上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_传热过程_传热_4

例题7 有一套换热器，长10m,管间用饱和水蒸汽加热 一定流量下且作湍流流动的空气由管内流过，温 度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，要 使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热 器的长度应该为多少？水蒸汽侧和管壁热阻可以 忽略不计

例题7 有一套换热器，长10m，管间用饱和水蒸汽加热。 一定流量下且作湍流流动的空气由管内流过，温 度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，要 使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热 器的长度应该为多少？水蒸汽侧和管壁热阻可以 忽略不计

例题7解答 =20.8=1.74a K'=1.74K Q=qm2Cp2(t2-)=KAAtm KA =2 9m2 KA A K 1 2× A =2 =1.15 K' 1.74

例题7解答 0.8       2 1.74 K K  1.74 2 2 2 1 ( ) Q q c t t KA t     m p m 2 2 2 m m q K A q KA      1 2 2 1.15 1.74 A K A K       

例题8 在一套管换热器中，117C的饱和水蒸汽在环隙间 冷凝，用来加热管内呈湍流流动(Re>104)的水 溶液(p=1050kgm3,c=4.1kJ/kg·C)。当 溶液流量为0.637m3h时，可从20C加热到102℃， 而当流量增加至1.2m3h时，只能从20℃加热到 97C。试求换热器的传热面积A和流量为1.2m3h 时的传热系数K。计算时可以忽略管壁热阻、污 垢热阻，并可当平壁处理。在上述两种情况下， 蒸汽冷凝传热系数均可取为8kW/(m·C)

例题8 在一套管换热器中，117oC的饱和水蒸汽在环隙间 冷凝，用来加热管内呈湍流流动（Re>104）的水 溶液（ ＝1050 kg/m3 ， cp =4.1 kJ/kg·oC）。当 溶液流量为0.637 m3 /h时，可从20oC加热到102oC， 而当流量增加至1.2 m3 /h时，只能从20oC加热到 97oC。试求换热器的传热面积A和流量为1.2 m3 /h 时的传热系数K。计算时可以忽略管壁热阻、污 垢热阻，并可当平壁处理。在上述两种情况下， 蒸汽冷凝传热系数均可取为8 kW/(m2·oC)

例题8解答 97-15 流量为0.637m3h时： △tm 97 =43.93C In 15 97-20 流量为1.2m3h时： △t' =48.77°C 97 In 20 K'A×48.77 1.2cm×(97-20) K' =1.59 Q KA×43.93 0.673cn×(102-20) K 1.2 =1.884 a' 0.8 =1.66 u 0.637 a u

例题8解答 流量为0.637m3 /h时： 97 15 43.93 97 ln 15 o m t C     流量为1.2m3 /h时： 97 20 48.77 97 ln 20 o m t C      48.77 1.2 (97 20) 43.93 0.673 (102 20) p p Q K A c Q KA c           1.59 K K   1.2 1.884 0.637 u u    0.8 1.66 u u            

例题8解答 1 K= 1,1 1,1 一十 K' do 8 =1.59 a K 1 1 1 a 00 1.660 .8 K'= 1 0.85kW1(m2.K) = a,=0.57kW/(m2.K) 1 1 1 1.66x 00 1.66×0.578 1.2 qmcp(t2-t) ×1050×4.1×(97-20) A= 3600 =2.67m K'Atm 0.85×48.77

例题8解答 0 1 1 1 i K     0 0 1 1 1 1 8 1.59 1 1 1 1 1.66 8 i i i i K K                2 0.57 / ( ) i    kW m K 2 0 1 1 0.85 /( ) 1 1 1 1 1.66 1.66 0.57 8 i K kW m K          2 1 2 1.2 1050 4.1 (97 20) ( ) 3600 2.67 0.85 48.77 m p m q c t t A m K t              