题目
10.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为 ф192mm 的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 3490 W/(m2•℃),管外油侧对流传热系数为 258 W/(m2•℃)。换热器用一段时间后,管壁两侧均有污垢形成,水侧污垢热阻为 0.00026m2•℃/W,油侧污垢热阻 0.000176m2•℃/W。管壁导热系数 λ 为 45 W/(m•℃),试求:(1)基于管外表面的总传热系数;(2)产生污垢后热阻增加的百分比。
10.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为 ф192mm 的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 3490 W/(m2•℃),管外油侧对流传热系数为 258 W/(m2•℃)。换热器用一段时间后,管壁两侧均有污垢形成,水侧污垢热阻为 0.00026m2•℃/W,油侧污垢热阻 0.000176m2•℃/W。管壁导热系数 λ 为 45 W/(m•℃),试求:(1)基于管外表面的总传热系数;(2)产生污垢后热阻增加的百分比。
题目解答
答案
解:(1)1/K0 =d0/αidi+1/α0+Rsid0/di+Rs0+bd0/λdm=19/(3490×15)+0.00026×19/15+0.000176+(0.002×19)/(45×16.9)+1/258∴K0 =208 m2•℃/W(2)产生污垢后增加的总热阻:d0/αidi + Rs0=19/(3490×15)+0.000176=0.00050533产生污垢前的总热阻:d0/αidi+1/α0+ bd0/λdm=19/(3490×15)+(0.002×19)/(45×16.9)+1/258=0.0043∴增加的百分比为:0.00050533/0.00429=11.8%
解析
步骤 1:计算基于管外表面的总传热系数
基于管外表面的总传热系数 K0 可以通过以下公式计算:
\[ \frac{1}{K_0} = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + \frac{1}{\alpha_0} + R_{si} \frac{d_0}{d_i} + R_{s0} + \frac{b d_0}{\lambda d_m} \]
其中,d0 为管外径,di 为管内径,αi 为管内对流传热系数,α0 为管外对流传热系数,Rsi 为管内污垢热阻,Rs0 为管外污垢热阻,b 为管壁厚度,λ 为管壁导热系数,dm 为管的平均直径。
步骤 2:计算产生污垢后增加的总热阻
产生污垢后增加的总热阻可以通过以下公式计算:
\[ \Delta R = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + R_{s0} \]
步骤 3:计算产生污垢前的总热阻
产生污垢前的总热阻可以通过以下公式计算:
\[ R_{\text{before}} = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + \frac{1}{\alpha_0} + \frac{b d_0}{\lambda d_m} \]
步骤 4:计算增加的百分比
增加的百分比可以通过以下公式计算:
\[ \text{增加的百分比} = \frac{\Delta R}{R_{\text{before}}} \times 100\% \]
基于管外表面的总传热系数 K0 可以通过以下公式计算:
\[ \frac{1}{K_0} = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + \frac{1}{\alpha_0} + R_{si} \frac{d_0}{d_i} + R_{s0} + \frac{b d_0}{\lambda d_m} \]
其中,d0 为管外径,di 为管内径,αi 为管内对流传热系数,α0 为管外对流传热系数,Rsi 为管内污垢热阻,Rs0 为管外污垢热阻,b 为管壁厚度,λ 为管壁导热系数,dm 为管的平均直径。
步骤 2:计算产生污垢后增加的总热阻
产生污垢后增加的总热阻可以通过以下公式计算:
\[ \Delta R = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + R_{s0} \]
步骤 3:计算产生污垢前的总热阻
产生污垢前的总热阻可以通过以下公式计算:
\[ R_{\text{before}} = \frac{d_0}{\alpha_i d_i} + \frac{1}{\alpha_0} + \frac{b d_0}{\lambda d_m} \]
步骤 4:计算增加的百分比
增加的百分比可以通过以下公式计算:
\[ \text{增加的百分比} = \frac{\Delta R}{R_{\text{before}}} \times 100\% \]