发布时间 : 星期一 文章天津大学化工原理（第二版）上册课后习题答案更新完毕开始阅读
T2??T1? ?T1?WcCp,cWhCp,h??t1) (t2T1?T2115?55??t2??t1?????115?40?22???C?37.9?C t2?t136?22???115?40???37.9?22??C?38.1?C ?tm??115?40ln37.9?2230000?4.174?103??40?22? K?W?m2??C??410.8W?m2??C?
3600?40?38.1 清洗前两侧的总传热热阻
?RS?11?11?2?32?????m??CW?1.9?10m??CW KK??231410.8?2
7．在一传热面积为25 m的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶液。冷却水的流量为28 000kg/h，其温度由25 ℃升至38 ℃，平均比热容为 kJ/(kg·℃)。有机溶液的温度由110 ℃降至65 ℃，平均比热容为 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。
解：Cp,c?4.17 kJ/(kg·℃) Q?WcCp,c(t2?t1) ?28000?4.17?103??38?25?W?4.22?105W 3600求?tm
有机物 110 → 65 水 38 ← 25 ———————————————— ?t 72 40 ?tm?72?40?C?54.4?C
72ln404.22?105 K?W?m2??C??310.3W?m2??C?
25?54.4
Q4.22?105Wh?K?kgs?5.452kgs?1.963?104kgh3cph?T1?T2?1.72?10??110?65?
8．在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10 000 kg/h，其初始温度为30 ℃，平均比热容为 kJ/（kg·℃）。有机溶剂的流量为14 000 kg/h，温度由180 ℃降至120 ℃，平均比热容为 kJ/（kg·℃）。设换热器的总传热系数为500 W/(m·℃)，试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽略。
解： Q?Wcph?T1?T2??14000?1.72??180?120?kJh?1.4448?106kJh?401.3kW 冷却水的出口温度为
?1.4448?106?Q?t2??t1???30?C?64.61?C ??Wccpc?10000?4.174?2
逆流时
?tm??180?64.61???120?30??C?ln180?64.61120?3025.39?C?102.2?C 115.39ln90S逆并流时
Q401.3?1032??m?7.854m2 K?tm500?102.2?tm??120?64.61???180?30??C?ln120?64.61180?3094.61?C?94.97?C 55.39ln150S逆Q401.3?1032??m?8.452m2 K?tm500?94.97 9．在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1 600 m/h，常压下苯的沸点为 ℃，气化热为394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20 ℃，流量为35 000 kg/h，水的平均比热容为 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450 W/(m·℃)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。 解：苯蒸气的密度为 ??2
3
PM1?78?kgm3?2.692kgm3 RT0.08206??273?80.1? Wh?1600?2.692kgh?4307.2kgh
Q?Wh??4307.2?394kJh?1.697?106kJh?4.71?105W Q?WcCp,c(t2?t1) ?35000?4.17?103(t2?20)?4.71?105 3600解出 t2?31.6℃
求?tm
苯 → 水 20
———————————————— ?t
?tm?60.1?48.5?C?54.1?C 60.1ln48.5Q4.71?1052S??m?19.3m2
K?tm450?54.110．在一单壳程、双管程的管壳式换热器中，水在壳程内流动，进口温度为30 ℃，出口温度为65 ℃。油在管程流动，进口温度为120 ℃。出口温度为75 ℃，试求其传热平均温度差。
解：先求逆流时平均温度差 油 120 → 75 水 65 30 ?t 55 45 ?t???t2??t1?55?45?C?49.8?C
m?t55lnln245?t1计算P及R P? R?t2?t165?30??0.389 T1?t1120?30T1?T2120?75??1.286 t2?t165?30查图5-11（a）得 ?Δt?0.875
??0.875?49.8?C?43.6?C ?tm??Δt?tm11．某生产过程中需用冷却水将油从105 ℃冷却至70 ℃。已知油的流量为6 000 kg/h，水的初温为22 ℃，流量为2 000 kg/h。现有一传热面积为10 m的套管式换热器，问在下列两种流动型式下，换热器能否满足要求：
2
（1） 两流体呈逆流流动； （2） 两流体呈并流流动。
设换热器的总传热系数在两种情况下相同，为300 W/(m·℃)；油的平均比热容为 kJ/(kg·℃)，水的平均比热容为 kJ/(kg·℃)。热损失可忽略。 解：本题采用??NTU法计算 （1）逆流时 Whcph? Wccpc? CR?2
6000?2.9?103W?C?3166.7W?C 36002000?4.17?103W?C?2316.7W?C 3600Cmin2316.7??0.732 Cmax3166.7 (NTU)min?KS300?10??1.295 Cmin2316.7查图得 ??0.622 Q??Cmin(T1?t1)
?0.622?2316.7??105?22?W?1.196?105W
?Q1.196?105? T2?T1???105???C?67.2?C?70?C 能满足要求 Whcph?3166.7? （2）并流时 CR?0.732 (NTU)min?1.295
查图得 ??0.526
Q?0.526?2316.7??105?22?W?1.011?105W
?1.011?105? T2??105???C?73.1?C?70?C 不能满足要求 3166.7??12．在一单程管壳式换热器中，管外热水被管内冷水所冷却。已知换热器的传热面积为5 m，总传热系数为1 400 W/(m·℃)；热水的初温为100 ℃，流量为5 000 kg/h；冷水的初温为20 ℃，流量为10 000 kg/h。试计算热水和冷水的出口温度及传热量。设水的平均比热容为 kJ/(kg·℃)，热损失可忽略不计。 解： Whcph?5000?4.18?103W?C?5806W?C 36002
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