题目
污垢和流量对传热的影响 有一套管换热器,某流体走环隙,水走管内,逆流换热;工艺上要求将流量为 810kg/h的此流体从120 C冷却到70 C,其比热容为 Cp1=3.36kJ/(kg.K),它对管壁的传热膜系数=2326W/(m 2.K),并可视为不变。已知内管为 57X 3.5mm钢管,水的初温为 20 C,此换热器刚投入使用时很清洁,当流体出口温度为 70 C,测得水出口温度为 50 C,管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)。试问:(1) 由于冷却水的水质问题,管内壁结垢,使用一年后致使水的出口温度降为 45 C, 求内壁的污垢系数。 (管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计,管内外传热膜系数可视为不变)(2)经过技术改造,水质处理设备的故障被排除,且换热器内的水垢被清除,如果水 的流量增加了 73.2%,问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几?(3)同问题2清垢后水的流量增加了 73.2%,如采用原来的换热器,则水和热流体的 出口温度是否变化;如变化的话,计算它们的出口温度分别为多少?
污垢和流量对传热的影响 有一套管换热器,某流体走环隙,水走管内,逆流换热;工艺上要求将流量为 810kg/h的此流体从120 C冷却到70 C,其比热容为 Cp1=3.36kJ/(kg.K),它对管壁的传热膜系数=2326W/(m 2.K),并可视为不变。已知内管为 57X 3.5mm钢管,水的初温为 20 C,此换热器刚投入使用时很清洁,当流体出口温度为 70 C,测得水出口温度为 50 C,管壁对水的传热膜系数=873W/(m 2.K)。试问:(1) 由于冷却水的水质问题,管内壁结垢,使用一年后致使水的出口温度降为 45 C, 求内壁的污垢系数。 (管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计,管内外传热膜系数可视为不变)(2)经过技术改造,水质处理设备的故障被排除,且换热器内的水垢被清除,如果水 的流量增加了 73.2%,问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几?(3)同问题2清垢后水的流量增加了 73.2%,如采用原来的换热器,则水和热流体的 出口温度是否变化;如变化的话,计算它们的出口温度分别为多少?
题目解答
答案
解:(1)解题思路:换热器使用一年后,由于水结垢,使热阻增大,总传热系数下降,单 位时间内通过传热面的热量减少, 使冷却水的出口温度从 50 C下降到45 C;由于冷却水的用量不变,根据冷热流体的热量衡算式(在无热损失的情况下,冷流体吸收的热量等于热流 体放出的热量),所以热流体在流量不变的情况下,其出口温度上升。原工况(结垢前):Q GiCpi(Ti T2) G2Cp2(t2 ti)