换热器计算实例

作业(324)换热器计算实例15/8/2024习题课LMTD法：对数平均温差法

（逆流时）（并流时）第六章传热2换热器计算实例5/8/2024习题课3换热器计算实例5/8/2024解一：LMTD

法逆流时：(以外表面为基准)4换热器计算实例5/8/2024并流时：Q、t2、K与逆流时相同

解一：LMTD

法(以外表面为基准)5换热器计算实例5/8/2024结论：在相同条件下，

解一：LMTD

法6换热器计算实例5/8/2024逆流时：解二：

-NTU法

按冷、热流体当中的任一计算均可。以下以热流密度最小的热流体为基准计算。代入式1得：7换热器计算实例5/8/2024(以外表面为基准)解二：

-NTU法前面已求得：8换热器计算实例5/8/2024解二：

-NTU法并流时：代入式2得：9换热器计算实例5/8/2024习题课【例2】有一台现成的卧式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40℃，冷凝传热系数

1=7000KW/m2K。冷却水走管内，其进、出口温度分别为32℃和36℃，污垢及管壁热阻取为0.0009m2K/W（以外表面计）。假设管内外流动可近似视为逆流。试校核该换热器传热面积是否够用。列管式换热器基本尺寸如下： 换热管规格

25

2.5mm

管长

l=4m管程数

m=4

总管数

N=272根

外壳直径

D=700mm附：氨冷凝潜热r=1099kJ/kg 34℃下水的物性：10换热器计算实例5/8/2024解一：LMTD

法11换热器计算实例5/8/2024解一：LMTD

法12换热器计算实例5/8/2024解一：LMTD

法解二：

-NTU

法(略)13换热器计算实例5/8/2024

习题课--------操作型分析例3：无相变的冷、热流体在套管式换热器中进行换热，今若热流体的质量流量增大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。14换热器计算实例5/8/2024qm1

2不变15换热器计算实例5/8/202416换热器计算实例5/8/202417换热器计算实例5/8/2024逆流并流18换热器计算实例5/8/2024qm1

2不变

快速分析：19换热器计算实例5/8/2024练习1

无相变的冷、热流体在套管式换热器中进行换热，今若冷流体的进口温度t1下降，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。20换热器计算实例5/8/202421换热器计算实例5/8/2024练习2：在一列管式换热器中用饱和水蒸汽预热某有机溶液（无相变），蒸汽走壳程，今若蒸汽压力变大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、

tm的变化趋势。22换热器计算实例5/8/2024练习3：无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，今若将单管程变成双管程，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、T2、t2、

tm的变化趋势。23换热器计算实例5/8/2024练习4：无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，因长期使用，部分管子内壁集结大量污垢而无法正常传热，现将这些管子堵死，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、T2、t2、

tm的变化趋势。24换热器计算实例5/8/2024

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

习题课----换热器的组合操作计算【例4】如图所示，两个完全相同的单管程列管式换热器，内各有180根

19

1.5mm的管子，每根长3米，管内走流量为2000kg/h的冷流体，与热流体分别进行单程逆、并流换热，其进口温度为30℃。已知(qm2Cp2)

/(qm1Cp1)

=0.5（下标2代表冷流体，下标1代表热流体）。冷流体的Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体的进口温度为T1=150℃，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。试求热流体的出口温度T2。25换热器计算实例5/8/2024对第一个换热器（逆流），有：解(一):LMTD法180根

19

1.5mm，长3米，(qm2Cp2)

/(qm1Cp1)

=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

26换热器计算实例5/8/2024对第一个换热器，有：解(一):LMTD法

注意：不必试差！180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T2

27换热器计算实例5/8/2024180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。将A2=N

d内L＝180

0.0163=27.130m2(qm2Cp2)

/(qm1Cp1)

=0.5qm2Cp2=2000

1050/3600=583.33W/(℃)t1=30℃,T1=150℃代入得：（1）

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

28换热器计算实例5/8/2024180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。（1）又（2）联立求解式1、2得：

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

29换热器计算实例5/8/2024对第二个换热器（并流），有：解(一):LMTD法180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。A2=N

d内L＝180

0.0163=27.130m2

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

30换热器计算实例5/8/2024180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。将已知条件代入得：（1）又（2）联立求解式1、2得：

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

31换热器计算实例5/8/2024

习题课

T

=150

℃

1

1.5qm1cp1

qm1

0.5qm1

t1=30℃

t2

t2

qm2

=2000kg/h

T’’2

32换热器计算实例5/8/2024解(二)

-NTU法换热器1180根

19

1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。qm2Cp2=2000

1050/3600=583.33W/(℃)A2=N

d内L＝180

0.0163=27.130m2

T

=150

℃

1