周号月传热计算例题

　例 例 1 ．

　将 将 0.417kg/s ，353K 的某液体通过一换热器冷到 却到 313K为 ，冷却水的进口温度为 303K ，出口温度不超过308K ，已知液体的比热容 c ph =1.38 kJ/ （kg K ），若热损失可忽略不计，试求该换热器的热负荷及冷却水的用量。

　解：

　由于热损失可忽略不计，换热器的热负荷为：

　 2 1T T c G Q Qph h h   

　  313 353 10 38 1 417 03     . .

　23000 

　W=23 kW 冷却水的消耗量，可由热量衡算式确定。由于热损失可忽略不计，应有：

　c hQ Q  或  h pc cQ t t c G  1 2

　冷却水平均温度为5 . 3052308 303  K ，由附录查得水的比热容为 为 4.18 kJ/ （kg K ）

　       1 . 1303 308 10 18 . 42300031 2         t t cQGpchc

　 kg/s 例 例 2 ． 为 某列管换热器用压强为 110kN/m 2 的饱和蒸汽加为 热某冷液体；流量为 5m 3 /h 的冷液体在换热管内流动，温度从 从 293K 升高到 343K ，平均比热容为 1.756 kJ/ （kg K ），密为 度为 900kg/m 3 。若换热器的热损失估计为该换热器热负荷的8% ，试求热负荷及蒸汽消耗量。

　解：

　冷液体在列管换热器的管程被加热，该换热器的热负荷在数值上等于冷流体吸收的热量，即；

　  1 2t t c G Q Qpc c c      293 343 10 756 13600900 53      .cQ Q

　110000  W=110kW 得 由附录查得 110kN/m 2 压力下饱和水蒸汽的冷凝潜热为2245kJ/kg ，由热量衡算式可得水蒸气消耗量为：

　 0528 0224508 0 1 110 8.. % hc chrQ QGkg/s=190kg/h

　例 例 3 ．

　单管程、单壳程列管换热器，采用2 25    mm 的 的钢管作为换热管。某气体在管内流动，某液体在管外流动。为 已知气体一侧的给热系数为 50 W/ （m 2  K ），液体一侧的给为 热系数为 1700W/ （m 2  K）

　）为 ，钢的导热系数为 45 W/ （m K ），污垢热阻忽略不计。试求：

　（ （1 ）传热系数oK ； ； （ （2 ）若将气体的给热系数提高 一倍，其它条件不变，oK如何变化？ （ （3 ）若将液体的给热系数提高一倍，其它条件不变，oK又如何变化？

　：

　解：（ （1 ）由式（3-35 ）知：

　o moi iooddddK      1 1  

　2310 445 21700123 4525 10 221 5025    .

　m 2  K/ W

　 9 40. oK

　 W/ （m 2  K ）

　（ （2 ）当管内气体i 提高一倍时

　2310 254 11700123 4525 10 221 50 225 1    .oK

　m 2  K/ W 74 79.  oK

　 W/ （m 2  K ）

　% %.. .% 95 1009 409 40 4 79100    oo oKK K 了 传热系数比原来提高了 95% 。

　（ （3 ）当管外液体o 提高一倍时

　 2310 415 21700 2123 4525 10 221 5025 1   .oK

　 m 2  K/ W

　4 41.   oK W/ （m 2  K ）

　 % . %.. .% 2 1 1009 409 40 4 41100     oo oKK K 了 传热系数比原来提高了 1.2% 。

　可见，气体一侧的热阻远大于液体一侧的热阻，提高空气一侧给热系数i  将有效地增加传热系数。

　例 例 4 ． 用温度为 573K 石油热裂解产物来预热石油。石为 油的进换热器的温度为 298K ，出换热器的温度为 453K ，热于 裂解产物的最终温度不得低于 473K 。试分别计算并流和逆流时的平均温度差，并加以比较。

　：

　解：（ （1 ）逆流流动时

　热 热 流体

　 573K 

　 473K

　冷流体

　 453K 

　 298K

　 120  小t K

　175  大t K 146120175120 175ln ln小大小 大ttt tt m      K

　 由于 2120175 小大tt  ，所以可以用算术平均 值计算平均温度差。

　5 1472120 1752. 小 大t tt m    K 由此可见其误差是很小的，在工程计算中这么小的误差是允许的。

　（ （2 ）并流流动时

　 热流体

　 573K 

　 473K

　 冷流体

　 298K 

　 453K

　275  大t K

　20  小t K

　 972027520 275ln ln小大小 大ttt tt m       K