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传热过程分析与换热器的热计算杨世铭陶文栓传热学第四版答案
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
第10章 传热过程分析与换热器的热计算
课堂讲解 课后作业
【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm,壁厚1.5mm的黄铜管做成热表面。已知管
2h?5700W/(m?K),管内水侧平均的表面传热系数0外冷凝侧的平均传热系数
hi?4300W/(m2?K)。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数
(1) 管子内外表面均是洁净的
(2) 管内为海水,流速大于1m/s,结水垢,平均温度小于50℃,蒸汽侧有油。
【解】
【10-13】一台1-2型壳管式换热用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动,
??t2?20?C,t2?50?C,流量为3kg/s;热油入口温度为600C,k?350W/(m2?K)。试计
算:
(1) 油的流量;
(2) 所传递的热量;
(3) 所需的传热面积。
,【10-17】在一逆流式水-水换热器中,管内为热水,进口温度t?100℃出口温度为
t,,?80℃;管外流过冷水,进口温度t2?20℃,出口温度t2?70℃;总换热量
,,,??350KW,共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子。管壁导热系数
??40w/?m*k?,管外流体的表面传热系数h0?1500w/?m*k?,管内流体为一个流程。假
设管子内、外表面都是洁净的。试确定所需的管子长度。
【解】计算管内平均换热系数。
1?100?80??90?62℃ u?314.9?10Kg/?m*s?,??0.68w/?m*k?,Pr?1.95
tf??tm??80?20???100?70??43.282,A?8.38mA?n?dL, ln?60/30?℃,
本题中冷热流体总温差为43.3℃,管外冷流体侧占68﹪,管内侧约占32﹪,故不必考虑温差的修正。
【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出
??t1?200?C,qm1?0.0144kg/s,t2?35?C,qm2?0.0233kg/s。取总传热系数为
k?980W/(m2?K),A?0.25m2,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、
冷却水出口温度及换热器的效能。
【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行:t1?360℃,
t1?300℃,t2?30℃,t2?200℃ ,qm1c1=2500W/K,K=800Wm2?k。运行一年后发
,,qcqcttm11m22现,在、、及1、2保持不变的情形下,冷流体只能被加热到162℃,而热流,,,,,,??体的出口温度则高于300℃。 试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。
【解】不结垢时,
?2500??360?300?270?160A???0.892m2?210.2k?tm800?210.2ln?270/160?℃,
?tm?qm2c2?qm1c1360?30060?2500?882.4W/K200?30170.
结垢后,??qm2c2?t2?882.4??162?30??116471W。
qm1c1t2?t2162?3025501,,?162?30??313.4?,???2.833,t?360?,,,,qc882.42.833360?t1又m22t1?t1℃
,,,?tm?283.4?198116471?283.2k*??548.2W?m2?k?ln?283.4/198?0.892?238.2℃,,
1111??R,?R???1824?10?1?1.25?10?4W?m2?k?,,k548.2800k。
【10-32】已知:一球状物体中,λ为绝缘材料的导热系数,h为球外表面的表面传热系数,假定为常数。求证:球状物体的临界表面绝缘半径为r?2?h。
【证明】设周围介质的温度为t∞,则通过空心球壁的传热量为
ri为球状物体的一内半径,该处的壁温为ti;r是外半径,此处视为变量。达到临界半径时,满足条件
即
由此得
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