化工原理答案化工原理答案化工原理答案xxx公司化工原理答案文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度6.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)出口溫度分別為15℃，40℃，油的進(jìn)出口溫度分別為150℃和100℃?，F(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80℃℃，假設(shè)油和水的流量，進(jìn)出口溫度及物性不變，若換熱器的管長為1m，試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：根據(jù)題意列出關(guān)系式：熱流體（油）：T1=150℃→T2=100℃冷流體（水）：t1=15℃→t2=40℃現(xiàn)在要求：熱流體（油）：T1=150℃→T2=80℃冷流體（水）：t1=15℃→t2=開始：Q=WhCph（T1-T2）=50WhCph=WcCpc（t2-t1）=25WcCpc=K0S0ΔtmΔtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）=改變后：Q，=WhCph（T1-T2）=700WhCph=WcCpc（t2，-t1）=（t2，-15）WcCpc=K0S0，Δtm，∴25/（t2，-15）=50/70∴t2，=50℃Δtm，=（Δt1-Δt2，）/ln（Δt1/Δt2，）=∴Q/Q*=K0SΔtm/K0S，Δtm，=LΔtm/L，Δtm，=50/70∴L，==7.重油和原由在單程套換熱器中呈并流流動，糧站油的初溫分別為243℃和128℃；終溫分別為167℃和157℃。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時流體的平均溫度差及他們的終溫。假設(shè)在兩種流動情況下，流體的無性和總傳熱系數(shù)均不變，換熱器的熱損失可以忽略。解：由題意得：并流時：熱流體（重油）：T1=243℃→T2=167℃冷流體（原油）：t1=128℃→t2=157℃∴Q=WhCph（T1-T2）=76WhCph=WcCpc（t2-t1）=29WcCpc=K0S0ΔtmΔtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=43改為逆流后：熱流體（重油）：T1=243℃→T2，=冷流體（原油）：t2，=←t1=128℃同理：Q，=WhCph（T1-T2，）=（243-T2，）WhCph=WcCpc（t2，-t1）=（t2，-128）WcCpc=K0S0，Δtm，∴29/（t2，-128）=76/（243-T2，）∴T2，=t2，--------（1）Δtm，=[（243-t2，）-（T2，-128）]/ln[（243-t2，）/（T2，-128）]-------（2）又Q/Q*=Δtm/Δtm，=29/（t2，-128）---------（3）由（1）（2）（3）解得t2，=℃T2，=℃Δtm，=℃8.在下列各種管式換熱器中，某溶液在管內(nèi)流動并由20℃加熱到50℃。加熱介質(zhì)在殼方流動，其進(jìn)出口溫度分別為100℃和60℃，試求下面各種情況下的平均溫度差。(1)殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體為逆流流動。(2)殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。(3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。解：（1）熱流體：T1=243℃→T2=60℃冷流體：t2=50℃←t1=128℃Δt1=50℃Δt2=40℃∴Δtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=℃（2）殼方和管方分別為單程和四程，則需計算平均溫度差校正系數(shù)ψΔt，由已知條件計算得ψΔt=∴Δtm，=ψΔtΔtm=×=℃（3）查圖得，ψΔt=∴Δtm，=ψΔtΔtm=×=℃9.在逆流換熱器中，用初溫為20℃的水將s的液體（比熱容為kg?℃，密度為850kg/m），由80℃冷卻到30℃。換熱器的列管直徑為ф，水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為W/（m2?℃）和W/（m2?℃）。污垢熱阻忽略。若水的出口溫度不能高于50℃，試求換熱器的傳熱面積。解：熱流體：T1=80℃→T2=30℃冷流體：t2=50℃←t1=20℃Δt1=30℃Δt2=100℃∴Δtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=℃Q=WhCph（T1-T2）=×103××50=又Q=K0S0Δtm，其中1/K0=d0/αidi+1/α0解得K0=×103m2?℃/W∴×103×S0=×103∴S0=310.在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為ф192mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為3490W/（m2?℃），管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258W/（m2?℃）。換熱器用一段時間后，管壁兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻為?℃/W，油側(cè)污垢熱阻?℃/W。管壁導(dǎo)熱系數(shù)λ為45W/（m?℃），試求：（1）基于管外表面的總傳熱系數(shù)；（2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分比。解：（1）1/K0=d0/αidi+1/α0+Rsid0/di+Rs0+bd0/λdm=19/（3490×15）+×19/15++（×19）/（45×）+1/258∴K0=208m2?℃/W（2）產(chǎn)生污垢后增加的總熱阻：d0/αidi+Rs0=19/（3490×15）+=產(chǎn)生污垢前的總熱阻：d0/αidi+1/α0+bd0/λdm=19/（3490×15）+（×19）/（45×）+1/258=∴增加的百分比為：=%11.在一傳熱面積為50m2的單程列管式換熱器中，用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流動。冷水的流量為33000kg/h，溫度由20℃升至38℃。溶液的溫度由110℃降至60℃。若換熱器清洗后，在兩流體的流量和進(jìn)出口溫度不變的情況下，冷水出口溫度增至45℃。試估算換熱器清洗前后傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè)（1）兩種情況下，流體物性可視為不變，水的比熱容可?。╧g?℃）；（2）可按平壁處理，兩種工況下αi和α0分別相同；（3）忽略管壁熱阻和熱損失。解：換洗前：熱流體：T1=110℃→T2=60℃冷流體：t2=38℃←t1=20℃Δt1=72℃Δt2=40℃∴Δtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=℃Q=WhCph（T1-T2）=50WhCph=WcCpc（t2-t1）=18WcCpc=K0S0Δtm=代入數(shù)據(jù)計算得K0=254W/（m2?℃）換洗后：：熱流體：T1=110℃→T2=60℃冷流體：t2=38℃←t1=20℃Δt1=72℃Δt2=40℃∴Δtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=℃Q=WhCph（T1-T2）=（100-T2）WhCph=WcCpc（t2-t1）=25WcCpc=K0，S0Δtm，∴50/（100-T2）=18/25→T2=℃∴Δtm，=（Δt1，-Δt2，）/ln（Δt1，/Δt2，）=35℃Q==WcCpc（t2-t1）=K0，S0Δtm，代入數(shù)據(jù)計算得K0，=W/（m2?℃）∴總污垢熱阻為：1/K0-1/K0，=1/245-1/=×10-3m2?℃/W12.在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160℃飽和蒸汽在殼程冷凝（排出時為飽和液體），原料油在管程流動，并由20℃加熱到106℃，列管換熱器尺寸為：列管直徑為ф19×2mm，管長為4m，共25根管子。若換熱器的傳熱量為125Kw，蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/（m2?℃），油側(cè)污垢熱阻可去為m2?℃/W，管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻可忽略，試求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。又若有的流速增加一倍，此時若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來的倍，試求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。解：1/K0=d0/αidi+1/αi+Rsid0/di，又K0=Q/S0Δtm其中S=25××19×103×4=Δtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=℃∴K0=125×103/（×）=W/（m2?℃）可以解得αi=W/（m2?℃）改變流速后：K0，==W/（m2?℃）Q*=2Q（t2，-t1）/（t2-t1）=125×103（t2，-20）/86又Δtm，=[（T-t1）-（T-t2，）]/ln[（T-t1）/（T-t2，）]=Q，/K0S可以解得t2，=℃℃的正丁醇在逆流換熱器中被冷卻到50℃。換熱器的傳熱面積為6m2，總傳熱系數(shù)為230W/（m2?℃）。若正丁醇的流量為1930kg/h，冷卻介質(zhì)為18℃的水。試求：（1）冷卻水的出口溫度；（2）冷卻水的消耗量，以m3/h表示。解：由傳熱方程式Q=K0SΔtm=WhCph（T1-T2）查表得70℃的正丁醇的比熱為×103J/（kg?℃）∴Q=1930/3600