化原第四章換熱期末考點,.ppt

1、一.重要公式 1.傳熱速率方程 2.熱量衡算： 3.K: 4.圓直管湍流,第四章：復 習 要 點,Nu=0.023Re0.8Prn (流體被加熱=0.4 ,被冷卻=0.3),二. 相關概念 1傳熱的三種方式：熱傳導，對流，輻射。2熱交換方式：直接間接。 3熱傳導速率Fourier： 4牛頓冷卻定律 （1）流體被冷卻時，T=TTW ; （2）流體被加熱時， T=TWT 。,第四章：復 習 要 點,二. 相關概念 5四個準數 (1) NuL/，努塞爾特準數(Nusselt)，表示對流傳熱系數的準數； (2)ReLd/ ，雷諾準數(Reynolds),表示流動狀態(tài)影響的準數； (3) PrCp/ ，

2、普蘭特準數(Prandtl),表示物性影響的準數； (4) Gr=L32g t/2 ，格拉斯霍夫準數(Grashof),表示自然對流影響的準數 6 /,第四章：復 習 要 點,二. 相關概念 7.蒸汽冷凝： (1)豎管(壁)層流： (2)水平管外（因：d小，總處于層流） 8大容積飽和沸騰曲線： 自然對流、泡(核)狀沸騰、膜狀沸騰 9自動?；瘏^(qū) :與設備尺寸無關 10強化手段：,第四章：復 習 要 點,2.有一列管式換熱器, 裝有252.5mm 鋼管300 根, 管長為2m。要求將質量流量為8000kg/h的常壓空氣于管程由20加熱到85, 選用108 飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸氣的冷凝給

3、熱系數為ao=104W/(m2K), 管壁及兩側污垢的熱阻均忽略不計, 而且不計熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數為cpc=1kJ/(kgK), =2.8510-2W/(mK), =1.9810-5(Pas), Pr=0.7。試求: (1)空氣在管內的對流給熱系數; (2)求換熱器的總傳熱系數(以管子外表面為基準); (3)通過計算說明該換器能否滿足需要? (4)計算說明管壁溫度接近于哪一側的流體溫度。,第四章：復 習 例 題,2. 解:(1) di=25-2.5220cm0.02m，G=W/A G=8000/(36000.7850.022300)=23.59kg/(s.m2) Re=di

4、u/=diG/=0.0223.59/(1.9810-5) =2.38104 104 Pr=0.7 L/di=2/0.025=80 i=0.023(/di)Re0.8Pr0.4 =0.023(2.8510-2/0.02)(2.38104)0.80.70.4 =90.1W/(m2) (2)管壁及兩側污垢的熱阻均忽略不計 1/Ko=1/ao+do/(aidi)=1/104+25/(90.120) =0.01397(m2)/W Ko=71.6W/(m2),第四章：復 習 例 題,2. (3) Q=Wccpc(t2-t1) =(8000/3600)103(85-20)=1.44105W tm=(t1-

5、t2)/ln(t1/t2) = (108-20)-(108-85)/Ln(108-20)/(108-85) =48.4 提供Ao=ndoL=3003.140.0252=47.1m2 Q=KoAo/tm 需要Ao=Q/Kotm=1.44105/(71.648.4)=41.6 m2 AoAo 滿足要求,第四章：復 習 例 題,2. (4) 求壁溫Tw 壁的熱阻忽略 Tw=tw 空氣平均溫度tm=(20+85)/2=52.5 傳熱速率溫差(推動力)/熱阻 (T-Tw)/(1/ ao)=(Tw-tm)/do/(aidi) 即（108-Tw)/(110-4)=(Tw-52.5)/25/(90.120)

6、Tw=107.6 108 即:壁溫接近外側蒸汽溫度 (或大的一側流體的溫度),第四章：復 習 例 題,3. 有一列管換熱器,用-15的液氨蒸發(fā)來冷卻空氣。空氣在換熱器的薄壁列管內作湍流流動,由40冷卻到 -5,液氨側的對流給熱系數為1880W/(m2K),空氣側的對流給熱系數為:46.5W/(m2K)。忽略管壁和污垢熱阻。求 (1)平均溫度差; (2)總傳熱系數; (3)若空氣流量增加20%,其他條件不變,總傳熱系數將變?yōu)槎嗌? (4)為保證空氣流量增加后的冷卻程度不變,在以后設計換熱器時,可采取什么措施?,第四章：復 習 例 題,3.解(1)tm =(40-(-15)-(-5-(-15)/Ln(55/10)=26.4 (2) 1/K=1/46.5 + 1/1880 K45.4W/(m2K) (3)如流量增加20% 由于Nu =0.023Re0.8Pr0.3 2/1=(W2/W1)0.8 2=1(1.2/1)0.8=1.15746.5=53.8W/(m2K) 此時 1/K2=1/53.8+1/1880 K2=52.3W/(m2K) (4)流量增加后,要求空氣的冷卻程度不變。 W1cpt1=K1 A1tm1 W2cpt2 =K2A2tm2