题目
已知t1′=300℃,t1″=210℃,t2′=100℃,t2''=200℃。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。(1)逆流布置;(2)一次交叉,两种流体均不混合;(3)1-2型管壳式,热流体在壳侧;(4)2-4型管壳式,热流体在壳侧;(5)顺列布置。
已知t1′=300℃,t1″=210℃,t2′=100℃,t2''=200℃。试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差。
(1)逆流布置;
(2)一次交叉,两种流体均不混合;
(3)1-2型管壳式,热流体在壳侧;
(4)2-4型管壳式,热流体在壳侧;
(5)顺列布置。
题目解答
答案
解:(1)Δtmax=t1″-t2′=210-100=110℃
Δtmin=t1′-t2″=300-200=100℃
(2)
由课本图1.14查得
=0.92
Δtm=104.9
0.92=96.5℃
(3)由课本图1.8查得=0.85
Δtm=104.9×0.85=89.2℃
(4)由课本图1.11查得=0.97
Δtm=104.9×0.97=101.8℃
(5)Δtmax =t1′-t2′=300-100=200℃
Δtmin =t1″-t2″=210-200=10℃
2.1-2型管壳式换热器,用30℃的水来冷却120℃的热油(c=2100J/(kgK)),冷却水流量为1.2kg/s,油流量为2kg/s,设总传热系数K=275W/(mK),传热面积A=20m,试确定水与油各自的出口温度。
解:取水的定压质量比热c=4200J/(kg
K),
热油的热容量 Wp=Mc=22100=4200W/K,
冷水的热容量 W1=M1c=1.24200=5040W/K
因而 W2=W2,Wp=W
则,
,
传热有效度
代入数据,得=0.539
又因为
,所以解得 t=71.5℃[或利用实际传热量Q=εW(t-t)=W(t-t),代入数据,解得t=71.5℃]
热平衡关系 W1(t″min-t1′)=W2(t′1-t1′),即
4200(120-71.5)=5040(t11-30),解得t′1=70.3℃
所以水的出口温度为70.3℃,油的出口温度为71.5℃
解析
步骤 1：逆流布置
逆流布置时，对数平均温差的计算公式为：
$\Delta {t}_{1m}=\dfrac {\Delta {t}_{max}-\Delta {t}_{min}}{\ln \Delta {t}_{max}/\Delta {t}_{min}}$
其中，$\Delta {t}_{max}$ 和 $\Delta {t}_{min}$ 分别是最大和最小温差。
步骤 2：一次交叉，两种流体均不混合
一次交叉布置时，需要计算传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 3：1-2型管壳式，热流体在壳侧
1-2型管壳式布置时，需要查表得到传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 4：2-4型管壳式，热流体在壳侧
2-4型管壳式布置时，需要查表得到传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 5：顺列布置
顺列布置时，对数平均温差的计算公式为：
$\Delta {t}_{1m}=\dfrac {\Delta {t}_{max}-\Delta {t}_{min}}{\ln \Delta {t}_{max}/\Delta {t}_{min}}$
其中，$\Delta {t}_{max}$ 和 $\Delta {t}_{min}$ 分别是最大和最小温差。
逆流布置时，对数平均温差的计算公式为：
$\Delta {t}_{1m}=\dfrac {\Delta {t}_{max}-\Delta {t}_{min}}{\ln \Delta {t}_{max}/\Delta {t}_{min}}$
其中，$\Delta {t}_{max}$ 和 $\Delta {t}_{min}$ 分别是最大和最小温差。
步骤 2：一次交叉，两种流体均不混合
一次交叉布置时，需要计算传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 3：1-2型管壳式，热流体在壳侧
1-2型管壳式布置时，需要查表得到传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 4：2-4型管壳式，热流体在壳侧
2-4型管壳式布置时，需要查表得到传热有效度 $\varepsilon$，然后用 $\varepsilon$ 乘以逆流布置时的对数平均温差。
步骤 5：顺列布置
顺列布置时，对数平均温差的计算公式为：
$\Delta {t}_{1m}=\dfrac {\Delta {t}_{max}-\Delta {t}_{min}}{\ln \Delta {t}_{max}/\Delta {t}_{min}}$
其中，$\Delta {t}_{max}$ 和 $\Delta {t}_{min}$ 分别是最大和最小温差。