000计算有效L?U3?0.29?10-3

10.在列管式换热器中用冷水冷却油。水的直径为?19X2mm的列管

内流动。已知管内

oo水侧对流传热系数为3490W/(m2・C),管外油侧对流传热系数为

258W/(m2•C)。换热器

o在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为

0.00026m2•C/W,油侧污垢

oo热阻为0.000176m2•C/W。管壁导热系数入为45W/(m2•C),

试求：(1)基于管外表面积

的总传热系数；(2)产生污垢后热阻增加的百分数。

解：(1)总传热系数K0

K0=l

1

aO

=+RSOddbdO++RSiO+OXdmdiaidi1

10.002191919+0.000176+?+0.00026?+2584517153490?15

lo=C)=208W/(m2•0.0048

(2)产生污垢后热阻增加百分数为

0.000176+0.00026?

1915

19??0.0048-0.000176+0.00028??15???100%=11.8%

11.热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为?25X2.5mm钢管，热

导率为45W/(m•K)。冷水在管内湍流流动，对流传热系数a1=2000W/

(m2・K)。热气在环隙中湍流流动，a2=50W/(m2・K).不计垢层热阻，

试求：(1)管壁热阻占总热阻的百分数；(2)内管中冷水流速提高一倍。

总传热系数有何变化？(3)环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有

何变化？

已知：内管为?25X2.5mm,入=45W/(m«K),管内冷水湍流a1=2000

W/(m2•K),管内热气湍流a2=50W/(m2•K)

求：(1)管内热阻分率，(2)内管中冷水流速增倍，K'(3)管隙中

冷水流速增倍，K”

?ld2d2d21??解：(1)K=+ln+ad??112Xdla2?

?10.0250.0250.0251?+ln+?=?20000.022?450.0250?

总热阻-l-l=48.3W/m2?Kl=0.021m2K/WK

管壁热阻d2d20.0250.025ln=ln=6.2?10-3m2K/W2入dl2?450.02

6.2?10-3

=0.3%故管壁热阻分率为0.021

(2)aoou0.8

0.80.832.\a1=2al=2?2000=3.48?10W/mK'

10.0251??-32K'=?+6.2?10+=49.0W/mK?350??3.48?100.02

增力口-1K'-K49.O-48.3==1.3%K48.3

'0.8(3)a2=2a2=20.8?50=87.1W/m2K

l??10.0252K''=+6.2?10-5+?=82.1W/m?K87.1??20000.02

K''-K82.1-48.3==69.9%增力口K48.3

由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K值强化传热,

应在a2上着手。

12.在下列各种列管式换热器中，某种溶液在管内流动并由20oC加热

到50oC。加热介质在壳方流动，其进、出口温度分别为lOOoC和60oC,

试求下面各种情况下的平均温度差。

(1)壳方和管方均为单程的换热器。设两流体呈逆流流动。

(2)壳方和管方分别为单程和二程的换热器。

(3)壳方和管方分别为二程和四程的换热器。

解：(1)由对数平均温度差知-1

'=?tm?t2-?tl(100-50)-(60-20)==44.8oC?t50lnln2

40?tl

100-60=1.3350-20

50-20P==0.375100-20(2)R=

查温度差校正系数图，得??所以

'=0.9?44.8=40.3oC?tm=??t?tm

(3)由R、P值查二壳程的温度差校正系数图，得

??个0.98

'=0.98?44.8=43.9oC所以?tm=??t?tm

013.在逆流换热器中，用初温为20oC的水将1.25kg/s的液体[比热

容为1.9kJ/(kg•C)、

密度为850kg/m3],由80oC冷却到30oCo换热器的列管直径为?25

X2.5mm,水走管方。水

oo侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW/(m2•C)和1.70kW/

(m2-C),污垢热阻可忽

略。若水的出口温度不能高于501,试求换热器的传热面积。

解：由传热速率方程知

S0=QK0?tm

其中Q=Whcph(Tl-T2)=1.25?1.9(80-30)=119kw

?tm=?t2-?tl(80-50)-(30-20)==18.2oC?t30lnln2

10?tl

1

bd01d0+++a0Admaidil=110.002525125+?++17004522.585020

K0=

=loC)=472W/(m2•0,00212

119?103

=13.9m2所以S0=472?18.2

14.在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为150c

和40oC,油的进、出口温度分别为150oC和100oC。现因生产任务要求

油的出口温度降至80oC,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变,

若原换热器的管长为1m,试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。

设换热器的热损失可忽略。

解：平均温度差为

?tm=(150-15)-(100-40)=92.5oC

Inl35

60

由热量衡算得

Whcph

Wccpc=t2-tl40-15==0.5Tl-T2150-100

当油的出口温度降至800c时，由热量衡算得

'Q=Whcph(150-80)=Wccpc?t2-15????

解得t2=50oC'

'(150-15)-(80-50)?tm==70oC135ln30

由传热速率方程可分别得

原换热器Whcph(150-100)=KS?tm=K?nndL?92.5

新换热器Whcph(150-80)=KS'?tm=K?nndL'?70

所以L'='7092.5??l=1.85m5070

15.重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别

为243oC和128oC；终温分别为167oC和157oCo若维持两种油的流量和

初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终

温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器

的热损失可以忽略。

解：以上标“'”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知:

'''Q'=K0?tm=Whcph?Tl-T2??=Wccpc?

????

Q=K0?tm=Whcph(Tl-T2)=Wccpc(t2-tl)

两式相除，得

'?tmTl-T2't2'-tl==?tmTl-T2t2-tl

将和比定律应用于上式，得(a)

?tm

?tm'''''?T1-T2??-?t2-tl???T1-T2??-?

t2-tl??????????==Tl-T2-t2-tlTl-t2-T2-tl

=(243-167)-(157-128)=?t2-?tl47?t2-?tl

'(243-128)-(167-157)而?tm==43oC115lnl0

?t2

471?tl=?所以?t2-?tl?t2-?tl43ln

|n?t247==1.093?tl43

?t2=el.093=2.98?tl

(243-t2)=2.98(T2-128)

或t2=-2.98(T2-128)+243

由式a得

(b)243-167157-128=243-T2t2-128

(c)即t2=0,38(243-T2)+128

联立式b和式c解得

t2=161.3oC

T2=155.4oC

所以?tm=?t2-?tl(243-161.3)-(155.4-128)==49.7oC?tl.093ln2

?tl

16.在一传热面积为50m2的单程列管换热器中，用水冷却某种溶液。

两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h,温度由200c升至38oC。

溶液的温度由llOoC降至60oCo若换热器清洗后，在两流体的流量和进口

温度下，冷水出口温度增到45oC。试估算换热器清洗前传热面两侧的总

污垢热阻。假设：(1)两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比

。热容可取为4.187kJ/(kg・C)；(2)可按平壁处理，两种工况下a

和a。分别相同；(3)忽

略管壁热阻和热损失。

解：先求清洗前总传热系数K,由

?tm=(110-38)-(60-20)=54.4oC

lnllO-38

60-20

Q33000?4,187?103(38-20)o所以K=C)==254W/

(m2•S?tm3600?50?54.4

再求清洗后总传热系数KO,由热量衡算求溶液出口温度，即

Wccpc?'110-60'(45-20)=40.6oCT2=T1-

t2-tl??=110-?Whcph?38-20

'(110-45)-(40.6-20)?tm==38.6oC110-45ln40.6-20

33000?4,187?103(45-20)o=497W/(m2•K'=C)

3600?50?38.6

传热面两侧总污垢热阻分别为

lll=++KaOaiSRS=l254

(a)1111=+=K'a0aJ497(b)

式a减式b,得

ZRS=lloC/W-=1.925?10-3m2•254497

17.在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160OC

的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由

200c加热到106。5列管换热器尺寸为：列管直径为?19X2mm,管长为

4m,共有25根管子。若换热器的传热量为125kW,蒸气

oo冷凝传热系数为7000W/(m2C),油侧污垢热阻可取为0.0005m2<

/W,管壁热阻和蒸汽侧

垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。

又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系

数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。

解：(1)管内油侧ai：

?tm=?t2-?tl(160-20)-(160-106)==90oC?tl60-20lnln2

160-106?tl

Q1.25?105oKi=W/(m2•C)==295Si?tm25?n?0.015?4?90

dill=+Rsi+KiaiaOdO

1115=+0.0005+295ai7000?19即

o解得ai=360W/(m2•C)

(2)油的出口温度t2：'

新条件下的物理量用“'”表示。由热量衡算得

'Q'=2Wcp?t2-20????

而Q=Wcp(106-20)=1.25?105

oWcp=1450W/(m2•C)

'所以Q'=2900?t2-20????

由总传热速率方程得(a)

'

Q'=KiSi?tm=1.75?295?25n?0.015?4?'(160-20)-?160-t2???

160-20lnl60-t2

?=2433?'t2-20

'4.942-ln?160-t2????(b)

联合式a和式b,得

'In?160-t2??=4.103??

t2^100oC

18.在一逆流套管换热器中，冷、热流进行热交换。两流体的进、出

口温度分别为tl=20o'C、t2=85oC,Tl=100oC>T2=700C0当冷流体

的流量增加一倍时，试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。假设两

种情况下总传热系数可视为相同，换热器热损失可忽略。

解：原工况下：

由热量衡算得

t2-tl=Whcph

Wccpc(Tl-T2)(a)

由传热速率方程得

Whcph(Tl-T2)=KS(Tl-t2)-(T2-tl)=KS(Tl-T2)-(t2-tl)T-tlnl2

T2-tlT-tlnl2T2-tl(b)

将式a代入式b,得

lnTl-t2KS=T2-tlWhcph?Whcph1-Wccpc?????

Whcpht2-tl

W=T=85-20=2.17ccpcl-T2100-70新工况下：

lnTt'l-2=KS?Wc??

T1-hph

2-tlWhcph?2Wccpc??

由式c和式d,得

??

T'?l-Whcph?

lnl-t2=lnTl-t2?2Wccpc??=lnlOO-85?l-l.O9?=-O.T2-tlT2-tl??Whcph

?l-?70-20?l-2.17??093

?Wccpc??

T-t'12=0.91或TT'2=130-l.lt'2

2-tl

由热量衡算得

t'Whcph

2=tl+??T'''

2Wl-T2???=20+1.09??100-T2???=129-1.09T2

ccpc

联合式e和式f,得

t''2=63.8oC,T2=59.8oC

两种情况下传热量之比：

Q'Whcph??T1-T'2???

Q==100-59.8

W70=1.34

hcphTl-T2100-

用NTU-e法，计算如下。原工况下：e=t2-tl

T-t=85-20

-20=0.81

11100

Wccpc

W=100-70

hcph85-20=0.46

查图，得NTU=2.23

新工况下：

W'ccpc2Wccpc

W=

hcphWhc=0.92（冷流体仍为最小值流体）

ph(c)(d)(e)(f)

KS2.23==1.22Whcph2

查图，得"0.54,即

''t2-tlt2-20e==Tl-tl100-20

所以t2=0.54?80+20=63.2oC'

2Wccpc?'oT2=T1-

t2-tl??=100-0.92(63.2-20)=60.3C?Whcph?'

两种计算方法结果相近，误差是由读图引起的。NTU法简便，宜用于

估算，但误差稍大。

19.某冷凝器传热面积为20m2,用来冷凝100oC的饱和水蒸气。冷

液进口温度为40oC,

00流量0.917kg/s,比热容为4000J/(kg•C)。换热器的传热系数K

=125W/(m2•C),试求水

蒸气冷凝量。

o已知：A=20m2,T=100oC,tl=40oC,qm2=0.917kg/s,cp2=4000J/

(kg•C),K=125W/

o(m2,C)

求：水蒸汽量qm

解：查100oC水蒸汽r=2258kJ/kg

Vqm2cp2(t2-tl)=KAt2-tl=qm?rHnT-t2

?T-t2KA?125?20??=exp?=exp-.\?=0,506

qc?T-tl0.917?4000???m2p2?

.•.t2=T-(T-tl)?0.506=100-(100-40)?0.506=69,7?C

qm=qm2cp2(t2-tl)

r=0.917?4000?(69.7-40)=0.0482kg/s22587103

20.有一套管换热器，内径为?19X3mm,管长为2m,管隙的油与管

内的水的流向相反。油的流量为270kg/h,进口温度为100oC,水的流量

为360kg/h,入口温度为10oC。若忽略

o热损失，且知以管外表面积为基准的传热系数K=374W/(m2・C),

油的比热容

ocp=1.88kJ/(kg•C),试求油和水的出口温度分别为多少？

。已知：内管?19X3mm,L=2m,逆流，qml=270kg/h,Tl=100oC,

cpl=1.88kJ/(kg•C),

oqm2=360kg/h,tl=10oC,K=374W/(m2•C)

求：T2,t2

解：水的定性温度未知，先取水的比热cp2=4.18KJ/kgoC

由热效率公式

el=l-exp[NTUl(l-Rl)]R-expNTUll-RlRl=qmlcpl

qm2cp2=270?1.88=0.33736074.18

NTUl=KA374?3.14?0.019?2==0.317qmlcpl270^-3600?1.88?103

得Tl-T21-exp[0.317(l-0,337)]=El==0.26

Tl-tl0.337-exp0.3171-0.337100-T2=0.26100-10AT2=76.6?C

qmlcpl(Tl-T2)=qm2cp2(t2-tl)

Z.t2=

^=qmlcplqm2cp2(Tl-T2)+tl=0.337?(100-76.6)+10=17.9?C

tl+t210+17.9==14?C下水的cp=4.188kJ/kg??C,偏差不大，计算有效。22

21.用热电偶温度计测量管道中的气体流速。温度计读数为3000C,

黑度为0.3。气体与热电偶间的对流传热系数为60W/(m2・K),管壁温

度为230oCo试求：(1)气体的真实温度；(2)若要减少测温误差，应

采用那些措施？

已知：热电偶tl=300oC,tw=230oC,e=0.3,a=60W/(m2*K),

Pp=1500kg/m3求：tg=?及减少误差的措施

解：与壁面相比，热电偶面积很小

故辐射

??T1?4?TW?4???573?4?503?4?Q=E?C0?

W/m2?-??=0.3?5.67???-??=745A????100??100?????100??100???

对流Q=a(tg-tl),且定态时辐射与对流Q相等A

Vtg=Q1745?+tl=+300=312?CAa60

由计算过程可见，提高a,提高tw,降低£,均可减少误差。

22.功率为lkW的封闭式电炉，表面积为0.05m2,表面黑度0.90。

电炉置于温度为20oC的室内，炉壁与室内空气的自然对流对流传热系数

为求炉外壁温度。

10W/(m2•K)o

已知：Q=lkW,A=0.05m2,t=tw=20oC,£=0.90,a=10W/(m2水)

求：TW=?

解：定态时，发散量应等于辐射、对流传热之和

??TW?4?tW?4?Q=e?C0??-??+a(TW-t)A100100????????

1034=0.9?5.67?10-8TW-2934+10(TW-t)，0.05()

整理上式得：

5.103?10-9TW+TW-2331=0

试差得：TW=746K=473℃

23.盛水2.3kg的热水瓶，瓶胆由两层玻璃壁组成，其间抽空以免空

气对流和传导散热。玻璃壁镀银，黑度0.02。壁面面积为0.12m2,外壁

温度20oC,内壁温度99oC。问水温下降loC需要多少时间？

已知：G=2.3kg,e1=e2=0.02,A=0.12m2,t2=20oC,tl=99oCo

塞子处热损不计求：水降1OC时，T=?

解：4A1=1?12=1拟定态处理A2

??T1?4?T2?4?ACO??-??100100?????0.12?5.67?3.724-2.934?==0.81W

辐射热：Q=lll+-12?-1e1£20.02()

查990c水，cp=4.22X103J/kg•K

VQ?T=G?Cp?t/.T=G?Cp?t

Q2.3?4.22?103?l==1.2?104s=3.3h0.81

24.有一单壳程双管程列管换热器，管外用120oC饱和蒸汽加热，常

压干空气以12m/s的流速在管内流过，管径为?38X2.5mm,总管数为200

根，已知空气进口温度为26oC,要求空气出口温度为86oC,试求：(1)

该换热器的管长应为多少？(2)若气体处理量、进口温度、管长均保持

不变，而将管径增大为?54X2mm,总管数减少20%,此时的出口温度为

多少？(不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失)。

已知：单壳程双管程，管外饱和蒸T=120oC,管内干空气u=12m/s,

管子?38X2.5mm,n=200,tl=26oC,t2=86oC

求：(1)L(2)n'=80%n,管子?54><2mm,qm2不变，t2=?

解：='tl+t226+86==56?C22

查560c干空气，cp=1.0kJ/kgoC,P=1.07kg/m3,U=1.99?10-5Pa,

X=0.0286W/mK,Pr=0.697

(1)qm2=nn2?d?uP=100?0.785?0,0332?12?1,07=l.lkg/s24

34Q=qm2cp2(t2-tl)=l.l?10?(86-26)=6.6?10W

Re=dup

k

d=0.033?12?1.07=2.13?104>104

-31.99?100.0330.8入0.0286a2=0.023Re0.8Pr0.4=0.023??(2.13?104)?0.6970.4=

50W/m2?K

由管外蒸汽冷凝al?a2K=a2

Q=KA?tm=K?nndL??tm?tm=t2-tl86-26==59?CHnlnT-t2120-86

Q6.6?104

L===1.08mK?nnd??tm50?200?3.14?0.033?59

(2);qm2不变，；.u81nd2

u0.81K=a2000.2°00.81.8dnd

K'?n??d?V=??K?n'??d'?

0.81.8?l??33?=???0.8??55?0.81.8=0,566

A'n'd'50==0.8?=1.21And33

?KA?T-tlt2-tl?=expVqm2cp2(t2-tl)=KA

?!T-t