第十章换热器例题.ppt

【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。2024/5/22 周三1 解：（解：（1 1）当采用）当采用顺顺流布置流布置时时平均温差平均温差 2024/5/22 周三2 （2 2）当采用逆流布置）当采用逆流布置时时2024/5/22 周三3 （3 3）当采用）当采用1-21-2型管壳式型管壳式时时 查查1-21-2型管壳式型管壳式换热换热器的温差修正系数器的温差修正系数图图 得得=0.95，平均温差，平均温差为为 tm=tm逆逆=0.9544.8=42.62024/5/22 周三4 （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，平均温压，因而，平均温压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。返回返回2024/5/22 周三5 【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）2024/5/22 周三6=0.639=0.63924244190(38-28)4190(38-28)=642.6=642.6103 103 W 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=0 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2024/5/22 周三7冷却水出口温度冷却水出口温度 或或根据根据的定的定义义,由由 W可得可得返回返回2024/5/22 周三8 【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 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？2024/5/22 周三9 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=6.22 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。由能量平衡方程得由能量平衡方程得2024/5/22 周三10 （2 2）查两次交叉流，一种流体混合，另）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一种流体不混合时的温差修正系数图 得得 =1=12024/5/22 周三11 W/(m2K)=1.64 m/s=1.64 m/s冷却水流速冷却水流速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2024/5/22 周三12忽略管壁忽略管壁热热阻，并把管子阻，并把管子视视作平壁作平壁,则则 =3485.1=3485.1 W/(m2K)m2 m返回返回2024/5/22 周三13 【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？2024/5/22 周三14=0.571 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2024/5/22 周三15(2)(2)润滑油的热容量润滑油的热容量W/K=1198=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W2024/5/22 周三16润滑油出口温度升高为润滑油出口温度升高为传热平均温差增大为传热平均温差增大为2024/5/22 周三17 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/W2024/5/22 周三18 【例例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？（近似按平壁计算）2024/5/22 周三19 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）/W2024/5/22 周三20 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 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 2024/5/22 周三21