传热过程分析与换热器的热计算(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)
- 格式：docx
- 大小：33.20 KB
- 文档页数：2
第10章 传热过程分析与换热器的热计算 课堂讲解
课后作业
【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ，壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。
已知管外
冷凝侧的平均传热系数
)/(700520K m W h ⋅=，管内水侧平均的表面传热系数)/(30042K m W h i ⋅=。
试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数
(1) 管子内外表面均是洁净的
(2) 管内为海水，流速大于1m/s ，结水垢，平均温度小于50℃，蒸汽侧有油。
【解】
【10-13】一台1-2型壳管式换热用来冷却11号润滑油。
冷却水在管内流动，C t C t ︒="︒='502022，，流量为3kg/s ；热油入口温度为600C ，)/(3502K m W k ⋅=。
试计算：
(1) 油的流量；
(2) 所传递的热量；
(3) 所需的传热面积。
【10-17】在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度100,=t ℃出口温度为
80,,=t ℃；管外流过冷水，进口温度20,2=t ℃，出口温度70,,2=t ℃；总换热量KW 350=Φ，
共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的管子。
管壁导热系数()k m w */40=λ，管外流体的表面传热系数()k m w h */15000=，管内流体为一个流程。
假设管子内、外表面都是洁净的。
试确定所需的管子长度。
【解】计算管内平均换热系数。
()908010021=+=f t ℃ ()()95.1Pr ,*/68.0,*/109.3146==⨯=-k m w s m Kg u λ ()()()28.4330/60ln 701002080=---=∆m t ℃，
,38.8,2dL n A m A π== 本题中冷热流体总温差为43.3℃，管外冷流体侧占68﹪，管内侧约占32﹪，故不必考虑温差的修正。
【10-22】欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=︒='=︒='。
取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =⋅=，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。
【10-27】一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行：360,1=t ℃，300,,
1=t ℃，
30,2=t ℃，200,,2=t ℃ ，11c q m =2500W/K ，K=800()
k m W ⋅2。
运行一年后发现，在11c q m 、22c q m 、及,1t 、,
2t 保持不变的情形下，冷流体只能被加热到162℃，而热流体的出口温度则高于300℃。
试确定此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。
【解】不结垢时，
()2.210160/270ln 160270=-=∆m t ℃， ()2892.02.2108003003602500m t k A m =⨯-⨯=∆Φ=
K W c q c q m m /4.882170602500302003003601122==--=.
结垢后，()W t c q m 116471301624.882222=-⨯==Φδ。
又()4.31330162833.21360,833.24.882255036030162,,,,1,,1,1,2,,22211=--===--=--=t t t t t t c q c q m m ℃
()2.283198/4.283ln 1984.283=-=∆m t ℃，()k m W k ⋅=⨯=2*2.5482.238892.0116471，
()k m W R R k k ⋅⨯-⨯=-=∴=---241,,1025.110182480012.5481,11。
【10-32】已知：一球状物体中，λ为绝缘材料的导热系数，h 为球外表面的表面传热系数，假定为常数。
求证：球状物体的临界表面绝缘半径为h r λ2=。
【证明】设周围介质的温度为t ∞，则通过空心球壁的传热量为
r i 为球状物体的一内半径，该处的壁温为t i ；r 是外半径，此处视为变量。
达到临界半径时，满足条件
即
由此得
于是得球状物体的临界表面绝缘半径为
【10-43】一块表面积为A 的平板埋于绝热材料中（如附图所示）。
初始时与温度为T ∞的气流处于平衡状态，后突然受到投入辐射G 的作用。
平板对G 的吸收比为α1，自身辐射的发射率为ε，平板的热容量为mc 。
此时对流换热的表面传热系数为h 。
试按集总参数法导出平板温度随时间变化的关系式，及当平板又一次处于稳态工况时的温度值。
取G =3000W/m 2，α1=0.8，ε=0.9，T ∞=300K ，mc =20400J/K ，h =50W/(m 2.K)。
【解】热平衡关系式
再次处于稳态时
解得 T =343K 。
