(2.5)--第06章6.5.4换热器的操作型计算(1).ppt

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1、6.6.4换热器操作型计算（1）操作型两类命题（A已定）已知待求第一类qm1cp1,T1,t1,qm2,cp2T2，t2第二类qm1cp1，T1，t1，T2qm2，t2（2）基本思路与方法试差法传热计算三个基本方程热量衡算：传热速率：热阻：试差法：试差原因：tm计算式非线性第一类命题：已知：，T1，t1，逆流qm1，qm2均已知，所以1，2，K都可计算试差步骤：设T2由(1)t2计由(2)A计校验A已知已知：qm1cp1,T1,t1,T2第二类命题：求：qm2,t2由于K=f（qm2），使问题更复杂。试差步骤：由(3)K计第二类命题只能试差。设qm2由(1)t2计A计校核A已知（3）第一类命题

2、精确解消元法：以逆流，无相变为例对第一类命题已知qm1cp1，qm2cp2由热量衡算式得因而便可联立速率式衡算式求得冷、热流体的进、出口温度（4）传热过程的调节可供调节的因素设备结构一般不用；流体流向也不常用；T1，t1如是无相变的也不常用，有相变的常用；qm1，qm2无相变的常用，有相变的不能用。调节结果1)流量改变设原工况：如图新工况：使qm1,T1，t1不变，设备结构不变，仅使qm2上升，问：T2，t2，tm，K，Q如何变化？T1t1t2T2t2tTT1t1t2T2t2tT假定热流体的出口温度T2保持不变但由速率方程，不变即Q无法维持不变，上述假设T2=T2不成立。同理t2=t2也不成立

3、；唯有T2，t2,Q。此时，当K1时，K不变；当K2时，K明显上升T1t1t2T2t2T2t2此时，传热推动力略有下降，但热阻下降效果更明显，使的比值更大。所以在工程传热中，应设法增大小的一侧的流量。2)调节的限度当原工况T2-t10时,tmT2-t1;此时，增加qm2，t2将明显，但T2将受到平衡影响而几乎维持不变，Q=Q当原工况(qmCp)2/(qmCp)1增加qm2,t1t2;结论：（1）增加流体流量，热流量Q必然有不同程度的提高，但其增加幅度必小于流量的增加幅度，即：T2t1（2）由知：当增加小的这一侧流体流量，K明显增加，热阻明显下降，而推动力则有可能下降，但传热速率上升幅度较大；当

4、增加大的这一侧流体流量，K近似不变，而推动力必然上升，传热速率也上升。（3）当某侧流体进、出口温度相近时：(t1t2,T1T2)增加该侧流体流量，热流量不再有明显增加。当某侧流体出口温度与另一侧流体温度相近时,受平衡约束，传热速率也不会随该侧流体流量增加而上升。例有一套管换热器，内管为542，用饱和温度为120水蒸气加热流量为4000kg/h的某有机溶剂，已知有机溶剂的进、出口温度分别为30和60。有机溶剂和水蒸气的对流給热系数分别为500W/m2K和10000W/m2K，管内壁的污垢热阻为0.0004m2K/W，蒸汽的汽化潜热为2204kJ/kg。已知定性温度下有机溶剂的比热容为1.9KJ/

5、kg.K。忽略管壁热阻、管外壁的污垢热阻和热损失。试求：（1）饱和水蒸气的消耗量（kg/h）；（2）套管的长度；（3）现由于蒸汽压力降低，饱和水蒸气温度降为100，则有机溶剂的出口温度为多少？（假定有机溶剂的物性和蒸汽的对流给热系数不变）（1）饱和水蒸气的消耗量热量衡算式（2）套管的长度(3)【例】在逆流操作的列管换热器中,把氢氧化钠溶液从70冷却到35,氢氧化钠走管内,流量为1.11kg/s,比热为3770J/kg.K,氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m2.K现用15的水作为冷却剂,水走管外,流量为1.67kg/s,比热为4180J/kg.K,管壁对水的传热系数为1000W/m2.K

6、,(管壁热阻及垢阻略计),忽略热损失(可近似按平壁处理)试求：A)冷却剂出口温度及所需传热面积;B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变,而两流体的流量都增大一倍,则流量增大后的冷、热流体的出口温度变为多大?(假设两流体均为湍流,其物理性质不变)。(1)计算热负荷忽略热损失,则即解得t2=36对数平均推动力因为是薄壁,按平壁近似计算传热系数K换热器面积：(2)本题属于第一类操作性计算，采用消元法联立求解(1)(2)解得t2=37.3T2=34.6【例】某气体冷却器总传热面积为20m2,用以将流量为1.4kg/s的某种气体从50冷却到35。使用的冷却水初温为25,与气体作逆流流动。换热器的总传热系数约为230W/(m2),气体的平均比热容为1.0kJ/(kg)。试求冷却水用量及出口水温。解：换热器在定态操作时,必同时满足热量衡算式及传热基本方程式将已知数据代入以上两式得（a）（b）试差求解式(b),可得出口水温t2=48.4。然后由式(a)求得qm2=0.215kg/s。