传热习题举例

某车间需要安装一台换热器，将流量为30 m3/h，浓度为10℅的NaOH水溶液由20℃预热至60℃。加热剂为127℃的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为：管径Φ25×2mm，管长3m，总管数72根。问库存的换热器能否满足传热任务？已知定性温度下，NaOH水溶液的物性数据为：ρ=1100 Kg/m3；λ=0.58W/（m·℃）；CP=3.77KJ/（Kg·℃）；μ=1.5×10-3Pa·S。钢的导热系数为46.5W/（m·℃）；设污垢热阻总和为∑R垢=0.0003（m2·℃）/W；蒸汽走管外，其冷凝对流传热系数为α0=1×104 W/（m2·℃）。

本题要求对库存换热器进行传热能力核算，必须算出传热面积后才能确定。

解：1、完成该传热任务所需的传热面积，必须先求、、

（1）求：

℃  

（2）求K0

①先求管内NaOH水溶液一侧的

  

，湍流。  

，符合0.7<<120

，且NaOH水溶液被加热，n取0.4。

  

②求K0

（3）求Q。

（4）所需传热面积。

  

2、库存换热器所能提供的传热面积S0。

   

由于，故库存的换热器能够满足传热任务。

有一立式单管程列管换热器，其规格如下：管径φ25×2.5mm，管长3m，管数30根。现用该换热器冷凝冷却CS2饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃。CS2走管外，其流量为250kg/h，冷凝潜热为356kJ/kg，液体CS2的比热为1.05kJ/(kg·℃)。水走管内与CS2呈逆流流动，冷却水进出温度分别为5℃和30℃。已知CS2冷凝和冷却时传热系数（以外表面积计）分别为和。问此换热器是否合用？

解： kJ/s

设换热器上部为蒸汽冷凝段,以下标“1”表示,下部为冷却段,以“2”表示

则   kJ/s     T1=46℃

   kJ/s     t2=30℃     Q1     Q2 T2=10℃          

设冷水Cp为常量，则上下两段分界处t3：                    t3   t1=5℃                                     

                                                                  

                                

即     ∴t3 = 7.4℃ 

于是： m2

     m2

∴A = A1＋A2 = 4.14＋1.37 = 5.51m2(以外表面积计)

现有换热器A＇= nd0L = 300.0253 = 7.07 m2＞ A

   故能适用。