题目

(15分)如本题附图所示,用泵2将储槽1中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器3内,储槽内液面维持恒定,其上方压强为101.33×103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg(真空度)。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m,输送管道的直径为Φ68mm×4mm,送料量为20m3/h,溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg,试求:(1)泵的出口管路中流体的流速;(2)泵的有效功率;(3)若泵的效率为65%,求泵的轴功率。5(15分)一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为6m,直径为φ25×2mm。冷却水在管内流过,并从17oC被加热到37oC。流量为1.25kg/s,温度为72oC的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体,烃蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得:蒸汽冷凝传热系数α=800w/(m2·oC),管内侧热阻为外侧热阻的40%,污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为4.18KJ/(Kg·oC)。试计算:(1)冷却水用量;(2)换热管的总根数。(传热面积以外表面为基准)。

(15分)如本题附图所示,用泵2将储槽1中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器3内,储槽内液面维持恒定,其上方压强为101.33×103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg(真空度)。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m,输送管道的直径为Φ68mm×4mm,送料量为20m3/h,溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg,试求:(1)泵的出口管路中流体的流速;(2)泵的有效功率;(3)若泵的效率为65%,求泵的轴功率。

5(15分)一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为6m,直径为φ25×2mm。冷却水在管内流过,并从17oC被加热到37oC。流量为1.25kg/s,温度为72oC的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体,烃蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得:蒸汽冷凝传热系数α=800w/(m2·oC),管内侧热阻为外侧热阻的40%,污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为4.18KJ/(Kg·oC)。试计算:(1)冷却水用量;(2)换热管的总根数。(传热面积以外表面为基准)。

题目解答

答案

解: (1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准),S1;

由题意知,水以0.7m/s的流速在管内流过,欲求S1,需先知道每程的管子数,每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。

两流体交换的热量为:

又 , ,

则

单管内水的流量为:

每程所需管子数为:

取每程管子数为20, 则每程所能提供的传热外表面积为:

(2) 换热管的总根数;

由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

由题给数据,

则任务所需的传热外表面积为:

换热管总根数为:

取

6(15分)有一换热器,管内通90℃的热流体,膜系数为1100,管外有某种液体沸腾,沸点为50℃,膜系数为5800。试求以下两种情况下的壁温:(1)管壁清洁无垢 ;(2)外侧有污垢产生,污垢热阻为0.005

解:忽略管壁热阻,并假设壁温为

(1) 当壁很薄时,根据壁两侧的对流传热方程式可得:

则

(2) 同理

则

由此可知,壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。

7(15分)在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气,两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期,冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃,使用一年后,由于污垢热阻的影响,在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下,冷却水出口温度降至38℃,试求:(1)空气出口温度为多少?(2)总传热系数为原来的多少倍?(3)若使冷却水加大一倍,空气流量及两流体进口温度不变,冷热流体的出口温度各为多少?(水>>空气)(4)冷却水流量加大后,换热器的传热速率有何变化?变为多少?

解: 使用初期使用一年后

110℃ 40℃ 110℃