第二章 传热 习题

K
0
= 37 . 5W / m 2
则
(2) 若ai增大一倍，即ai=50×2=100 W/m2·K,
1 12.5 12.5 12.5 × 10 −3 12.5 1 −3 = + 0.5 × 10 × + ln + 0.6 × 10 −来自百度文库 + ′ k o 100 × 10 10 45 10 2800 = 0.01414
Q = WhCph(Th1 − Th 2) = 1.5 ×1.92 ×10 × (110 − 50)
3
= 1.73 ×105 (W )
∆ T m′ = ∆ T ln = 50 . （℃） 5
2
− ∆ T1 = ∆ T2 ∆ T1
( 110
− 40 ) − ( 50 − 15 ) 110 − 40 ln 50 − 15
解：（1） Q = WcC pc (Tc 2 − Tc1 ) = 7200 / 3600 ×1.005 × ( 60 − 20 ) = 80.4 KJ / S ：（ ） （2） ）
K0 = 1 1 + r0 riα i = 1 = 39.8W/(m 2 K) 1 0.0125 + 8000 0.01× 50
r r r r 1 1 = o + Rsi o + 0 ln o + Rso + k o α i ri ri λ ri αo
将数据代入，得
1 12.5 12.5 12.5 × 10 −3 12.5 1 = + 0.5 × 10 −3 × + + 0.6 × 10 −3 + ln k o 50 × 10 10 45 10 2800
Tc1
Th2
ε
Tc2 Th1
ε
= 0 .9
ε
=
0 .9
∆ T m′ = 50 . （℃） 5
′ ∆Tm = ε∆Tm = 0.9 × 50.5 = 45.（℃） 5
Q 1 . 73 × 10 5 S = = = 7 .6 m 2 K ∆ Tm 500 × 45 . 5
本题为单壳程、二管程的管壳式换热器计算，计算时需求出 本题为单壳程、二管程的管壳式换热器计算，计算时需求出R 、 P 值，选择所对应的图片，查图片求出 ε。 选择所对应的图片， 。
R =
T T
h1 c 2
− Th2 110 = − T c1 40
− 50 − 15
= 2 .4
P
=
T T
c 2 h 1
− T − T
c 1 c 1
=
40 110
− 15 − 15
= 0 . 263
由图2-13(a)中查得校正系数 校正系数
ε
Tc2
Tc1 Th2 Th1
Tc1
Th2
ε
Tc2 Th1
因此能够完成生产任务 因此能够完成生产任务
二、 有一空气冷却器，冷却管为Φ25×2.5mm的钢管。空气在管内流动， 已知管外冷却水的对流传热系数为2800W/m2·K，管内空气的对流传热 系数为50W/m2·K。试求： （1）总传热系数K0； （2）若管内对流传热系数增大一倍，其他条件不变，则总传热系数增大 的百分数。已知钢管的导热系数 45W/m·K ， 冷却水侧污垢热阻为 0.60×10-3m2·K/W ，空气侧污垢热阻 0.50×10-3m2·K/W。 解：（1）以管外表面为基准的总传热系数为
α0
（3） ）
S 0 = 118 × 3.14 × 0.025 × 3 = 27.8m 2
∆T2 − ∆T1 40 ∆Tm = = = 91.45°C ∆T2 112.9 ln ln 72.9 ∆T1
Q = K 0 S0 ∆Tm = 39.8 × 27.8 × 91.45 = 101.184kJ/s>80.4kJ/s
K´0=70.7 W/m2·K
则总传热系数增大的百分率为
′ K0 − K0 70.7 - 37.5 ×％ = ×％ = 88.53％ K0 37.5
三、在一单壳程、二管程的管壳式换热器中，用水冷却热油。冷水在 在一单壳程、二管程的管壳式换热器中，用水冷却热油。 管程流动，进口温度为15℃，出口温度为40℃，热油在壳程流动， 管程流动，进口温度为15℃，出口温度为40℃，热油在壳程流动，进 15℃ 40℃ 口温度为110℃，出口温度为50℃。热油的流量为1.5 kg/s， 口温度为110℃，出口温度为50℃。热油的流量为1.5 kg/s，平均比热 110℃ 50℃ 容为1.92 kJ/(kg·℃)。若总传热系数为500 ·℃)， 容为1.92 kJ/(kg·℃)。若总传热系数为500 W/(m2·℃)，试求换热 器的传热面积。设换热器的热损失可忽略。 器的传热面积。设换热器的热损失可忽略。 解：换热器的传热量为
一、在由118根φ 25×2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和 水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的 质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下 的空气比热为1.005 kJ/(kg⋅℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m2⋅℃)，蒸 汽冷凝给热系数为8000 W/(m2⋅℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可 忽略不计。试求： （1）加热空气需要的热量Q为多少？ （2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？ （3）此换热器能否完成生产任务？