某低粘度流体的流量为10000kg/h,比热容为4.18kJ/(kg·℃),生产上要求将该流体由15℃加热到100℃。现采用的换热器是列管式换热器,其管束由160根管径为φ25mm×2mm的不锈钢管组成。管外的加热热源为110℃的饱和水蒸气,其冷凝对流传热系数为12kW/(m2·℃)。欲完成生产任务,当换热器为单管程时,换热管的长度为4.5m;若将单管程改为双管程,而管子的总数不变,试求:
(1) 换热器的总传热系数;
(2) 所需换热器的长度。
(不考虑管壁及可能的污垢热阻,忽略换热器的热损失,并假设流体在管内均呈湍流流动,两种情况下蒸汽冷凝对流传热系数相同)
一列管换热器,管子规格为Φ25mm×2.5mm:管内流体的对流给热系数为100W/(m·℃),管外流体的对流给热系数为2000W/(m·℃),已知两流体均为湍流流动,管内外两侧污垢热阻均为0.00118m·℃/W。试求:
(1)传热系数K及各部分热阻的分配
(2)若管内流体流量提高一倍,传热系数有何变化?
(3)若管外流体流量提高一倍,传热系数有何变化?
在套管换热器中用水冷却煤油。水的流率为600kg·h-1,入口温度为15℃;煤油的流率为400kg·h-1,入口温度为90℃,两流体并流流动。在操作条件下煤油的比热容取2.19kJ·kg-1·K-1。已知换热器基于外表面积的总传热系数为860W·m-2·K-1,内管直径φ38mm×3mm,长6m的钢管。试求:
(1)油的出口温度
(2)其余条件均不变而使两流体作逆流流动,此时换热管应该为若干米。
要使t"2>t"1,表面式换热器中冷、热流体应采用:( )
(A)顺流布置方式 (B)逆流布置方式 (C)又流布置方式
现要实验测定一传热面积为4m2的套管式换热器的总传热系数K值。实验情况如下:所用热水走管内,其流量为2000kg/h,进口温度为90℃,出口温度为40℃;所用冷水走管外,测得进口温度为20℃,出口温度为40℃,两流体做逆流流动。试求其总传热系数K。
一螺旋管式换热器的管子内径为d=12mm,螺旋数为εR=4,螺旋直径D=150mm。进口水温,管内平均流速u=0.6m/s,平均内壁温度为tw=80℃。试计算冷却水出口温度。
[分析]由于流体出口温度未知,因此无法确定流体物性,可采用试算法求解。先假设流体出口温度,按对流换热问题的求解步骤进行计算,用求出的流体出口温度作为新的假设值,进行迭代计算,直到满足偏差要求为止。除了流体出口温度外,其他如:管长未知、流体速度未知、管内壁温未知、管径未知等,均可采用试算法求解。