化工原理课后习题（第四章）课件 doc - 图文

200 350

1

2

127W m

2

K

1

K

1

2

；

200 350

，

⑴管内流速增加一倍，即

u1

1 1

0.8

0.8

2u

1

因为是湍流情况下的换热，故：

u

1

u

1

1

2

1 .74 ，

2 1

1

1. 74

1

2

1. 74 200 348W m 348 350

K ，

K

2

1

174.5W m

348 350

K

1

2

，

K K

174.5

1.37 ；

127 倍

⑵管外流速增加一倍，即

2 2

u2

3u2 ，

因为是湍流情况下的换热，故：

u

2

0.8 0.8

u

2

2

3

2.408 ，

2 1

2

2.41

1

2

2.41 350 842.8W m 200 842.8

K ，

K

2

1

161.6W m

200 842.8

K

1

2

，

K K

161 .6

1.27 。

127 倍

4-9 、有一套管式换热器，内管为

54 mm 2mm ，外管为 116mm 4mm 的钢管。

内管中苯被加热，苯进口温度为 50 0 C ，出口为 80 0 C 。流量为 4000kg h 1 。套管中为

p 196 .1kPa 的饱和水蒸气冷凝，冷凝的对流传热系数为 10000W m 。已知管内

2 K 1

2 K 1

3

0.0004m ，管壁及管外侧热阻均可不计。苯的密度为壁的垢阻为 880kg m 。 2 K W 1

2 K W 1

试求：（1）加热水蒸气用量； （2）管壁对苯的对流传热系数； （3）完成上述处理所需套管

1

2 K 1 的有效长度。 (答：（1）

100kg h ；（2） 985W m ；（3）10.6m )

80 50

解：苯的定性温度 t

65 C ，

2

查表得：

1

C 1

， ，

c

p

1.86kJ kg

0. 145W m

1

K 1

，

3

0.39 10 Pa s

3

880kg m ，

p 196 .1kPa 下：

饱和水蒸气的饱和温度 t

s

⑴ Q

G

r G c p

蒸气G

苯 c p

t苯

2

t 1

G

蒸气

r

⑵设为湍流

119.6 C，汽化热

1

r 2205kJ kg ；

t2 t

1

4000 1. 86 80 50

1

100kg h ；2205

u

Re

q

m

A

4 4000 1

2 0.645m s ，

3600 0.05 880

0.05 0.645

10

0. 39 3 10 3 10 1.86 0.39

0.1 4 5

880

4

3

du 4

7.3 10

10

与假设相符，

Pr

c p

5 ，

0. 023 Re

0.8

Pr .4

0

d

0.145

0.8 4

5 0.4 985W m 2 K 1

；

0.023

0.05

⑶t1

7.3 10

T

1 2

119.6 50 69.6 C ， 119.6 80 39.6 C ，

39.6 69.6 t

m

t2 T

69 .6

2 ，

39 .6

54 .6 C ，

2

1

K1

1

R

d

1

2

2

3

1

2

1

684W m

d

1

K

1

0.0004 985

0.05 10000 0.108 80 50

2

Q A

K t

m

4000 1. 86 10

1.66m ，

3600 684 54.6

1.66 0.05

10.6m

0

0

0

L

A d

4-10 、空气在预热器内从 20 C 加热至 80 C ，116 C 的饱和蒸汽在管外冷凝，若保 持空气进出口温度不变，而将预热器内的空气流量增加 20% ，而预热器不更换。试通过定 量计算来说明采用什么措施来完成新的生产任务？假定空气在管内做湍流流动， 且总传热系 数 K 约等于空气一侧的对流传热系数。 （答：管径缩小为原来管径的 0.955 倍；管长增加为 原来管长的 1.037 倍；将加热蒸气的温度升为

解： W c 1.2Wc

故Q

118.1 C ）

W cc t t Q

1.2 ， p ( 2 1 )

c

Q 根据 KS t m ，且 Q

1.2Q ，

故可从以下三方面着手提高生产能力： ⑴增大 K 值，即提高

空

值，物性不变：

0.8

K

V

u

s

K

空

，而

u2

0.2

d

d

0.8

V

s

,

可减小 d ，

1.8

d 而 S

dL

d ， tm 不变

Q K

0.8t

V d 1.8

d

Q

S m

，KS

s

1.2

t

d 1.8V

0.8

d

m

s

V

0.8s

，

d

0.8

1.2

V

s

而

1.2

d

V

V

s

s

d d

0.955 ，

即管径缩小为原来管径的

0.955 倍；

0.2

，

1.2