题目
5.在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为 (1)25mmtimes 2.5mm 的钢管,其导热系数为45-|||-/(mcdot C) 冷却水在管程流动,其对流传热系数为 W ((m)^2cdot c), 热空气在壳程流动,其对流传热系数-|||-为 W/((m)^2cdot C) 试求基于管外表面积的总传热系数K,以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽-|||-略。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算管子的内外径
根据题目给出的换热管规格 $\bigcirc {1}25mm\times 2.5mm$，可以计算出管子的内外径。
- 外径 ${d}_{0}=125mm=0.125m$
- 内径 ${d}_{1}=(125-2\times 2.5)mm=120mm=0.12m$
- 平均直径 ${d}_{m}=\dfrac {0.125+0.12}{2}m=0.1225m$
步骤 2：计算总传热系数K
根据题目给出的对流传热系数和导热系数，可以计算出总传热系数K。
- 管程对流传热系数 ${a}_{0}=2600W/({m}^{2}\cdot {C}^{\circ }C)$
- 壳程对流传热系数 ${a}_{1}=52W/({m}^{2}\cdot {C}^{\circ }C)$
- 钢的导热系数 $\lambda =45W/(m\cdot {C}^{\circ }C)$
- 管壁厚度 $b=2.5mm=0.0025m$
总传热系数 $K$ 可以通过以下公式计算：
$K=\dfrac {1}{\dfrac {1}{{a}_{0}}+\dfrac {b}{{d}_{m}\lambda }+\dfrac {1}{{a}_{1}}}$
将已知数值代入公式中，计算出总传热系数 $K$。
步骤 3：计算各分热阻占总热阻的百分数
根据总传热系数 $K$ 和各分热阻，可以计算出各分热阻占总热阻的百分数。
- 管程对流传热热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {1}{{a}_{0}}\times 100\%$
- 管壁热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {b}{{d}_{m}\lambda }\times 100\%$
- 壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {1}{{a}_{1}}\times 100\%$
根据题目给出的换热管规格 $\bigcirc {1}25mm\times 2.5mm$，可以计算出管子的内外径。
- 外径 ${d}_{0}=125mm=0.125m$
- 内径 ${d}_{1}=(125-2\times 2.5)mm=120mm=0.12m$
- 平均直径 ${d}_{m}=\dfrac {0.125+0.12}{2}m=0.1225m$
步骤 2：计算总传热系数K
根据题目给出的对流传热系数和导热系数，可以计算出总传热系数K。
- 管程对流传热系数 ${a}_{0}=2600W/({m}^{2}\cdot {C}^{\circ }C)$
- 壳程对流传热系数 ${a}_{1}=52W/({m}^{2}\cdot {C}^{\circ }C)$
- 钢的导热系数 $\lambda =45W/(m\cdot {C}^{\circ }C)$
- 管壁厚度 $b=2.5mm=0.0025m$
总传热系数 $K$ 可以通过以下公式计算：
$K=\dfrac {1}{\dfrac {1}{{a}_{0}}+\dfrac {b}{{d}_{m}\lambda }+\dfrac {1}{{a}_{1}}}$
将已知数值代入公式中，计算出总传热系数 $K$。
步骤 3：计算各分热阻占总热阻的百分数
根据总传热系数 $K$ 和各分热阻，可以计算出各分热阻占总热阻的百分数。
- 管程对流传热热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {1}{{a}_{0}}\times 100\%$
- 管壁热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {b}{{d}_{m}\lambda }\times 100\%$
- 壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为 $\dfrac {1}{{a}_{1}}\times 100\%$