化工原理平時作業(yè)習題答案(編輯修改稿)
2025-07-04 17:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 2022 = 0 解得界面溫度 t2 = 949℃ ∴各層的導熱系數(shù) λ 1= w/（m?℃） λ 2= w/（m?℃） 根據(jù)多層平壁熱傳導速率公式 Q = (t1tn)/Σ(b i/Sλ i) 和 q = Q/S 得導熱的熱通量 q = 1689 W/m 2 6. 在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進出口溫度分別為 15℃，40℃，油的進出口溫度分別為 150℃和 100℃?，F(xiàn)生產(chǎn)任務要求油的出口溫度降至 80℃℃，假設油和水的流量，進出口溫度及物性不變，若換熱器的管長為 1m，試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設換熱器的熱損失可忽略。解：根據(jù)題意列出關系式： 熱流體（油）：T 1=150℃ → T 2=100℃ 冷流體（水）：t 1=15℃ → t 2=40℃ 現(xiàn)在要求：熱流體（油）：T 1=150℃ → T 2=80℃冷流體（水）：t 1=15℃ → t 2=？開始： Q= W hCph（T 1 T2 ）=50 W hCph =WcCpc（t 2t1）=25W cCpc =K0S0ΔtmΔt m =（Δt 1 Δt 2）/ln（Δt 1/Δt 2）=（13560）/ln（135/60）= 改變后： Q ， =WhCph（T 1 T2 ）=700 W hCph =WcCpc（t 2， t1）=（t 2， 15）W cCpc =K0S0， Δtm ， ∴25/（t 2， 15）=50/70 ∴t 2， =50℃ Δt m， =（Δt 1 Δt 2， ）/ln（Δt 1/Δt 2， ）=∴Q/Q *= K0SΔtm / K 0S， Δtm ， = LΔtm / L ， Δtm ， =50/70 ∴ L ， ==9. 在逆流換熱器中，用初溫為 20℃的水將 （比熱容為 ?℃，密度為 850kg/m） ，由 80℃冷卻到 30℃。換熱器的列管直徑為 ，水走管方。水側和液體側的對流傳熱系數(shù)分別為 W/（m 2?℃）和 W/（m 2?℃） 。污垢熱阻忽略。若水的出口溫度不能高于 50℃，試求換熱器的傳熱面積。 解：熱流體：T 1=80℃ → T 2=30℃ 冷流體：t 2=50℃ ← t 1=20℃Δt 1=30℃ Δt 2=10℃∴Δt m =（Δt 1 Δt 2）/ln（Δt 1/Δt 2）=℃Q =WhCph（T 1 T2 ）=10179。50=又 Q= K0S0Δtm，其中 1/ K 0 = d0/α idi+1/α 0 解得 K0=10179。m2?℃/W ∴10179。 S 0=10179。 ∴S 0=179。水在直徑為 ф192mm 的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側對流傳熱系數(shù)為 3490 W/（m 2?℃） ，管外油側對流傳熱系數(shù)為 258 W/（m 2?℃） 。換熱器用一段時間后，管壁兩側均有污垢形成，水側污垢熱阻為 ?℃/W，油側污垢熱阻 ?℃/W。管壁導熱系數(shù) λ 為 45 W/（m?℃） ，試求：（1）基于管外表面的總傳熱系數(shù)；（2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分比。解：（1）1/K 0 =d0/α idi+1/α 0+Rsid0/di+Rs0+bd0/λd m =19/（349015）+19/15++（19）/（45）+1/258 ∴K 0 =208 m2?℃/W （2）產(chǎn)生污垢后增加的總熱阻： d0/α idi + Rs0=19/（349015）+= 產(chǎn)生污垢前的總熱阻： d0/α idi+1/α 0+ bd0/λd m=19/（349015）+（19）/（45）+1/258 = ∴增加的百分比為： 50m2的單程列管式換熱器中，用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流動。冷水的流量為33000kg/h，溫度由 20℃升至 38℃。溶液的溫度由 110℃降至 60℃。若換熱器清洗后，在兩流體的流量和進出口溫度不變的情況下，冷水出口溫度增至 45℃。試估算換熱器清洗前后傳熱面兩側的總污垢熱阻。假設（1）兩種情況下，流體物性可視為不變，水的比熱容可取 （kg?℃） ；（2）可按平壁處理，兩種工況下 α i和 α 0分別相同；（3）忽略管壁熱阻和熱損失。解：換洗前：熱流體：T 1=110℃ → T 2=60℃ 冷流體：t 2=38℃ ← t 1=20℃ Δt 1=72℃ Δt 2=40℃∴Δt m =（Δt 1 Δt 2）/ln（Δt 1/Δt 2）=℃Q= WhCph（T 1 T2 ）=50W hCph =WcCpc（t 2t1）=18W cCpc =K0S0Δtm = 0S0 代入數(shù)據(jù)計算得 K0=254 W/（m 2?℃）換洗后：：熱流體：T 1=110℃ → T 2=60℃ 冷流體：t 2=38℃ ← t 1=20℃Δt 1=72℃ Δt 2=40℃∴Δt m =（Δt 1 Δt 2）/ln（Δt 1/Δt 2）=℃Q= WhCph（T 1 T2 ）=（100T 2）W hCph =WcCpc（t 2t1）=25W cCpc =K0， S0Δtm ， ∴50/（100T 2）=18/25 →T 2=∴Δt m， =（Δt 1， Δt 2， ）/ln（Δt 1， /Δt 2， ）=35℃Q= =WcCpc（t 2t1）= K 0， S0Δtm ，代入數(shù)據(jù)計算得 K0， = W/（m 2?℃）∴總污垢熱阻為：1/ K 01/ K0， =1/2451/548. =103 m2?℃/W，用冷油冷卻熱油。油的比熱容均為 （kg?℃） ，熱油的流量為 3000kg/h，從 100℃冷卻到 25℃。冷油從 20℃加
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