当前位置：首页 > 化工原理第二版贾绍义 - 夏清版课后习题答案天津大学
热系数分别为0.043和0.07 W/（m?℃）。试求每米长的冷量损失。 解：钢管的温度比绝热层低，此管为一传冷管
根据多层圆筒壁热传导速率公式Q = (t1-tn)/Σ(bi/Sλi)
t1 = -110℃ ， tn = t3 = 10℃ b1 = 0.03 m ，b2 = 0.1 m
λ= 0.043 w/（m?℃） ，λ= 0.07 w/（m?℃） Q = -25 W
6. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为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：根据题意列出关系式：
热流体（油）：T1=150℃ → T2=100℃
冷流体（水）：t1=15℃ → t2=40℃
现在要求：热流体（油）：T1=150℃ → T2=80℃
冷流体（水）：t1=15℃ → t2=？ 开始： Q= WhCph（T1 - T2 ）=50 WhCph =WcCpc（t2-t1）=25WcCpc
=K0S0Δtm
Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）=92.49 改变后： Q=WhCph（T1 - T2 ）=700 WhCph =WcCpc（t2-t1）=（t2-15）WcCpc
=K0S0Δtm
∴25/（t2-15）=50/70 ∴t2=50℃
Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=69.81
∴Q/Q= K0SΔtm / K0SΔtm= LΔtm / LΔtm=50/70
∴ L=1.85L=1.85m
8.在下列各种管式换热器中，某溶液在管内流动并由20℃加热到50℃。加热介质在壳方流
，
*
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，
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动，其进出口温度分别为100℃和60℃，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。设两流体为逆流流动。 (2)壳方和管方分别为单程和四程的换热器。 (3)壳方和管方分别为二程和四程的换热器。 解：（1）热流体：T1=243℃ → T2=60℃
冷流体：t2=50℃ ← t1=128℃ Δt1=50℃ Δt2=40℃
∴Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=44.8℃
（2）壳方和管方分别为单程和四程，则需计算平均温度差校正系数ψΔt，
由已知条件计算得ψΔt=0.891
∴Δtm=ψΔtΔtm=0.891×44.8=39.9℃
（3）查图得，ψΔt=0.97
∴Δtm=ψΔtΔtm=0.97×44.8=43.5℃
9.在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体（比热容为1.9kJ/kg?℃，密度为850kg/m），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为ф252.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 W/（m?℃）和1.70 W/（m?℃）。污垢热阻忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：热流体：T1=80℃ → T2=30℃
冷流体：t2=50℃ ← t1=20℃ Δt1=30℃ Δt2=100℃
∴Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=18.205℃ Q =WhCph（T1 - T2 ）=1.9×103×1.25×50=118.75W 又Q= K0S0Δtm，其中 1/ K0 = d0/αidi+1/α
∴0.486×103×18.205 S0=118.75×103 ∴S0=13.4m3
10.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为ф192mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490 W/（m?℃），管外油侧对流传热系数为258 W/（m?℃）。换热器用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m?℃/W，油侧污垢热阻0.000176m
2
2
2
2
0
2
2
，，
解得K0=0.486×103m?℃/W
2
?℃/W。管壁导热系数λ为45 W/（m?℃），试求：（1）基于管外表面的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分比。
解：（1）1/K0 =d0/αidi+1/α0+Rsid0/di+Rs0+bd0/λdm
=19/（3490×15）+0.00026×19/15+0.000176+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 ∴K0 =208 m?℃/W
（2）产生污垢后增加的总热阻：
d0/αidi + Rs0=19/（3490×15）+0.000176=0.00050533 产生污垢前的总热阻：
d0/αidi+1/α0+ bd0/λdm=19/（3490×15）+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 =0.0043
∴增加的百分比为：0.00050533/0.00429=11.8%
11.在一传热面积为50m的单程列管式换热器中，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20℃升至38℃。溶液的温度由110℃降至60℃。若换热器清洗后，在两流体的流量和进出口温度不变的情况下，冷水出口温度增至45℃。试估算换热器清洗前后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，水的比热容可取4.187kJ/（kg?℃）；（2）可按平壁处理，两种工况下αi和α0分别相同；（3）忽略管壁热阻和热损失。
解：换洗前：热流体：T1=110℃ → T2=60℃
冷流体：t2=38℃ ← t1=20℃ Δt1=72℃ Δt2=40℃
∴Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=54.4℃ Q= WhCph（T1 - T2 ）=50WhCph
=WcCpc（t2-t1）=18WcCpc
=K0S0Δtm =54.4K0S0
代入数据计算得K0=254 W/（m?℃）
换洗后：：热流体：T1=110℃ → T2=60℃
冷流体：t2=38℃ ← t1=20℃ Δt1=72℃ Δt2=40℃
∴Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=54.4℃
2
22
Q= WhCph（T1 - T2 ）=（100-T2）WhCph
=WcCpc（t2-t1）=25WcCpc
=K0S0Δtm
∴50/（100-T2）=18/25 →T2=40.56℃
∴Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=35℃ Q= =WcCpc（t2-t1）= K0S0Δtm 代入数据计算得K0=548.3 W/（m?℃） ∴总污垢热阻为：1/ K0-1/ K0=1/245-1/548.3 =2.1×10 m?℃/W
17.在套管换热器中，一定流量的水在管内流动，温度从25℃升高到75℃，并测得内管水侧的对流传热系数为2000 W/（m?℃）。若相同体积流量的油品通过该换热器的内管而被加热，试求此时内管内油侧对流传热系数。假定两种情况下流体呈湍流流动。已知定性温度下物性如下：
ρ，kg/m μ，Pa?s cp，kJ/（kg?℃） λ，W/（m?℃） 水 1000 0.54×10
-3
3
2
-3
2
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，
2
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，
，
，
，
，
4.17 0.65
油品 810 5.1×10 2.01 0.15 解：∵水为低粘度流体 ∴α=（0.023λ/di）（diuρ/μ）（cpμ/λ） 流体温度从25℃升到75℃取n=0.4 ∴α=258.47（diuρ/μ）
0.8
0.8
n
-3
∴（diuρ/μ）=0.7879
0.8
油为高粘度液体，采用西德尔和塔特关联式
α=（0.027λ/di）（diuρ/μ）（cpμ/λ）Ψn 取Ψn =1.05
∴α=0.027×0.15（diuρ/μ）[810/（5.1×10）]（2.01×5.1/0.15）1.05 =203 W/（m?℃）
20.温度为90℃ 甲苯以1500kg/h的流量通过蛇管而被冷却至30℃。蛇管直径为Ф57×3.5mm，弯曲半径为0.6m，试求甲苯对蛇管壁的对流传热系数。 解：查有关资料的甲苯在60℃时的有关物性常数
μ= 0.375×10Pa·s ，λ= 0.143 W/（m?℃），ρ= 830Kg/m ，Cp =1.8376 KJ/(Kg·℃)
-3
2
，
0.8
0.8
1/3
，
0.8
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