题目
一逆流式管壳热交换器,采用将油从100℃冷却到65℃的方法把水从25℃加热到50℃,此热交换器是按传热量20kW、传热系数340W/(m2·℃)的条件设计的。(1)试计算其计算其传热面积F1;(2)假设上面所说的油相当的脏,以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004 m2·℃/W,这时传热面积F2应为多少?(3)若传热面积仍为F1,流体进口温度不变,当选用这一污垢热阻后,传热量会减小多少?
一逆流式管壳热交换器,采用将油从100℃冷却到65℃的方法把水从25℃加热到50℃,此热交换器是按传热量20kW、传热系数340W/(m2·℃)的条件设计的。
(1)试计算其计算其传热面积F1;
(2)假设上面所说的油相当的脏,以致在分析中必须取其污垢热阻为0.004 m2·℃/W,这时传热面积F2应为多少?
(3)若传热面积仍为F1,流体进口温度不变,当选用这一污垢热阻后,传热量会减小多少?
题目解答
答案
解:(1)由题,
,
,
,
,
,
。
逆流,
传热面积
。
(2)有污垢时,
,
。
(3)若传热面积仍为F1,流体进口温度不变,当选用这一污垢热阻后,出口温度发生变化。
,
,
查图1.19得,
。
(或者按
求出
,进而得到
)
解析
步骤 1：计算传热面积F1
根据题目给出的条件，使用传热面积的计算公式${F}_{1}=\dfrac {Q}{K\Delta {t}_{m}}$，其中Q为传热量，K为传热系数，$\Delta {t}_{m}$为平均温差。首先计算平均温差$\Delta {t}_{m}$，然后代入公式计算F1。
步骤 2：计算有污垢时的传热面积F2
当油脏污时，需要考虑污垢热阻，计算新的传热系数$K'$，然后使用新的传热系数计算传热面积F2。
步骤 3：计算传热量减小量
当传热面积仍为F1，流体进口温度不变，但污垢热阻增加时，传热量会减小。根据新的传热系数和传热面积，计算新的传热量Q'，然后计算传热量减小量$\Delta Q$。
根据题目给出的条件，使用传热面积的计算公式${F}_{1}=\dfrac {Q}{K\Delta {t}_{m}}$，其中Q为传热量，K为传热系数，$\Delta {t}_{m}$为平均温差。首先计算平均温差$\Delta {t}_{m}$，然后代入公式计算F1。
步骤 2：计算有污垢时的传热面积F2
当油脏污时，需要考虑污垢热阻，计算新的传热系数$K'$，然后使用新的传热系数计算传热面积F2。
步骤 3：计算传热量减小量
当传热面积仍为F1，流体进口温度不变，但污垢热阻增加时，传热量会减小。根据新的传热系数和传热面积，计算新的传热量Q'，然后计算传热量减小量$\Delta Q$。