题目
(本题10分)在逆流换热器中,用初温为20 ℃的水将1.25 kg/s的液体(比热容为1.9 kJ/(kg.℃、密度为850 kg/m3)由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为φ25 mm×2.5 mm,水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 kW/(m2.℃)和1.70 kW/(m2.℃),管壁热阻和污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃,试求:(1)以列管外表面计的总传热系数;(2)换热器的传热面积。
(本题10分)在逆流换热器中,用初温为20 ℃的水将1.25 kg/s的液体(比热容为1.9 kJ/(kg.℃、密度为850 kg/m3)由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为φ25 mm×2.5 mm,水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85 kW/(m2.℃)和1.70 kW/(m2.℃),管壁热阻和污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃,试求:
(1)以列管外表面计的总传热系数;
(2)换热器的传热面积。
题目解答
答案
解:(1)
---2分
℃)---------------------------------------1分
(2)
----------2分
℃-------------2分
--------------------------------------------2分
-------------------------1分
解析
步骤 1:计算总传热系数
根据题目给出的对流传热系数,我们可以计算出以列管外表面计的总传热系数。总传热系数的计算公式为:
$$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_0} + \frac{1}{\alpha_1} \frac{d_0}{d_i}$$
其中,$\alpha_0$ 和 $\alpha_1$ 分别为液体侧和水侧的对流传热系数,$d_0$ 和 $d_i$ 分别为列管的外径和内径。将题目中给出的数值代入公式中计算。
步骤 2:计算传热面积
根据题目给出的条件,我们可以计算出换热器的传热面积。首先,计算出换热器的热负荷,即:
$$Q = W_A C_M (T_1 - T_2)$$
其中,$W_A$ 为液体的质量流量,$C_M$ 为液体的比热容,$T_1$ 和 $T_2$ 分别为液体的初温和终温。然后,计算出平均温差,即:
$$\Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln \frac{\Delta t_1}{\Delta t_2}}$$
其中,$\Delta t_1$ 和 $\Delta t_2$ 分别为液体和水的初温差和终温差。最后,根据传热面积的计算公式,即:
$$A_0 = \frac{Q}{K \Delta t_m}$$
计算出换热器的传热面积。
根据题目给出的对流传热系数,我们可以计算出以列管外表面计的总传热系数。总传热系数的计算公式为:
$$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_0} + \frac{1}{\alpha_1} \frac{d_0}{d_i}$$
其中,$\alpha_0$ 和 $\alpha_1$ 分别为液体侧和水侧的对流传热系数,$d_0$ 和 $d_i$ 分别为列管的外径和内径。将题目中给出的数值代入公式中计算。
步骤 2:计算传热面积
根据题目给出的条件,我们可以计算出换热器的传热面积。首先,计算出换热器的热负荷,即:
$$Q = W_A C_M (T_1 - T_2)$$
其中,$W_A$ 为液体的质量流量,$C_M$ 为液体的比热容,$T_1$ 和 $T_2$ 分别为液体的初温和终温。然后,计算出平均温差,即:
$$\Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln \frac{\Delta t_1}{\Delta t_2}}$$
其中,$\Delta t_1$ 和 $\Delta t_2$ 分别为液体和水的初温差和终温差。最后,根据传热面积的计算公式,即:
$$A_0 = \frac{Q}{K \Delta t_m}$$
计算出换热器的传热面积。