解出 t2?31.6℃
求?tm
苯 80.1 → 80.1 水 31.6 20
———————————————— ?t 48.5 60.1
?tm?60.1?48.5?C?54.1?C 60.1ln48.5Q4.86?1052
S??m?20m2K?tm450?54.1
4-21一传热面积为50m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33 000kg／h，温度由20℃升至38℃。溶液的温度由110℃降至60℃。若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度不变的情况下，冷水出口温度增到45℃。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：(1)两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比热容可取为4.187kJ/(kg·℃)；(2)可按平壁处理，两种工况下αi和αo分别相同；(3)忽略管壁热阻和热损失。
解：求清洗前总传热系数K
?tm??110?38???60?20??C?54.2?C
ln110?3860?20Q33000?4.187?103??38?20? K??Wm2??C?255Wm2??C S?tm3600?50?54.2????求清洗后传热系数K?
由热量衡算 qmhcph?T1?T2??qmccpc?t2?t1?
??t1? qmhcph?T1?T2???qmccpc?t2 T2??T1?qmccpcqmhcphT?T110?60???t1??T1?12?t2??t1????t2??110?45?20???40.6℃
t2?t1?38?20??110?45???40.6?20??C?38.6?C ?tm??110?45ln40.6?2011
33000?4.187?103??45?20? K?Wm2??C?497.16Wm2??C
3600?50?38.6???? 清洗前两侧的总传热热阻
?RS?11?11?2?32?????m??CW?1.9?10m??CW KK??255497.16?
4-22在一逆流套管换热器中，冷、热流体进行热交换。两流体的进、出口温度分别为t1=20℃、t2=85℃，T1=100℃、T2=70℃。当冷流体的流量增加一倍时，试求两流体的出口温度和传热量的变化情况。假设两种情况下总传热系数可视为相同，换热器热损失可忽略。 解：热：T1=100℃ → T2=70℃ 冷：t2=85℃ ← t1=20℃
热流体放热Q 放=qmhCph（T1 - T2 ） 冷流体吸热Q 吸=qmcCpc（t1-t2） 由传热Q=KSΔtm ，?tm??70?20???100?85??C?29.07?C
ln70?20100?85∴Q=29.07KS
冷流体流量增加一倍后：
热：T1=100℃ → T2， 冷：t2 ← t1=20℃
?T2?20???100?t2?而K，S 不变， Q?Q???tm ?Q??Q?tmlnT2?20100?t229.07
?cpc?t2??t1??qmhcph?T1?T2??，?2qmccpc?t2??20??qmhcph?100?T2?? 又Q??qmc用试差法得t2′=63.8℃；T2′=59.8℃∴Q′/Q=1.34
4-23一定流量的空气在蒸汽加热器中从20℃加热到80℃。空气在换热器的管内呈湍流流动。绝压为180kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。现因生产要求空气流量增加20％，而空气的进、出口温度不变。试问应采取什么措施才能完成任务。作出定量计算。假设管壁和污垢热阻均可忽略。（答：将饱和蒸汽压强提高到200kPa)
解：绝压为180kPa的饱和水蒸气温度为116.6℃
??空???蒸,?K??空
则原工况：q2cp2(t2?t1)?KS?tm??空st2?t1
T?t1lnT?t2?q2cp2lnT?t1??空S （1） T?t2流量加倍后，空气进、出口温度不变：
12
?'空q'?(2)0.8?20.8?1.741?空q2?q'2cp2(t2?t1)??'空St2?t1 （2） T'?t1lnT'?t2?2q2cp2lnT'?t1?1.741?空ST'?t2T'?t1T'?t2?1.741 （2）/（1）得：
T?t1lnT?t22lnT'?20116.6?20 ?1.741lnT'?80116.6?80解得：T'?120.2℃。 即加热蒸汽应上升为200kPa。 ?2ln
4-24液态氨储存于壁面镀银的双层壁容器内，两壁间距较大。外壁表面温度为20℃，内壁外表面温度为-180℃，镀银壁的黑度为0.02，试求单位面积上因辐射而损失的冷量。
解：按一物体被包住处理：φ=1
q1?2??T1?4?T2?4??c1?2????????,c1?2?0.1134
???100??100?????93?4?293?4?2?0.1134?????????8.27W/m
??100??100????q1?24-25黑度分别为0.3和0.5的两个大的平行板，其温度分别维持在800℃和370℃，在它们中间放一个
两面的黑度皆为0.05的辐射遮热板，试计算：（1）没有辐射遮热板时，单位面积的传热量为多少？（2）有辐射遮热板时，单位面积的传热量？（3）辐射遮热板的温度？
解：（1）q1?2??T1?4?T2?4??c1?2????????
???100??100???c1?2?c05.669??1.308
1111??1??1?1?20.30.5q1?2??1073?4?643?4??1.308??W/m2 ??????15102??100??100????（2）（3）稳定状态下：Q1?3?Q1?2
??T1?4c1?3S???100????
?T???2??100?4??T3?4?T2?4??????? ??c3?2S???????100??100???13
c1?3?c05.669??0.2538
1111??1??1?1?30.30.05c3?2??3c0?11??1?25.669?0.2700
11??10.050.5??1073?4?T3?4???T3?4?643?4?0.2538?????0.2700??????????
????100??100?????100??100????T3?924.5K?651.5℃
q1?3??T1?4?T3?4???1073?4?924.5?4?2?c1?3?????0.2538???????????1506W/m
????100??100?????100??100???14