题目
一单程列管换热器,传热面积为4m2,由Φ25×2.5mm的管子组成。用初温为25℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内,油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1200Kg/h和1400Kg/h,其比热容分别为4.18KJ/(Kg·℃);和2.0 KJ/(Kg·℃);水侧和油侧的对流传热系数分别为1800W/(m2·℃)和200W/(m2·℃)。两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻,忽略热损失。试校核该换热器是否合适?(10分)
一单程列管换热器,传热面积为4m2,由Φ25×2.5mm的管子组成。用初温为25℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内,油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1200Kg/h和1400Kg/h,其比热容分别为4.18KJ/(Kg·℃);和2.0 KJ/(Kg·℃);水侧和油侧的对流传热系数分别为1800W/(m2·℃)和200W/(m2·℃)。两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻,忽略热损失。试校核该换热器是否合适?(10分)
题目解答
答案
解:忽略热损失传热速率Q=Q热=Q冷=1400×2×(200-100)=280000KJ/h=77.78KW水出口温度t2 为 1400×2×(200-100)=1200×4.18×(t22、∴ t2=80.82℃平均传热温度差 Δt1=200-80.82=119.18 Δt2=100-25=75Δt1/Δt2=119.18/75=1.6﹤2 Δtm=119.18+75/2=97.09传热系数K=1/(d/αidi+1/α)=1/(25/1800×20+1/200)=175.61W/m2℃传热面积A=Q/ KΔtm=77.78×103/175.61×97.09=4.56m2A﹥A 故该换热器不合适
解析
步骤 1：计算传热速率
根据传热速率的定义，传热速率Q等于热流体和冷流体的热负荷。由于忽略热损失，传热速率Q等于水和机油的热负荷。
步骤 2：计算水的出口温度
根据传热速率Q和水的热负荷，可以计算出水的出口温度。
步骤 3：计算平均传热温度差
根据水和机油的进出口温度，可以计算出平均传热温度差。
步骤 4：计算传热系数
根据传热系数的定义，可以计算出传热系数K。
步骤 5：计算传热面积
根据传热速率Q、传热系数K和平均传热温度差，可以计算出传热面积A。
步骤 6：比较传热面积
将计算出的传热面积A与换热器的传热面积进行比较，判断换热器是否合适。
根据传热速率的定义，传热速率Q等于热流体和冷流体的热负荷。由于忽略热损失，传热速率Q等于水和机油的热负荷。
步骤 2：计算水的出口温度
根据传热速率Q和水的热负荷，可以计算出水的出口温度。
步骤 3：计算平均传热温度差
根据水和机油的进出口温度，可以计算出平均传热温度差。
步骤 4：计算传热系数
根据传热系数的定义，可以计算出传热系数K。
步骤 5：计算传热面积
根据传热速率Q、传热系数K和平均传热温度差，可以计算出传热面积A。
步骤 6：比较传热面积
将计算出的传热面积A与换热器的传热面积进行比较，判断换热器是否合适。