中國石油大學(xué)化工原理傳熱習(xí)題課及答案

1、1傳熱習(xí)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(shè)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(jìn)出口溫度不變，其平均溫差各為多少？兩種流動換熱欲達(dá)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(dāng)空氣流量增加到時2m1，要達(dá)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(rèn)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(jìn)口溫度=50℃20℃=30℃△t2=熱水的出口溫度熱水的進(jìn)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(dāng)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(shè)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(