化工原理上第4章传热习题

有一列管式换热器,传热面积为40,列管规格为252.5mm的钢管。用饱和蒸汽将处理量为2.5104kg/h的油从40C加热到80C。油走管程，流动状态为湍流，油的平均比热；蒸汽走壳程，水蒸汽压力为2atm（绝压），冷凝传热膜系数h0=1.2104.1．当油的处理量增加一倍时，油的出口温度为多少？若要保持油的出口温度仍为80C，换热器是否够用？2．若不够用，可采取哪些措施？3．并联或串联多大的换热器才够用？要考虑哪些问题?4.处理量加大一倍，若将加热蒸汽压力提高到3atm，能否保证油的出口温度？2m3101.2PC)./(KkgJ)./(2KmW55.油的处理量不变，若油的粘度增大一倍，仍为湍流流动，其它物性不变，则油的出口温度为多少？66.由于换热器运行时间较长，使管壁增加了一层油垢，其厚度为1mm、导热系数=0.2，此时油的出口温度为多少？77.大气温度为10C，管壁对空气的对流传热膜系数按计算，换热器的壳体外径为4008mm，保温后壁温为30C，保温材料的导热系数＝0.058。保温层厚度为多少？保温后每月可节约多少公斤蒸汽？)./(KmW)(052.04.9ttwT)./(KmW)./(2KmW1.当油的处理量增加一倍时，油的出口温度为多少？若要保持油的出口温度仍为80C，换热器是否够用？解:判断换热器是否够用1）保持出口温度，校核传热面积A变化量：饱和蒸汽的饱和温度atm2Cts120Kt80401201Kt40801202Ktttttm7.57ln2121mccpccmtKAttcq)(12KmWK234/7.2527.57403600)4080(101.2105.2传热系数K、传热面积（1）原传热系数kgkJr/2.220500011hRdbdddRdhdKdomiodiii20251ihK因此，热阻主要集中在管程)./(9.3272KmWhi(2)判断换热器是否够用当流量增加一倍时，uu2'nreiiPRdh8.0023.08.0)'('uuhhiiihK或：)()(2'1212ccpccmccpccmttcqttcqQQ2'46741.1402741.12mAAKKuuhhKKii741.1741.12'8.0'''即2741.1'''AAtKAtAKmm因此该换器不够用。2）保持传热面积A，校核油的出口温度变化量：传热系数，传热温差若设油的出口温度为tx，则判断换热器是否够用同样表明该换器不够用。xxxpccmttKAtcqQ12040120ln)120()40120(741.1)40(2'Ctx24.762．若不够用，可采取哪些措施？采取的措施可分为两方面:一是在设备结构上，另一是在操作条件上。而且两者紧密相关。(1)变成为双管程：031.348.0''iihhKK)./(7667.252031.32'KmWKxxxpccmtttcq12080ln)120()40120(40766)40(Ctx02.92变成为双管程：若要求油出口温度仍为80C,则要降低加热蒸汽压力。8040ln)80()40(40766)4080(2TTTTcqpccmCT5.1012m(2)串联一台6的换热器,条件是流通截面积要相同。8040ln)80()40(407.252741.1)4080(2TTTTcqpccm3600)4080(101.2105.22346034.08040lnTTCT29.128(3)提高加热蒸汽温度8040ln)4080(407.252741.1TT3．并联或串联多大的换热器才够用？要考虑哪些问题?1)串联一台6m2的换热器,条件是流通截面积要相同。2)并联一台相同的换热器.K=KA=2Axxxpcctttcm12080ln)120()40120(807.252)40(2CT804.处理量加大一倍，若将加热蒸汽压力提高到3atm，能否保持油的出口温度？根据3atm水蒸汽的饱和温度为132.9C128.9C，而T=128.29C，即可满足要求,因此加热蒸汽压力提高到3atm时，能保持油的出口温度。4.0'4.0'8.0'4.0'8.0''')()(rreeiiPPRRhhKK'')40(mxpccmtAKtCqxxxttt12080ln)120()40120(407.252758.03600)40(101.2105.2345254.0101.2105.23600407.252758.012080ln34xt69111.112080xtCtx69.725.油的处理量不变，若油的粘度增大一倍，仍为湍流流动，其它物性不变，则油的出口温度为多少？758.05.04.06由于换热器运行时间较长，使管壁增加了一层油垢，其厚度为1mm、热导率=0.2，此时油的出口温度为多少？4102.115.2245250025.0192.025001.020328741.1251K'2.112)40(mxPCcmtAtCqxxxttt12080ln)120()40120(402.1123600)40(101.2105.234)./(2.1122KmWKAbRdi307.0101.2105.23600402.11212080ln34xt36.112080xtCtx2.61)./()(052.04.92KmWtthwT7大气温度为10C，管壁对空气的对流传热膜系数按计算，换热器的壳体外径为4008mm，保温后壁温为30C，保温材料的导热系数＝0.058。保温层厚度为多少？保温后每月可节约多少公斤蒸汽？)./(KmW若忽略管壁热阻,则壳体外壁温为120C，保温层外壁温为30C，当稳态传热时：TTmtAhAbtQ/'')1030()24.0()1030(052.04.9''Lb)30120()4.0(058.0''''Lbbmmb6.24''保温后：单位管长单位时间的热损失为)1030()20246.04.0()1030(052.04.9PQ)10120(4.0)10120(052.04.9eQ保温前：单位管长单位时间的热损失为(Q/A)7保温后每月可节约多少公斤蒸汽？)./(6.2173msJ)./(15.305msJ30243600102.220515.3056.21733rQQpe)./(2.2196mkg月