传热学题解（第10章）

第10章

10-8

10-9

(1) 逆流：?tm?

?tmax??tmin(t1\?t2')?(t1'?t2\)?

?tmax(t1\?t2')lnln(t1'?t2\)?tmin(210?100)?(300?200)10??104.9℃

210?100110lnln300?200100?(2) 一次交叉，两种流体不混合，

t2\?t2'200?100t'?t\300?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-25，得??0.92 P??tm???tm逆?0.92?104.9?96.5℃

(3) 1-2型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'200?100t'?t\300?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-23，得??0.85

?tm???tm逆?0.85?104.9?89.2℃

(4) 2-4型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'200?100t'?t\300?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-24，得??0.97

?tm???tm逆?0.97?104.9?101.8℃

(5) 顺流：?tm??tmax??tmin(t1'?t2')?(t1\?t2\)?

?tmax(t1\?t2')lnln(t1'?t2\)?tmin(300?100)?(210?200)190??63.4℃

300?100200lnln210?20010?10-13

本题属于换热器的设计计算，用平均温差法求解。 “1”热流体：润滑油；”2”冷流体：水； c1?2148J/kg?K,c2?4174J/kg?K, (1) 由热平衡方程得润滑油的流量为：

qm2c2?t23?4174?(50?20)??4.372kg/s

c1?t12148?(100?60)(2) 由传热方程得传热量：??qm2c2?t2?3?4174?30?375660W?375.66kW

qm1?(3) ?tm逆??tmax??tmin(t1'?t2\)?(t1\?t2')?

?tmax(t1'?t2\)lnln(t1\?t2')?tmin?(100?50)?(60?20)10??44.8℃

100?5050lnln60?2040换热器为1-2型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'50?20t'?t\100?60??0.375,R?11??1.333

t1'?t2'100?20t2\?t2'50?20查线算图10-23，得??0.89

?tm???tm逆?0.89?44.8?39.9℃

因此，所需的传热面积为：A??375660??26.9m2 k?tm350?39.9

10-21 本题属于换热器的校核计算，用传热单元数法求解

(1) 不考虑比热随水温的变化, 取c1?c2?4.18kJ/kg?K, 则

(qmc)minq90002?m1???0.6667(qmc)maxqm2135003

kA1740?3.75NTU???0.6244(qc)min9000?4.18?103/3600(注意流量的单位) 由式(10-20)得：

(qmc)min]}(qmc)max??(qc)(qc) 1?mminexp{(?NTU)[1?mmin]}(qmc)max(qmc)max1?exp{(?0.6244}[1?0.6667]}??0.40971?0.6667?exp{(?0.6244)[1?0.6667]}1?exp{(?NTU}[1?{注：?值也可用线算图求得：

根据

(qmc)minkA?0.6667,NTU??0.6244，由图10-31相得：??0.407}

(qmc)max(qc)min???(qmc)min(t1'?t2')?0.4097?9000?4180?(87.5?32)?237616W 3600又由热平衡方程，可求得热水与冷水的出口温度：

??qm1c1(t1'?t1\)?qm2c2(t2\?t2')

?237616?87.5??64.76℃

9000qm1c1?41803600?237616t2\??t2'??32?47.16℃

13500qm2c2?41803600(2) 如考虑比热随水温的变化, 则需先假定t1\，t2\。 如假定t1\?64.5℃，t2\?48℃，

则热水平均温度为t1?(t1'?t2\)/2?76℃，冷水平均温度为t2?(t2'?t2\)/2?40℃， 由此查得c1?4.192kJ/kg?K,c2?4.174kJ/kg, 则

t1\?t1'?(qmc)minqc9000?4.192?m11??0.6695(qmc)maxqm2c213500?4.174

kA1740?3.75NTU???0.6226(qc)min9000?4.192?103/3600由式(10-20)得：

(qmc)min]}(qmc)max??(qc)(qc) 1?mminexp{(?NTU)[1?mmin]}(qmc)max(qmc)max1?exp{(?0.6226}[1?0.6695]}??0.40871?0.6695?exp{(?0.6226)[1?0.6695]}9000???(qmc)min(t1'?t2')?0.4087??4192?(87.5?32)?237716W

36001?exp{(?NTU}[1?又由热平衡方程，可求得热水与冷水的出口温度：

??qm1c1(t1'?t1\)?qm2c2(t2\?t2')

?237716?87.5??64.82℃

9000qm1c1?41923600?237716t2\??t2'??32?47.19℃

13500qm2c2?41743600 与原假定值基本相符，所以，t1\?64.5℃，t2\?48℃

（注：如计算值与原假定值相差较大，则应重新假定t1\、t2\后继续计算，直至计算值与

t1\?t1'?假定值相符为止）