当前位置：文档之家 › 传热习题课1课件

传热习题课1课件

  • 格式：ppt
  • 大小：228.00 KB
  • 文档页数：19

下载文档原格式

  / 19

合集下载

化工原理传热习题课

化工原理传热习题课
K：不变。
Q
t2
t m
练习3： 无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热， 今若将单管程变成双管程，而其它操作参数不变， 试定性分析K、Q、T2、t2、tm的变化趋势。
t1 T2 T1 t2
答： u , h1 , K ，
T2 , t 2 , t m , Q
双管程列管式
套管式
K： K 不变 Q： Q 排除法
t2 h1、h2不变 T2： T2 t m t m
t2：
T1 T2
0
A
练习2： 在一列管式换热器中用饱和水蒸汽预热某有机溶液（无相 变），蒸汽走壳程，今若蒸汽压力变大，而其它操作参数 不变，试定性分析K、Q、t2、tm的变化趋势。
蒸汽温度 T
h2=3.5kW/m2K cp=4.187 kJ/kgK 216kg/h
Q 8.4 kJ s
油 216kg/h T1=150℃ cp=2.0 kJ/kgK， h1=1.5 kW/m2K
T 2=80℃ t1=20℃
t2 53.4C
K 0.894kW m 2 K (以外表面为基准)
tm，并
解：（1）Q w r 2100 2232 1302kw 凝 3600 Q 1302 Q wct W＝ ＝ ＝4.146kg/s ct 4.187 90－ 15 （ 2）
A实 85.4m
2
A需 A实
换热面积够用
四管程列管式
【例7-5】(P) 在一逆流换热器中将热气体从150℃冷却 至60℃，气体流经管内，冷却剂为水，温度从15℃升 至35℃，气侧给热系数为50W /(m2· ℃)，水侧给热系数 为5000W /(m2· ℃), 现工厂扩大生产能力，气体的流量 增加25%，冷却水的进口温度不变，忽略管壁和污垢 热阻，试求： ⑴ 冷却水的流量不变，气体的出口温度和冷却水 的出口温度； ⑵ 气体流量增加后，拟通过调节冷却水的流量以 使气体出口温度保持在60℃不变，调节后水的流量 和冷却水的出口温度。

四章传热ppt课件

四章传热ppt课件

才20成20/2/为28 最主要的传热方式。
9
三、工业换热器
1、混合式换热器
冷水
特点：是依靠热流体和冷流体直
接接触和混合过程实现的。
优点：传热速度快、效率高，设 备简单，是工业换热器的首选类 型。
典型设备：如凉水塔、喷洒式冷 却塔、混合式冷凝器
废蒸气
适用范围：无价值的蒸气冷凝，
热水
或其冷凝液不要求是纯粹的物料
r r1
t1
Q2L(t1t2) t1t2 t
lnr2
ln(r2 r1) R
• •
式中
R ln(r2 r1)
2 L
r1
2L
即为圆筒壁的导热热阻。
• 上式即为单层圆筒壁的导热速率方程式，该 式也可以改写成类似单层平壁的导热速率计 算式的形式。
2020/2/28
33
2、多层圆筒壁导热计算
t1 t2
b
2020/2/28
27
由傅立叶定律
Q A dt
dx
t2 dt Q
b
dx
t1
A 0
Q A(t1 t2 )
b
t1
Q
t2
b
Q(t1t2) b
Rt 导 导 热 热 推 热 动 阻 力
A
2020/2/28
28
2、多层平壁热传导
在稳定传热时，通过上述串联平壁的导热 速率都是相等的。即
Q(t1
t2) b1
(t2 t3) b2
(t3 t4) b3
Q
1A
2A
3A
b1 b2 b3
根据等比定律则有
Q (t1t4)

b 11 Ab 22Ab 33A

第五章 传热142页PPT

第五章 传热142页PPT

Q t1 t4 t4 t0
3
bi iA
i1
1 A
t1tLeabharlann t03 bii1
iA
1 A
总推动力 总热阻
牛顿冷Q 却 A 定 t4 律 t0：
《化工原理》电子教案/第五章
Q
t0
t4
11
四、一维圆筒壁稳态热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源） 特点：属一维导热，A常数， Q为常数， q常数
目录
第三节 对流传热
一、实验法求 二、各种情形下的经验式
（一）无相变 1、管内层流 2、管内湍流 3、管外强制对流 4、自然对流
（二）有相变 1、冷凝 2、沸腾
对流传热系数小结
的数量级
1
化工原理》电子教案/目录
目录
第四节 间壁式换热器的传热
一、换热器简介 二、间壁式换热器的传热过程分析 三、间壁式换热器的传热过程计算
0
r
bi i Ami
i1
教材更正：
b1 b2 b3
P141例5-4中每米管长的热损失计算式左边应
为Q，不应为Q/L，单位应为W，不应为W/m。
15
《化工原理》电子教案/第五章
四、一维圆筒壁稳态热传导
思考2： 气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在
层流流动的物质内部
机理： 气体---靠分子或原子的无规则若运动；
固体---金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动 液体---两种观点（见教材）
热量入
管内层流
❖对流传热
自 然 对 流 强 制 对 流
发 生 在流 体内 部 流体有宏观位移
牛顿冷 Q 却 A 定 t1t律 2 ：

第五章传热ppt课件

第五章传热ppt课件
第四章 传热
1
第一节 概述
一、传热在食品工程中的应用
（１）食品生产中一般必要的加热、冷却过程； （２）为延长食品贮藏时间而进行的杀菌或冷藏； （３）以除去食品中水分为目的的蒸发或结晶过程的加热或冷 却； （４）为食品完成一定生物化学变化而进行的蒸煮、焙烤等。
2
第一节 概述
二、传热的基本方式
热的传递是由于系统内或物体内温度不同而引起的，根据 传热机理不同，传热的基本方式有三种：
7
一维温度场：若温度场中温度只沿着一个坐标方向变化。
一维温度场的温度分布表达式为：
t = f (x,τ)
(4-1a)
➢不稳定温度场：温度场内如果各点温度随时间而改变。
➢稳定温度场：若温度不随时间而改变。
➢等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面。
等温面的特点： （1）等温面不能相交； （2）沿等温面无热量传递。
24
2 多层圆筒壁的稳定热传导
对稳定导热过程，单位时间内由多层壁所传导的 热量，亦即经过各单层壁所传导的热量。
如图所示：以三层圆筒壁为例。
➢假定各层壁厚分别为b1= r2-
r1，b2=r3- r2，b3=r4- r3；
➢各 层 材 料 的 导 热 系 数 λ1，
λ2，λ3皆视为常数；
➢层与层之间接触良好，相互
3、热辐射
因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。
➢所有物体都能将热以电磁波的形式发射出去，而不需要任何
介质。
➢任何物体只要在绝对零度以上都能发射辐射能，但是只有在
物体温度较高的时候，热辐射才能成为主要的传热形式。
实际上，上述三种传热方式很少单独出现，而往往是相互
伴随着出现的。

传热习题课1

传热习题课1

传热习题课⒈有一列管换热器，装有Φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。

要求将质量流量8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热至85℃，选用108℃的饱和水蒸气于壳程作加热介质。

若水蒸气的冷凝传热系数为10000W/(m2·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。

试求：①空气侧的对流传热系数；②换热器的总传热系数（以管外表面为基准）；③通过计算说明该换热器能否满足要求？④管壁的温度。

⒉换热器1，由38根Φ25×2.5mm、长4m的无缝钢管组成。

110℃的饱和水蒸汽走壳程，用于加热流量为8kg/s、初温为25℃的甲苯，可使甲苯的出口温度高于70℃，满足工艺要求，此时甲苯侧的对流传热系数为1100W/(m2·K），蒸汽的冷凝对流传热系数为104 W/(m2·K）。

现因生产需要，甲苯的处理量增加60%。

试求：①此时甲苯的出口温度为多少？②仓库中另有换热器2，它由38根Φ25×2.5mm、长3m的无缝钢管组成，拟将其与换热器1并联使用，如图所示，且甲苯流量均匀分配（m c1=m c2)，则甲苯的出口温度为多少？③若m c1：m c2 = 2：1，结果又如何？已知甲苯的流动均在完全湍流区，C p=1840J/(kg·K)。

且污垢热阻、管壁热阻可忽略。

⒊每小时500kg的常压苯蒸汽，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30℃，冷却介质为20℃的冷水，冷却水的出口温度不超过45℃，冷、热流体呈逆流流动。

已知苯蒸汽的冷凝温度为80℃，汽化潜热为390kJ/kg，平均比热容为1.86kJ/(kg·K)，并估算出冷凝段的总传热系数为500W/(m2·K)，冷却段的总传热系数为100W/(m2·K)，忽略热损失。

试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少？若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少？。

四章节传热-PPT精选文档

四章节传热-PPT精选文档

Q0bdxAtt12dt
dx

Q b A(t1 t2)
平壁间的热传导公式
Q t1 t2 b

t R

推动力 阻力
RbA,导热热 ,C/W 阻
x
A
热流(密 热度 通 )q 量 Qt1t2 Ab

4-2-3 单层平壁的稳态热传导
二 多层平壁的稳态热传导 t1
t2 t3
r 1
1 r 1
2 r 2
3 r 3
Q
2l(t1t4)
1lnr2 1lnr3 1lnr4
1 r1 2 r2 3 r3
说明 Q1=Q2=Q3=Q4 Q=2πr1Lq1= 2πr2Lq2= 2πr3Lq3 r1q1=r2q2=r3q3 q1>q2 >q3
4-2-4 圆筒壁的稳态热传导
二 多层圆筒壁的热传导
λ3
b1=r2-r1， b2=r3-r2， b3=r4-r3
Q
t1t2t3 b1 b2 b3
t1t4 R 1R 2R 3
1A m 1 2A m 2 3A m 3
λ2 λ1
Q 1 2 l l1 ( t r n 1 2 t2 ) 2 1 l( t l1 r n 2 t2 ) Q 2 2 1 l( t l2 r n 3 t3 ) Q 3 2 1 l( t l3 r n 4 t4 )
Qt1
t2 b

Am(t1 t2)
r2 r1
Am
2l(t1 t2 ) ln r2 r1
Am

2l
r2 r1 ln r2
2rml
rm为圆筒的平均半径 r m

r2 r1 ln r2

《传热学》习题课(对流换热部分) PPT

《传热学》习题课（对流换热部分）
第五章 对流换热—复习题

1. 试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在对流换热情况下，在固体附近存在一 薄流体层，在该层中流体温度沿垂直壁面方 向从壁面处的温度等于壁温，急剧变化到流 体主流温度，而在流体主流区的温度变化率 可视为零。
第五章 对流换热—复习题

x
y
c p y
程的重要特点是：没有项
2t x 2
。
第五章 对流换热—复习题

3. 式（5-4）与导热问题和第三类边界条件式 （2-17）有什么区别？ 答：式（5-4） 为： t
y w
h
t
t y
y 0
ht w t f
，式（2-17） 。两者的区别是：两式中的导热

查附录8和10，25℃时：
15.06 16 空气： 15.53106 m 2 / s 2 1.006 0.805 水： 0.9055106 m 2 / s 2 410.9 216.5 14号润滑油： 313.7 106 m 2 / s 2 Re c 500000 lc 500000 u 1 空气时： lc 500000 15.53106 7.765m; 水时： lc 500000 0.9055106 0.4775m 14号润滑油时： lc 500000 313.7 106 156.85m
第五章 对流换热—习题
5-23．对置于气流中的一块很粗糙的表面进
行传热试验，测得如下的局部换热特征性的 1 0.9 结果： Nu x 0.04 Re x Pr 3 其中特征长度x为计算点离开平板前缘的距离。 试计算当气流温度t∞=27℃、流速u∞=50m/s 时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温 度tw=73℃。 解：由比拟理论，湍流时：

习题课 - 传热

23
290.0 103 68.0m 2 739.6 5.77
tm，逆
t1 t2 t t 1 2 5.77C T t2 t1 ln ln T t1 t2
2
d内
Re 2
0.8
0.4
A实 85.4m 2
A需 A实
换热面积够用
24
22
习题课--------操作型分析
950 Q m1 r 1099 290.0kW 3600
u2
ms 2 17.37 0.818m / s 1 2 N 1 272 994 0.022 2 d内 4 4 4 m
994 0.818 0.02 21916.2 104 74.2 105
──黑度 A──黑体面积 C0──黑体辐射系数
四、间壁两侧流体的热交换
1、总传热速率方程式
3、总传热系数K
4、热量衡算式
Q KAt m
2、平均温度差 对于逆流和并流：
t m 1 KA
以外表面为基准时：
d 1 1 1 d1 b d1 R1 R2 1 K1 1 d2 2 d2 dm
16
28、两流体在一套管换热器中换热,热流体温度由90℃降至60℃, 冷流体温度由20℃升至50℃。若逆流操作,tm＝ D 。 A 70℃ B 30℃ C 10℃ D 40℃ 46、有一套管换热器，环隙中有119.6℃的蒸气冷凝，管内的空 气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近（ D ）。 A 20℃； B 50℃； C 77.3℃； D 119.6℃。 50、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说 法哪一个是错误的（ B ）。 A 逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的Δtm；B 采用逆 流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量； C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数 φΔ t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度。

《第四章传热》PPT课件

gradt dt dx
2. 傅立叶定律 傅立叶定律是热传导的基本定律，它表示热传导的速率与温度 梯度和垂直于热流方向的导热面积成正比。
Q S t 或：q t
n
n
热传导中，Q S，Q t n
Q——传热速率，W；
λ——导热系数，W/（m·K） 或W/（m·℃）；
S——导热面积，垂直于热流方向的截面积，m2；
946℃。试求：
(1)单位面积的热损失；(2)保温砖与建筑砖之间界面的温度；
(3)建筑砖外侧温度。
解 t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。
（1）热损失q
q=
Q A
1
b1
t1
t2
1.06 0.15
(1000-946)
=381.6W/m2
(2) 保温砖与建筑砖的界面温度t3 由于是稳态热传导，所以 q1=q2=q3=q
典型换热设备： 间壁式换热器（冷、热流体间的换热设备） 例：列管式换热器 3、本章研究的主要问题 1）三种传热机理（传热速率计算） 2）换热器计算 3）换热设备简介
4.1.1传热的基本方式
根据传热机理不同，传热的基本方式有三种： 热传导、热对流和热辐射。
1．热传导 热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依靠原子、 分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引 起的热量传递。
t t'∞
t∞
u
tw-t=
t' t
tw
图4-13 流体流过平壁被加热时的温度边界
2、热边界层的厚度
tw t 0.99(tw t )
3、热边界层内（近壁处） 认为：集中全部的温差和热阻
dt 0 dy
热边界层外（流体主体）

传热习题ppt课件


2、水银、水、软木的导热系数分别是λ1、λ2、λ3，其大 小顺序为
①λ1＞λ2＞λ3；
②λ1＜λ2＜λ3；
③λ1＞λ3＞λ2；
④λ3＞λ1＞λ2
17
3、多层平壁稳定热传导，各层的温度降与各相应层的热阻 ①成正比；②成反比；③没关系；④不确定
qq
t1 t3
t1 t3
/
t1 t3
q
b1
1
b2 2
b1
1
b2
2
b1
1
b2 2
所以
q q t3 t34 0 5 1 1 30 .4 2 5 q t1 t3 8 0 0 1 1 3
14
2、耐火材料和建筑材料的导热系数。
q 3 (t3 t4 ) 0 .2 (4 0 5 7 7 ) 1 3 1 2 W /m 2
L110 r
177
Q
L
lnr
310
110
20.52t
9104 2
177
t2 40
Q 531.7
L
ln
r 310 1传热
1、关于传热与温度的讨论中正确的是 ①绝热物系温度不发生变化； ②恒温物体与外界（环境）无热能交换； ③温度变化物体的焓值一定改变； ④物体的焓值改变，其温度一定发生了变化。
原来两种材料的导热系数各为多少？
12
解：设t1为炉内壁温，t3为原炉外壁温， t´3为包石棉后炉外 壁温，λ1、 λ2分别为耐火材料和建筑材料的导热系数。
1、热损失减少的百分数 包石棉前的热损失
q t1 t3 b1 b2 1 2
包石棉后的热损失
q t1 t 3 b1 b2
1 2
13
因此
b 3
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2 用133℃ 的饱和水蒸汽将20℃的液体在管壳式换热器内 预热至80℃，液体走管程，流速为0.4m/s，管尺寸 φ25×2.5，换热管根数为100根。设水蒸汽冷凝的对流 给热系数为104 W/(m2•℃)，液体侧污垢热阻为8×10-4 m2•℃/W，蒸汽侧的污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。 已知液体的密度、比热容、粘度、导热系数分别为800 kg/ m3、2.25 kJ/（kg•℃）、0.30 mPa•s、0.40 W/(m•℃)。计算： ⑴ 液体侧的对流给热系数； ⑵ 基于传热管外表面的传热系数； ⑶ 换热管的长度； ⑷ 设操作1年后，由于水垢积累，换热能力降低，出 口水温只能升至70℃，求此时基于传热管外表面的传 热系数。
计算依据： 1）热衡算方程及总传热方程； 2）K值关系式； 3）α的关联式。
填空与单项选择 1、由A、B两层材料组成的圆筒壁热传导问题，材料A 的导热系数为材料B的10倍，两层厚度相同。为使保温 效果好， B 放在内层， B 中的温度差大，通过A的热流 量 = 通过B的热流量，通过A的热流密度 ＜ 通过B的 热流密度。 2、在蒸汽—空气间壁换热过程中，下列方案中的哪一 种对强化传热无效： B 。 A 增加空气流速 B 增加蒸汽流速 C 增加蒸汽压力 D 在空气一侧管壁上加装翅片。 3、饱和蒸汽的冷凝按照冷凝液的存在方式分为 和核状、膜状 两种，对流给热效果好的是 核状 方式。 4、管壳式换热器中，壳程加装折流挡板的作用是 。 5、板式换热器的优点体现在 ，缺点为 。
6、为了减少室外设备的热损失，保温层外包的一层金 属皮应该 B A. 表面光滑，色泽较深 B. 表面光滑，色泽较浅 C. 表面粗糙，色泽较深 D. 表面粗糙，色泽较浅 7、用饱和水蒸气在套管式换热器中加热冷空气，增加 冷空气的流量，冷空气出口温度 C 。 A.上升 B. 不变 C. 下降 D. 不确定 8、在一列管式换热器中用水冷却某有机溶液。、进口温度 不变），采取的措施有 增加冷却水量、降 低 冷却水进 口温度 。 9、套管式换热器中，用管间饱和蒸汽加热管内空气， 则套管换热器内壁温度 B 。 A 接近空气主体温度 B 接近饱和蒸汽温度 C 接 近空气与饱和蒸汽的对数平均温度。
3、 解：（1 ）由qm ,c C p ,c ( t2 t1 ) K o Ao tm 这里，qm ,c 20000 / 3600 5.556 kg / s C p ,c 3400J / ( kg oC ) t2 t1 85 30 55 oC K o 500W / ( m 2 oC ) 85 30 tm 58.23 oC 120 30 ln 120 85 qm ,c C p ,c ( t2 t1 ) 5.556 3400 55 则Ao 35.69m 2 K o tm 500 58.23 于是n Ao 35.69 151.55 d o l 3.14 0.025 3
于是，Q=10.084 2.251 10 3 ( 80 20 ) 538.1 79.3 Ao Ao 31.92m 2 L= Ao 31.92 4.07m nd o 100 3.14 0.025
⑷ Q=q mc c pc ( t2 t1 ) K o Ao tm t1 ) K o Ao tm Q=q mc c pc ( t2 两式相比， t1 ) K o tm ( t2 ( t2 t1 ) K o tm T t1 ln t ( t t ) T t m 2 1 2 K o Ko Ko T t ( t2 t1 ) tm 1 ln T t2 133 20 ln 133 70 538.1=415.3W m 2 ℃-1 133 20 ln 133 80
10、在换热器设计中，用冷水冷却一热流体，冷水 的进口温度可根据 当地环境温度 确定，而其出 口温度可根据 经济核算 来确定。 11、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用， 在气、液流量及进口温度一定时，两流体逆流流动， 为使气体温度降到最低，宜采取的流程为 A 。 A 气体走管内，换热器串联使用 B 气体走管内， 换热器并联使用 C 气体走管外，换热器串联使用 D 气体走管外， 换热器并联使用 12、随着温度增加，导热系数变化趋势是， 空气 上升 ，水 上升 ，丙酮 下降 。 13、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现热 阻增大许多，可能的原因有 管壁结垢、不凝气 。
3、在一列管式换热器中用饱和蒸汽加热液体，加热管为 φ25mm×2.5mm，管长为3m。壳程走蒸汽，管程走液 体，蒸汽温度为120℃。当液体的质量流量为20000 Kg/h时其进出口温度为30℃，85℃，液体比热容3.4 kJ/kg ℃。基于传热外表面的传热系数K=500W/( m2· ℃ )。 求: ⑴ 换热管的根数； ⑵ 现将换热器的管数变为80根，而蒸汽温度、液体进口 温度及换热器管长不变,问液体的出口温度变为多少? 计算中认为过程无热损失，忽略污垢热阻、管壁热 阻、蒸汽冷凝侧热阻，液体在管内为强制湍流流动。
2、 解：（1） i =0.023 d i u 0.8 c p 0.4 ( ) ( ) di
0.4 0.02 0.4 800 0.8 2.25 10 3 0.3 10 -3 0.4 =0.023 ( ) ( ) 0.02 0.3 10 -3 0.4 =1648 W m 2 ℃ d 1 1 do 1 ⑵ 由题意， Rsi o + K o i di di o 1 25 25 1 8 10 -4 + 4 1648 20 20 10 =18.585 10 -4 = 于是，K =538.1W m 2 ℃-1 ⑶ Q=q mc c pc ( t2 t1 ) K o Ao tm 这里，q mc n 0.785d i2u 100 0.785 0.02 2 0.4 800 10.048kg s 1 tm = t2 t1 80 20 79.3℃ T t1 133 20 ln ln 133 80 T t2