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1、1傳熱習題課1有一套管換熱器,用熱水加熱空氣,內(nèi)管為Φ342mm的銅管,管內(nèi)走空氣,其流量為m1kgh,比熱為Cp1需要從20℃加熱到50℃,熱水走夾套,流量為m2kgh,其比熱為Cp2,逆流操作,測得溫度由100℃降到70℃,假設流體在管內(nèi)和夾套流動為湍流流動,問(1)在下列方程中,四個溫差△t1△t2△t3△t4是否相等,分別為多少,為什么?Q=m1Cp1△t1=m2Cp2△t2=KA△t=αA△t4(2)如果流動方式改為并流時,若
2、要使得進出口溫度不變,其平均溫差各為多少?兩種流動換熱欲達到同樣溫度,哪一種流動方式需要的管子長?(3)在傳熱過程中,水對壁的對流傳熱系數(shù)為α1,壁對空氣的對流傳熱系數(shù)為α2,總傳熱系數(shù)為K,問①α1α2K的值是否相等,為什么?②若管內(nèi)空氣改為冷水,α1α2K此時是否相等,為何?(4)當空氣流量增加到時2m1,要達到同樣加熱溫度,而且熱水出口溫度也不變,提出以下兩種方案,你認為哪種可行,哪種較好?①管長增大一倍,②管子直徑減小一倍。解:
3、⑴△t1=空氣的出口溫度空氣的進口溫度=50℃20℃=30℃△t2=熱水的出口溫度熱水的進口溫度=100℃70℃=30℃△t3=△tm=(5050)ln(5050);△tm=(5050)2=50℃△t4=T流體T壁或△t4=t壁t流由于K△t4⑵逆流時,△tm=50℃并流時,△tm=(8020)ln(8020)=43.3℃由于K逆A逆△tm逆=m1Cp1(t2t1),K并A并△tm并=m1Cp1(t2t1)所以K逆A逆△tm逆=K并A并
4、△tm并其中,K逆=K并得1.16mAtAt????并并m并并并并L50并并L43.3⑶①α1為水的對流傳熱系數(shù),大約103,α2為空氣的對流傳熱系數(shù)大約10~100所以K≈α2②若改為冷水,則α1≈α2,K≈α22或,K≈α12⑷①當空氣的流量提高一倍時,,,根據(jù),112mm?112uu?4.08.0023.0reiiPRd???,所以,所以8.08.0Reu???74.12)(8.08.0???uuii??74.1??iiooKK?
5、?3物料衡算式:)()(21221211TTCmttCmpp???hkgmm1200)80150(35.31000)1565(187.411?????????⑵設溶液的出口溫度為根據(jù)物料衡算式,2T)()(12221211TTCmttCmpp???℃87)150(35..31000)1560(187.4112022?????????TT則℃7.807290ln7290158760150ln)1587()60150(??????????m
6、t℃6.746585ln6585158065150ln)1580()65150(??????????mt根據(jù))(4306.749.5167.8015651560)()(212111211KmWKKtAKtAKttCmttCmoomoomoopp?????????????,iosiooddRKK???11WKmRRsisi)(000313.020259.516143012?????⑶若流量提高一倍時,,,根據(jù)題意,,1“12mm?1“12
7、uu?8.0u??所以,所以)(9.2024116374.174.12)(2“28.08.0“KmWuuii??????????)(6.558)20259.20241000313.011631()11(211““KmWddddRKioiiosioo??????????????根據(jù),帶入數(shù)據(jù),““12111“21“2)()(moomoopptAKtAKttCmttCm?????①7.804302)15()150(6.5581560)15(
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