第十章换热器例题课件.ppt

1、2022-3-271 【例例10-110-1】已知热流体入口温度已知热流体入口温度 ，出口温度出口温度 ；冷流体入口温度；冷流体入口温度 ，出口温度，出口温度 。试计算换。试计算换热器为如下情况时的平均温差。热器为如下情况时的平均温差。 （1 1）顺流；）顺流； （2 2）逆流；）逆流； （3 3）1-21-2型壳管式；型壳管式； （4 4）一次交叉流，一种流体混合，另一）一次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合。种流体不混合。801 t102 t501 t302 t2022-3-272 解：（解：（1 1）当采用顺流布置时）当采用顺流布置时70108021maxttt20305021min

2、 ttt平均温差平均温差 9 .392070120701minmaxminmaxnttntttm顺2022-3-273 （2 2）当采用逆流布置时）当采用逆流布置时50308021max ttt40105021min ttt8 .444050140501minmaxminmaxnttntttm逆2022-3-274 （3 3）当采用）当采用1-21-2型管壳式时型管壳式时 查查1-21-2型管壳式换热器的温差修正系数图型管壳式换热器的温差修正系数图 286. 0108010302122 ttttP5 . 1103050802211 ttttR 得得=0.95 ，平均温差为，平均温差为 tm=t

3、m逆逆=0.9544.8=42.62022-3-275 （4 4）当采用一次交叉流，一种流体混合，）当采用一次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合时，查相应的修正系数另一种流体不混合时，查相应的修正系数=f(P，R) 图，可得图，可得0.95，因而，平均温，因而，平均温压压tm42.6。 【讨论讨论】从计算结果可见，当流体具有从计算结果可见，当流体具有相同的进出口温度时，逆流式换热器的平均相同的进出口温度时，逆流式换热器的平均温差大于顺流式的平均温差，对于其它布置温差大于顺流式的平均温差，对于其它布置型式，当型式，当较大时，平均温差一般介于顺、较大时，平均温差一般介于顺、逆流之间。逆流之间。

4、 返回返回2022-3-276 【例例10-310-3】一台卧式壳管式氨冷凝器，一台卧式壳管式氨冷凝器，氨冷凝温度氨冷凝温度 ，已知换热器传热，已知换热器传热面积为面积为114m2，传热系数为，传热系数为900W/（m2K），），冷却水流量冷却水流量qm2=24kg/s，冷却水入口温度，冷却水入口温度 ，试求换热器效率、冷凝换热量及冷却水，试求换热器效率、冷凝换热量及冷却水出口温度。出口温度。 水的比热容水的比热容 cp2=4.19 kJ/（kgK）3811 tt282 t2022-3-277=0.639=0.63924244190(38-28)4190(38-28)=642.6=642.61

5、03 103 W02. 11019. 424114900322cqKANTUm639. 01102. 1 eeNTU 21minttcqm 解：该题中氨发生凝结，解：该题中氨发生凝结，热容量（热容量（qmc）max ，故热容比，故热容比C= 0maxmin cqcqmm 根据已知条件，该换热器传热单元数根据已知条件，该换热器传热单元数换热器效率换热器效率冷凝换热量冷凝换热量2022-3-278冷却水出口温度冷却水出口温度 4 .342222 cqttm 或或根据根据的定义的定义, ,由由639. 02122 tttt4 .34)(2122 tttt32222106 .643)( ttcqm W

6、可得可得返回返回2022-3-279 【例例10-410-4】某电厂的凝汽器是由单一壳某电厂的凝汽器是由单一壳体和体和30000根管所组成的两次交叉流壳管式根管所组成的两次交叉流壳管式换热器，管子是直径为换热器，管子是直径为25mm的薄壁结构，的薄壁结构，蒸汽在管外表面凝结的换热系数为蒸汽在管外表面凝结的换热系数为8000W/（m2K），靠流量为），靠流量为1.2104kg/s的冷却水的冷却水冷却，冷却水的进口温度为冷却，冷却水的进口温度为20，蒸汽在，蒸汽在34冷凝，换热器所要求的换热量为冷凝，换热器所要求的换热量为5108W。 （1 1）试求冷却水的出口温度。）试求冷却水的出口温度。 （2

7、 2）所需的每个流程的管长是多少？）所需的每个流程的管长是多少？2022-3-2710 查水的物性表：查水的物性表： c2=4181J/（kgK），）， 2=997kg/m3 ， 2=0.609W/（m2K），）， 2=0.905510-6m2/s， Pr2=6.22302 t25230202 ft304181102 . 110520482222 cqttm 解：该题属设计计算，用对数平均温差法。解：该题属设计计算，用对数平均温差法。 （1 1）假设冷却水的出口温度）假设冷却水的出口温度 则水的定性温度则水的定性温度 计算值与所假设温度值吻合，计算有效。计算值与所假设温度值吻合，计算有效。 由

8、能量平衡方程得由能量平衡方程得2022-3-2711 （2 2）查两次交叉流，一种流体混合，）查两次交叉流，一种流体混合，另一种流体不混合时的温差修正系数图另一种流体不混合时的温差修正系数图 714. 0203420302122 ttttP02211 ttttR830342034ln)3034()2034(1lnminmaxminmax tttttm 得得 =1=12022-3-2712 W/(m2K) 22224dZnqum 24025. 04997230000102 . 162109055. 0025. 064. 1Re ud=1.64 m/s=1.64 m/s5 .253PrRe023.

9、 04 . 028 . 022 Nu冷却水流速冷却水流速3 .6175222 dNuh 管内流动雷诺数管内流动雷诺数=45278.9=45278.910104 4 属旺盛紊流属旺盛紊流2022-3-2713忽略管壁热阻，并把管子视作平壁忽略管壁热阻，并把管子视作平壁, ,则则3 .6175180001111121hhK5 .1793381 .34851058mtKA 615. 730000025. 05 .17933dnAl=3485.1 =3485.1 W/(m2K) m2 m返回返回2022-3-2714 【例例10-610-6】有一台逆流壳管式冷油器，有一台逆流壳管式冷油器，新运行时，润

10、滑油的进出口温度分别为新运行时，润滑油的进出口温度分别为100和和60，冷却水的进出口温度分别为，冷却水的进出口温度分别为30和和50，已知换热器的传热面积为，已知换热器的传热面积为1.8m2，传热系数为，传热系数为340W/（m2K）。）。 （1）试求该冷油器新运行时的换热量及）试求该冷油器新运行时的换热量及效率。效率。 （2）该冷油器运行一年后，发现产生了）该冷油器运行一年后，发现产生了污垢污垢,冷却水只能被加热到冷却水只能被加热到45，润滑油的，润滑油的终温高于终温高于60，求此时该冷油器的换热量又，求此时该冷油器的换热量又为多少？污垢热阻为多少？为多少？污垢热阻为多少？2022-3-2

11、715= 0.571 15.39306050100ln)3060()50100(lnminmaxminmaxtttttm8 .2395915.398 . 1340mtKA2211tttt 21maxtttt 2111tttt 解解: :（1 1）冷油器新运行时）冷油器新运行时传热温差传热温差W换热量换热量由题意由题意所以所以, ,换热器效率换热器效率2022-3-2716599601008 .239591111 ttcqm30508 .239592222 ttcqm452 旧t17970)3045(1198)(2222 ttcqm旧旧 (2) (2) 润滑油的热容量润滑油的热容量W/K=119

12、8 =1198 W/K冷却水的热容量冷却水的热容量运行一年后产生污垢运行一年后产生污垢, ,换热量减少为换热量减少为W2022-3-271770599179701001111 cqttm旧旧润滑油出口温度升高为润滑油出口温度升高为1 .473070451001)3070()45100(1minmaxminmax nttntttm旧旧传热平均温差增大为传热平均温差增大为2022-3-2718 2121 .478 . 117970旧旧旧mtAK001776. 03401212111 KKRf旧旧返回返回传热系数降低为传热系数降低为W/（m2K）污垢热阻污垢热阻m2K/W2022-3-2719 【例

13、例10-8】某锅炉省煤器，钢管规格为某锅炉省煤器，钢管规格为516mm，热导率，热导率=45W/（mK），管内），管内水侧换热系数水侧换热系数h2=5000W/（m2K），管外烟），管外烟气侧换热系数气侧换热系数h1=80W/（m2K）。）。 （1）试分析为最有效地增强传热，应在哪）试分析为最有效地增强传热，应在哪个环节采取措施？个环节采取措施？ （2）若省煤器运行一段时间后，管壁上积）若省煤器运行一段时间后，管壁上积了一层厚了一层厚3mm的灰垢层，灰垢的热导率的灰垢层，灰垢的热导率hg=0.116W/（mK），则传热的薄弱环节有），则传热的薄弱环节有无变化？（近似按平壁计算）无变化？（近似按

14、平壁计算）2022-3-2720 解：解：(1)(1)三个串联环节的各局部热阻分别为三个串联环节的各局部热阻分别为水侧换热热阻水侧换热热阻 （m2K）/W管壁导热热阻管壁导热热阻 （m2K）/W烟气侧换热热阻烟气侧换热热阻 （m2K）/W0002. 05000112h000133. 04510630125. 080111h2022-3-2721 由计算结果可知烟气侧的热阻最大，因由计算结果可知烟气侧的热阻最大，因此为最有效地强化传热，首先应减小烟气侧此为最有效地强化传热，首先应减小烟气侧的热阻。如适当增加烟气流速或在烟气侧加的热阻。如适当增加烟气流速或在烟气侧加肋等。肋等。 (2) (2) 积灰后，增加了灰垢层热阻积灰后，增加了灰垢层热阻 025862. 0116. 0003. 0hghg返回返回 【讨论讨论】此时的最大局部热阻为灰垢层此时的最大局部热阻为灰垢层的导热热阻，为有效地增强传热，首先应清的导热热阻，为有效地增强传热，首先应清除灰垢。除灰垢。（m2K）/W