16传热习题课

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例3 在单管程、单壳程列管换热器中，用饱和水蒸汽 在单管程、单壳程列管换热器中，
加热甲烷气体，列管数为 加热甲烷气体，列管数为120根。使用一段时间后，出 根 使用一段时间后， 口甲烷中有水，经判断为管子泄漏所至， 口甲烷中有水，经判断为管子泄漏所至，打压试验发 现有1/4管子泄漏 问此故障如何解决？ 管子泄漏。 现有 管子泄漏。问此故障如何解决？ 解： 120根 → 90根
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方案可行
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综合练习填空题答案
1. >，> ; > , > ; = , = ; ， 2．R2 , R1 , R3，2; ． 3. 层流内层，减薄层流内层厚度 层流内层， 4．流体流动载热、热传导、增大 ．流体流动载热、热传导、 5. 对流，导热，对流，<，A侧对流给热 对流，导热，对流， ， 侧对流给热 A， A，提高 侧流速、清洗污垢。 ， ，提高A侧流速 清洗污垢。 侧流速、 6. 120℃ 7. 20.2 =1.149 8. K汽-水 > K水-水 > K气-水 ℃ 水 水 水 9. 0.2 ，0.185 10. 未知
′ ′ Q ′ 1 .5 ( t 2 − t 1 ) 1 .5 0 . 8 ∆ t m = = Q t 2 − t1 ∆tm
′ t 2 = 98.2℃
t 2 − t1 饱和蒸汽 T = 110℃ ∆t m = T − t1 ln T − t2 ′ t 2 = t 2 = 100℃
T − t1 T − t1 0.2 ln = 1.5 ln ′ T − t2 T − t2 ′ t 2 − t1 ′ ∆t m = T − t1 ln ′ T − t2
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例4 已知：气体冷却T1→T2，冷却水 1→t2， 已知：气体冷却 冷却水t 逆流、湍流流动， 一定 一定， 逆流、湍流流动，A一定， α 气 〈〈 α 水
′ 解：q m 1 = 1.1q m 1 T1、T2、t1、A 不变
Q = qm 1c p1 (T1 − T2 ) = qm 2c p 2 ( t 2 − t1 ) = KA∆t m
Q A = q m 2 A c p 2 ( t 2 − t1 )
Q = Q A + QB
qm1 Q = c p 1 (T − T 3 )
Q B = q m 2 B c p 2 ( t 3 − t 2 ) 水q
cp2
Q A = qm 1 Ac p1 (T − T1 )
T3=93℃ qm1B、T1、T2 ℃ qm1A、
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113− T1 4.290− ln(T2 − 50) 2.217= × 123− T2 4.477− ln(T1 − 25)
作业（ 作业（6-30） ）
原工况
Q = q m 2 c p 2 ( t 2 − t 1 ) = KA ∆ t m ′ ′ 新工况 Q′ = 1.5qm 2 c p 2 ( t 2 − t1 ) = K ′A∆t m 0 K ≈ α 2 α 2 ∝ qm.8 ′ = 1.50.8 K K 2
α 气 〈〈 α 水
K ≈ α 1 α 1 ∝ qm1
0.8
K ′ = (1.1)0.8 K = 1.08 K
对气体扰动，增大给热系数 对气体扰动， t2 qm 2 ′ = 1.10.2 ∆t m ∆t m t1下降 T1、T2、qm1、A 不变 改并流 T1、T2、t1、 t2、 A 不变 对气体扰动、 对气体扰动、增加翅片
外表面温度
Q = K 2 A2 (T − t ) = α2 A2 ( tW − t )
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作业（ 作业（6-26） ）
计算A、 计算 、qm1 A=7.15m2 =
t1=25℃ ℃
m2A
油c qm1 p1
t2=50℃ ℃ A T1
K=450W/m2 ℃
T=138℃ ℃ t3=65℃ ℃ B T2 qm2B cp2
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∆t m t 2 ∆t m
qm 2
K
作业（ 12） 作业（6-12）
冷凝液量 W M kg/(m·h) 冷凝热 Q = W M Br
管子竖直放置 B=πd Q α ⋅ π dL ⋅ ∆t 冷凝液量 W M B = = r r 1 2 3 4αL∆t ρ grλ 4 Re M = ≤ 2000 α = 1.13 µL∆t µr 1 W M水平 α 水平 L 4 管子水平放置 = = 0.64 W M垂直 α 垂直 d
0. 2
P
T
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例4
每小时有一定量的气体在套管换热器中从T 每小时有一定量的气体在套管换热器中从 1冷却 冷水进出口温度为t 两流体呈逆流流动， 到T2，冷水进出口温度为 1和t2，两流体呈逆流流动， 并均为湍流。若换热器尺寸已知， 并均为湍流。若换热器尺寸已知，气体向管壁的对流 给热系数比管壁向水的对流给热系数小得多， 给热系数比管壁向水的对流给热系数小得多，污垢热 阻和管壁热阻可以忽略不计。试讨论以下各项： 阻和管壁热阻可以忽略不计。试讨论以下各项： 1. 若气体的生产能力加大 若气体的生产能力加大10%，如仍用原换热器，但 ，如仍用原换热器， 要维持原有的冷却程度和冷却水进口温度不变， 要维持原有的冷却程度和冷却水进口温度不变，试问 应采取什么措施？并说明理由。 应采取什么措施？并说明理由。 2. 若因气候变化，冷水进口温度下降至 1’，现仍用原 若因气候变化，冷水进口温度下降至t ， 换热器并维持原冷却程度，则应采取什么措施？ 换热器并维持原冷却程度，则应采取什么措施？说明 理由。 理由。 3. 在原换热器中，若两流体改为并流，如要求维持原 在原换热器中，若两流体改为并流， 有的冷却程度和加热程度，是否可能？为什么？ 有的冷却程度和加热程度，是否可能？为什么？如不 可能，试说明应采取什么措施？（ ？（设 可能，试说明应采取什么措施？（设T2 > t2）。
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12. 20.8=1.74，21.8=3.48 ，
综合练习选择题答案
1. C、A、B、F、E 、 、 、 、 3. C、A 、 6. A、 B 、C 、 9. A 12. B 15. C 4. A、B 、 7. B 10. C 13. A、C 、 16. C 2. A 5. C 8. C 11. A 14. A 17. B
′ ∆t m = 1.5 0.2 ∆t m
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′ ∆t m =
t 2 − t1 T ′ − t1 ln T ′ − t2
T ′ − t1 T − t1 − 0.2 ln = 1.5 ln T ′ − t2 T − t2
T ′ = 112.1℃
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作业（ 作业（6-32） ）
并流操作
α2 = 12 × 104 W/m 2 ⋅ ℃
t 2 = 100℃
n =160
Q 解： = qm 2 c p 2 ( t 2 − t1 ) = KA∆t m
1 d2 δ d2 1 A2 L= = + + nπ d 2 K 2 α 1d 1 λ d m α 2
n n→ 4
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∆t1 − ∆t 2 ∆t m = ∆t1 ln ∆t 2
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综合练习填空题答案
11. 63.3％ ％ 13. 612.1 W/(m2℃) 14. 表面汽化 核状沸腾 膜状沸腾 核状沸腾 表面汽化, 核状沸腾, 膜状沸腾, 15. 临界温度差，临界热负荷 临界温度差， 16. 减小不凝气的影响，顶部、低部、冷凝液膜中， 减小不凝气的影响，顶部、低部、冷凝液膜中， 减薄液膜厚度 17. 8.3倍 倍 18. 4，2→4→1→5→3；3→5→1→4→2 ， ； 19. × √ √ × ×
T1
t
T2 = 10℃
Q = Q1 + Q2
qm 2 Q Q2 = = c p 2 ( t 2 − t1 ) c p 2 ( t − t1 )
K2
t1 = 5℃
t = 7.40℃
Q2 → A2 = K 2 ∆t m 2
∆t m 1
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Q1 → A1 = K 1 ∆t m 1
∆t m 2
′ u1 = 4u1 α ∝ u 0.2 d
0.8
′ = 4 0.8 α 1 α1
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（综合练习例9 例2 综合练习例9）
解： = nπ d 2 L A
qm 1 = 0.07kg/s T1 = 46℃
t 2 = 30℃
A1 + A2
Q1 = qm1r
Q2 = qm 1c p1 (T1 − T2 )
K1
qm 1 B (138 − T2 ) = 56.05
qm1 = qm1 A + qm1B
∆t mA 113 − T1 = 4.477 − ln(T1 − 25)
qm 1 A (138 − T1 ) = 124.4
Q A = KA∆t mA 123 − T2 ∆t mB = Q B = KA∆t mB T 1 =99.5℃ T 2 =65℃ 4.290 − ln(T2 − 50) qm1 A=3.2kg/s qm1 B=0 =0.8kg/s
水温下降1℃ 水温下降 ℃的时间 τ =
mc p ∆t Q
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作业（ 作业（6-19） ）
热损失 Q = Wr = KA ∆t 温度差 ∆t = T − t = 133.3 − 20 = 113.3℃ 单位管长传热面积
A = π d2
K2 =
1 d2 δ1d 2 δ2 d 2 1 + + + α1d 1 λ1d m 1 λ2 d m 2 α2
0 α 2 ∝ qm.8 2
K ≈ α2
K ′ = 0.750.8 K
方案可行
′ = 0.750.2 A = 0.944 A < A A 串联， 串联，1.5 qm2，2A
新工况
Q′ = 1.5qm 2c p 2 (t 2 − t1 ) = K ′A′∆t m
K ′ = 1.50.8 K
′ = 1.50.2 A = 1.084 A < 2 A A
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填空题
10%
d2 d 2 δd 2 1 10、 1 、 = + R1 + + K ？α1d 1 d 1 λd m α 2
Q = KA∆t m = qm 2 c p 2 ( t 2 − t1 ) = qm 1c p1 (T1 − T2 )
11、 、
3 20 .8 = 63% 3 1 1 0 .8 + 2 Q 选择题4、 选择题 、 = qm 1r = qm 2c p 2 ( t 2 − t1 ) = KA∆t m
3 A→ A 4
0 .8
0.8 4 4 ′ u1 = u1 α 1′ = α 1 3 3
K ≈ α1
3 4 ′ Q ′ = K ⋅ A ⋅ ∆t m 4 3
4 ′ ∆t m = ∆t m 3
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Q′ = Q = KA∆t m
传热习题课
一、概念题 1 教材思考题
主要内容
2 综合练习填空题 3 综合练习选择题 二、例题 三、作业中的问题
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教材思考题 16
并联， 并联，75% qm2，A 原工况 新工况
Q = q m 2 c p 2 ( t 2 − t 1 ) = KA ∆ t m Q′ = 0.75qm 2c p 2 (t 2 − t1 ) = K ′A′∆t m
T1 =100℃ ℃
T2 =80℃ ℃
t 1 =40℃ ℃
t 2 =60℃ ℃
逆流操作 T2′ T1 =100℃ ℃ ′ t 1 =40℃ t2 ℃
1 1 1 = + K α1 α 2
1
u α ∝ 0. 2 d
0. 8
′ α 1 = 20.8 α 1
3 3 3 + 1 0.8 0.8 2 2
4
qm 2
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08 α2 ∝ qm.2
K～α 2 ～
Q～K
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例1（综合练习例4） = 110℃ 综合练习例4 T
qm 2 = 10000kg/h , c p 2 = 4.18kJ/kg ⋅ ℃, t1 = 15℃, α1 = 600 W/m 2 ⋅ ℃
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作业（ 作业（6-15） ）
距离很近的大平板， 距离很近的大平板，角系数 ϕ 12 = ϕ 21 = 1
百度文库
T1 4 T2 4 A1C 0 − 100 100 Q= 1 1 + −1
ε1
ε2
Q = 0.81 W