新大《传热学》习题及解答第10章 传热过程分析与换热器的热计算.docx

第10章传热过程分析与换热器的热计算(题解)【习题10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm、壁厚L5mm的黄铜管做成换热表面。已知管外冷凝侧的平均表面传热系数也,=5700W(m2),管内水侧的平均表面传热系数Aj=5700W(m2.)°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)管子内表面均是洁净的；(2)管内为海水，流速大于lms,结水垢，平均温度小于5(C;蒸汽侧有油。解：(1)内外表面洁净时：黄铜管4=109W/(mK)di=do-2=0.025-2×0.0015=2.2×102m=(%-£/>)=kdol。TaJ=S=OjTf°=OlOm一R-I11do1111do1+In+In+hiAi2ldihoA0hidil2Zldihodl.111dodo1do112.5x10-22.5×10-212.5×IO-21丁丁+377加丁+丁X,+In,+hidi2diho43002.2×10-22×1092.2×IO-25700=2201W(m2K)(2)结水垢时：查表：P492,表10-1,海水污垢热阻Rj=O.88xl712.WP493,表10-3,水蒸气(含油)污垢热阻凡=0.0003m2Wk=1l¼)42di也J1(1oo.x八2.5x10-22.5x10-212.5×10-2(1AZWWlnI÷0.88×10Ix_+In+0.00031V4300)2.2x10-22×1092.2×102Ik5700)=1152W(m2)【习题10-9已知，=300°C,r*=210oC,t,2=IOOoC,¢=200oC,试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：(1)逆流布置；（2） 一次交叉，两种流体均不混合；（3） 1一2型壳管式，热流体在壳侧；（4） 24型壳管式，热流体在壳侧；（5）顺流布置。解：（1）逆流布置：,一=300oC-200°C=100,C=Aj加=210oC-100oC=IlO0C=xt=52：Mmin=IIf=104.9°ClnlnA%,l（2） 一次交叉，两种流体均不混合：一=200-10。t-t,1300-100查表：P480,图10-25,=0.92Mm=（Mm）ctf=0.92×104.9=96.5（3） 1一2型壳管式，热流体在壳侧：心YJoO-IoOE；一；300-100300-210=09200-100查表：P479,图1023,=0.85Ao=WfQCff=°85×104.9=89.2oC（4） 24型壳管式，热流体在壳侧：200-100300-100300-210.09200-100查表：P479,图10-24,=0.97Mm=以AO)M=O"×104.9=10L8oC(5)顺流布置：tnax=<=300-100=200oCtmin=Zf-/*=210-200=IOoCM=AZ-"az>=-001=63.4°C桁Ejln【习题IO-L3】一台1-2型壳管式换热器用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，4=2(VC,/；=50,流量为3kgs;热油入口温度为IoO°C,出口温度为60°C,=350W(m2)o试计算：(1)油的流量；(2)所传递的热量；(3)所需的传热面积。解：(1)11号润滑油，=100-6°=80oC,c1=2148J(kg)22冷却水，G='?+'=20+50=35°c,c2=4174J(kgK)22=qntM(1-4)=%2。2(4-；)_3x4174x(50-20)"C1(/；-/：)"2148x(100-60)-4-37k8/S(2)0=夕巾202(-4)=3X4174x(5020)=3756×105W=kAtm=kA(Atn)ctf对逆流布置：<-=IOO-50=50°C=Stmax，j=60-20=4(C=A*,(M)/50-40I50In40=44.8oC对1-2型壳管式换热器:50-20=0.375100-20100-60=1.3350-20查表：P479,图1023,=0.873.756×105“一2/=27.53m：k(tm)ctf350×0.87×44.8【习题10-32试证球状物体的临界热绝缘半径其中，4为绝热材料的导热系数，人为球外表面的表面传热系数，假定为常数。解：设球状物体的内半径为勺，温度为，其外半径为，周围介质的温度为土。