题目
某壳管式换热器,壳侧热流体的进、出口温度分别为300℃和150℃,管侧冷流体的进、出口温度分别为35℃和85℃。求该换热器分别为逆流式换热器、顺流式换热器、叉流式换热器(两种流体均非混合)时的平均传热温差。
某壳管式换热器,壳侧热流体的进、出口温度分别为300℃和150℃,管侧冷流体的进、出口温度分别为35℃和85℃。求该换热器分别为逆流式换热器、顺流式换热器、叉流式换热器(两种流体均非混合)时的平均传热温差。
题目解答
答案
逆流时:Δtm=159.8℃;顺流时:Δtm=142.3℃;叉流时:Δtm=155℃
解析
步骤 1:逆流式换热器的平均传热温差
逆流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处最大和最小。平均传热温差可以通过对数平均温差(LMTD)公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
其中,\(\Delta t_1\) 是入口处的温差,\(\Delta t_2\) 是出口处的温差。
步骤 2:顺流式换热器的平均传热温差
顺流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处最小和最大。同样使用对数平均温差(LMTD)公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
步骤 3:叉流式换热器的平均传热温差
叉流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处变化,但不是单调的。叉流式换热器的平均传热温差可以通过近似公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 + \Delta t_2}{2} \]
逆流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处最大和最小。平均传热温差可以通过对数平均温差(LMTD)公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
其中,\(\Delta t_1\) 是入口处的温差,\(\Delta t_2\) 是出口处的温差。
步骤 2:顺流式换热器的平均传热温差
顺流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处最小和最大。同样使用对数平均温差(LMTD)公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
步骤 3:叉流式换热器的平均传热温差
叉流式换热器中,热流体和冷流体的温度差在换热器的入口和出口处变化,但不是单调的。叉流式换热器的平均传热温差可以通过近似公式计算:
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 + \Delta t_2}{2} \]