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对流传热例题

例题
冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90︒C ,出口温度为50︒C ,冷水进口温度为15︒C ,出口温度为53︒C ,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的 。

A .5%
B .6%
C .7%
D .8%
在管壳式换热器中,热流体从90︒C 冷却至70︒C ,冷流体从20︒C 加热到60︒C ,如两流体作逆流时的对数平均温差为 ;两流体作并流时的对数平均温差为 。

一立式换热器规格如下:管长3m ,管数30根,管径为 φ25×2.5mm ,管程为1。

现拟选用此换热器冷凝、冷却CS 2饱和蒸气,使之从饱和温度46 ︒C 降至10 ︒C ,走管外,其流量W=0.07kg/s ,其冷凝潜热为356kJ/kg ,比热容为1.05kW/(kg ℃) 。

水走管内,且与CS 2呈逆流流动。

冷却水进出口温度为5 ︒C 和30︒C 。

已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为K 1=200W/(m 2·︒C)和K 2=100 W/(m 2·︒C)。

问此换热器是否合用?
解:(1)以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积:
2007.73025.014.330m L d n A =⨯⨯⨯==π
(2)求所需的传热面积
①冷凝段与冷却段的传热量 kW r W Q 9.2435607.0=⨯=⋅= ()()kW
T T c W Q s P h h 2065104605.107.022=-⨯=-= 总传热量:kW
Q Q Q 5.2765.29.2421=+=+= ②两段的平均温差
冷却水用量
()()s kg t t C Q W c p c /263.053018.45.2712=-⨯=-=
冷却水离开冷凝段的温度 4.718.4263.065.2521=⨯+=+=C p C C W Q t t
冷凝段的平均温差 4.16166.38ln 166.381=-=∆m t
冷却段的平均温差
4.1656
.38ln 5
6.382=-=∆m t ③所需传热面积
冷凝段
23
11184.47.25200109.241m t K Q A m =⨯⨯=∆= 冷却段 2322261.14.161001065.22m
t K Q A m =⨯⨯=∆= 22145.661.184.4m A A A =+=+='
A >'
A ,即已有传热面积大于所需传热面积,所以此换热器合用。

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