题目
5-16 用192kPa(表)的饱和水蒸气将20℃的水预热至80℃,水在列管式换热器的管程-|||-以 .6mcdot (s)^-1 的流速流过,管尺寸为 times 2.5mm 设水侧污垢热阻为 times (10)^-4(m)^2cdot kcdot w-1,-|||-蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,水蒸气冷凝 _(1)=(10)^4Wcdot (m)^-2cdot (k)^-1, 试求:-|||-(1)此换热器的传热系数;(2)若运行1年后,由于水垢积累,换热能力降低,出口水温只-|||-能升至70℃,试求此时的传热系数及水侧的污垢热阻(水蒸气侧的给热系数可认为不变)。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算水的雷诺数和普朗特数
根据给定的条件，水的流速为 $0.6m\cdot {s}^{-1}$，管径为 $25mm$，水的密度为 $988.1kg\cdot {m}^{-3}$，水的动力粘度为 $0.549\times {10}^{-3}Pa\cdot s$。计算雷诺数 ${R}_{e}$ 和普朗特数 ${P}_{r}$。
步骤 2：计算水侧的对流传热系数
根据雷诺数和普朗特数，使用公式 ${a}_{1}=0.023\times {R}_{e}^{0.8}\times {P}_{r}^{0.4}$ 计算水侧的对流传热系数 ${a}_{1}$。
步骤 3：计算换热器的传热系数
根据水侧的对流传热系数 ${a}_{1}$ 和水侧的污垢热阻 ${R}_{s}$，使用公式 ${K}_{2}=\dfrac {1}{\dfrac {1}{{a}_{1}}+{R}_{s}}$ 计算换热器的传热系数 ${K}_{2}$。
步骤 4：计算运行一年后的传热系数
根据运行一年后的出口水温，计算新的平均温差 $\Delta {t}_{m}^{1}$，并使用传热方程 $Q'={K}_{2}^{1}A\Delta {t}_{m}^{1}$ 计算新的传热系数 ${K}_{2}^{1}$。
步骤 5：计算运行一年后的水侧污垢热阻
根据新的传热系数 ${K}_{2}^{1}$，使用公式 $\dfrac {1}{{K}_{2}^{1}}=(\dfrac {1}{{\alpha }_{1}}+{R}_{{S}_{1}})\dfrac {{d}_{2}}{{d}_{1}}+\dfrac {1}{{a}_{2}}$ 计算运行一年后的水侧污垢热阻 ${R}_{{S}_{1}}$。
根据给定的条件，水的流速为 $0.6m\cdot {s}^{-1}$，管径为 $25mm$，水的密度为 $988.1kg\cdot {m}^{-3}$，水的动力粘度为 $0.549\times {10}^{-3}Pa\cdot s$。计算雷诺数 ${R}_{e}$ 和普朗特数 ${P}_{r}$。
步骤 2：计算水侧的对流传热系数
根据雷诺数和普朗特数，使用公式 ${a}_{1}=0.023\times {R}_{e}^{0.8}\times {P}_{r}^{0.4}$ 计算水侧的对流传热系数 ${a}_{1}$。
步骤 3：计算换热器的传热系数
根据水侧的对流传热系数 ${a}_{1}$ 和水侧的污垢热阻 ${R}_{s}$，使用公式 ${K}_{2}=\dfrac {1}{\dfrac {1}{{a}_{1}}+{R}_{s}}$ 计算换热器的传热系数 ${K}_{2}$。
步骤 4：计算运行一年后的传热系数
根据运行一年后的出口水温，计算新的平均温差 $\Delta {t}_{m}^{1}$，并使用传热方程 $Q'={K}_{2}^{1}A\Delta {t}_{m}^{1}$ 计算新的传热系数 ${K}_{2}^{1}$。
步骤 5：计算运行一年后的水侧污垢热阻
根据新的传热系数 ${K}_{2}^{1}$，使用公式 $\dfrac {1}{{K}_{2}^{1}}=(\dfrac {1}{{\alpha }_{1}}+{R}_{{S}_{1}})\dfrac {{d}_{2}}{{d}_{1}}+\dfrac {1}{{a}_{2}}$ 计算运行一年后的水侧污垢热阻 ${R}_{{S}_{1}}$。