22-1 第五章习题.pptx

第1页：习题课：LMTD法

习题课：LMTD法

习题课LMTD法：对数平均温差法（逆流时）（并流时）

第2页：习题课

习题课

习题课

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第3页：习题课（续）

习题课（续）

解一：LMTD法逆流时：(以外表面为基准)

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第4页：并流时：Q、t2、K与逆流时相同

并流时：Q、t2、K与逆流时相同

并流时：Q、t2、K与逆流时相同解一：LMTD法(以外表面为基准)

第5页：在相同条件下

在相同条件下

结论：在相同条件下，解一：LMTD法

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第6页：在相同条件下（续）

在相同条件下（续）

逆流时：解二：ε-NTU法按冷、热流体当中的任一计算均可。以下以热流密度最小的热流体为基准计算。

代入式1得：

第7页：(以外表面为基准)解二

(以外表面为基准)解二

(以外表面为基准)解二：ε-NTU法前面已求得：

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第8页：(以外表面为基准)解二（续）

(以外表面为基准)解二（续）

解二：ε-NTU法并流时：代入式2得：

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第9页：习题课【例2】有一台现成的卧式列管冷

习题课【例2】有一台现成的卧式列管冷

习题课【例2】有一台现成的卧式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40℃，冷凝传热系数α1=7000KW/m2K。

冷却水走管内，其进、出口温度分别为32℃和36℃，污垢及管壁热阻取为0.0009m2K/W（以外表面计）。

假设管内外流动可近似视为逆流。试校核该换热器传热面积是否够用。

列管式换热器基本尺寸如下：换热管规格φ25×2.5mm管长l=4m管程数m=4总管数N=272根外壳直径D=700mm附：氨冷凝潜热r=1099kJ/kg34℃下水的物性：

第10页：习题课【例2】有一台现成的卧式列管

习题课【例2】有一台现成的卧式列管

解一：LMTD法

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第11页：习题课【例2】有一台现成的卧式列管（续）

习题课【例2】有一台现成的卧式列管（续）

解一：LMTD法

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第12页：习题课【例2】有一台现成的卧式列管

习题课【例2】有一台现成的卧式列管

解一：LMTD法

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第13页：习题课：无相变的冷、热流体在套管

习题课：无相变的冷、热流体在套管

• 习题课--------操作型分析例3：无相变的冷、热流体在套管式换热器中进行换热，今若热流体的质量流量增大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t
• T
• Δtm的变化趋势。

第14页：习题课：无相变的冷、热流体在套管（续）

习题课：无相变的冷、热流体在套管（续）

m1↑α2不变

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第15页：

第16页：

第17页：逆流并流

逆流并流

逆流并流

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第18页：逆流并流（续）

逆流并流（续）

m1↑α2不变

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第19页：快速分析

快速分析

快速分析：

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第20页：1无相变的冷

1无相变的冷

• 练习1无相变的冷、热流体在套管式换热器中进行换热，今若冷流体的进口温度t1下降，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t
• T
• Δtm的变化趋势。

第21页：

第22页：1无相变的冷（续）

1无相变的冷（续）

练习2：在一列管式换热器中用饱和水蒸汽预热某有机溶液（无相变），蒸汽走壳程，今若蒸汽压力变大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、Δtm的变化趋势。

第23页：3：无相变的冷

3：无相变的冷

• 练习3：无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，今若将单管程变成双管程，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、T
• t
• Δtm的变化趋势。

第24页：4：无相变的冷

4：无相变的冷

• 练习4：无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，因长期使用，部分管子内壁集结大量污垢而无法正常传热，现将这些管子堵死，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、T
• t
• Δtm的变化趋势。

第25页：习题课

习题课

习题课----换热器的组合操作计算【例4】如图所示，两个完全相同的单管程列管式换热器，内各有180根φ19×1.5mm的管子，每根长3米，管内走流量为2000kg/h的冷流体，与热流体分别进行单程逆、并流换热，其进口温度为30℃。

已知(m2Cp2)/(m1Cp1)=0.5（下标2代表冷流体，下标1代表热流体）。

冷流体的Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体的进口温度为T1=150℃，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

试求热流体的出口温度T2。

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第26页：对第一个换热器

对第一个换热器

对第一个换热器（逆流），有：解(一):LMTD法180根φ19×1.5mm，长3米，(m2Cp2)/(m1Cp1)=0.5Cp2=1050J/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

第27页：对第一个换热器（续）

对第一个换热器（续）

对第一个换热器，有：解(一):LMTD法注意：不必试差！180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

第28页：对第一个换热器

对第一个换热器

180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

将A2=Nπd内L＝180π×0.016×3=27.130m2(m2Cp2)/ (m1Cp1)= 0.5m2Cp2=2000×1050/3600=583.33W/(℃)t1=30℃,T1=150℃代入得：（1）

第29页：对第一个换热器（续）

对第一个换热器（续）

• 180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。
• 又
• 联立求解式1、2得：

第30页：对第二个换热器

对第二个换热器

对第二个换热器（并流），有：解(一):LMTD法180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1050J/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

A2=Nπd内L＝180π×0.016×3=27.130m2

第31页：对第二个换热器（续）

对第二个换热器（续）

• 180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。将已知条件代入得：
• 又
• 联立求解式1、2得：

第32页：习题课

习题课

习题课

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第33页：习题课（续）

习题课（续）

解(二)ε-NTU法换热器1180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

m2Cp2=2000×1050/3600=583.33W/(℃)A2=Nπd内L＝180π×0.016×3=27.130m2

第34页：习题课

习题课

180根φ19×1.5mm，长3米，(mCp)2/(mCp)1=0.5Cp2=1.05kJ/(kg·℃)，μ2=2×10-2cP，λ2=0.0289W/(m·℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

对照：LMTD法换热器2：并流，同学们自解