'' 而?T(T?T1)?(T?T2)m?=
(120?20)?(120?80)=
100?40
lnT?T'1T?T'ln120?202120?80ln10040 =65.5 ℃(亦即65.5 K) L=
?K?d?T=
366m76.9?3.14?0.02?65.5=1.16 m。
5. 10 分 (3767) D3767 (1)K=
11?1
??1??Rs??2 =
11
1.163?104?0.001546.5?0.00043?1116 =109 W·m-2
·K-1
(2)当?'2=2?2=2×116=232 W·m-2·K-1时,
K '=
110.00151.163?104?46.5?0.00043?1
232 =206 W·m-2
·K-1
(3)K ′
∕K=206∕109=1.89。
6. 5 分 (3768) D3768 '''' K=
qmcp(T1?T2)A?T
m?2 式中: q ?q'mv?=
2.0?103600×997=5.54×10-3 kg·s-1
T'''T'1?T2=45-15=30 ℃, 亦即T1?2=30 K
?T 1=(T1?T1)=58-45=13 ℃, 亦即?T1=13 K ?T 2=(T2?T2)=45-15=30 ℃, 亦即?T2=30 K
?T30?13m=
?T1??T2=
=20.3 K
ln?T1?Tln30213 A=?dl=?×0.1×1.45=0.456 m2
163
由此可得: K=
5.54?10?3?4.187?103?300.456?20.3
=75.2 W·m-2·K-1。
7. 10 分 (3769) D3769
(1)逆流操作所需传热面积 A=
?K?T
m 式中: ??q(T2000mcp1?T2)=3600×4.18×103×(100-80)
=4.64×104 W
?T'1=T1?T2=80-20=60 ℃, 即?T1=60 K
?T'2=T2?T1=100-70=30 ℃, 即?T2=30 K
?TT1??T2m=
?=
60?30=43.3 K
ln(?T1?T)ln(60230) ?1=2510 kJ·h-1·m-2·K-1=697 W·m-2·K-1
??2=0.023d(Re)0.8 =0.023
0.1093.60.026(5×104)0.8
=154 W·m-2·K-1 K=
?1?2?=
697?1541??2697?154=126 W·m-2·K-1
计算可得: A=
4.64?1042126?43.3=8.5 m
(2)并流操作所需传热面积 A'=
?K?T'
m 式中: ?T'''1=T1?T1=100-20=80 ℃, 即?T1=60 K ?T'''2=T2?T2=80-70=10 ℃, 即?T2=10 K '' ?T'?T1??T2?10m=
'=
80=33.7 K
ln(?T1?T')ln(80210) 164
计算可得: A'
=
4.64?1042126?33.7=11 m。
8. 15 分 (3771) D3771
空气流量为80 m3·h-1时
??q'm,2cp,2?T=KA?Tm ① 空气流量为92 m3·h-1时,
?'?q'''
'm,2cp,2?T=KA?Tm ② 两式相比可得: ' ?T'=
qm,2Kmq·
m,2K'??Tm ③
'' 式中:
qm,2q=
qV,2?m,2qV,2?=
9280=1.15
K?20.82K'??'=(
Re=(
800.82Re')=(
qV,q )0.8V,292)=0.894
'' ?T(T1?T)?(T1?T2)(115?20)?(115?65)m=
'=
ln(T1?T1ln(115?20=70.1 ℃
T')1?T2115?65)' ?T'=
(T2?T1)?(T2?T2)T2?20)?(T2?65)m =
(=
45ln(T2?T1)ln(T2?20?20T 2?T2Tln(T22?65)T2?65) 由式③可得:
45=1.15×0.894×70.1=72.1
ln(T2?20T2?65) 化简上式得: ln(T2?20T)=0.624 ④
2?65 由此解得: T2=117 ℃。
9. 10 分 (3772) D3772
(1)双程列管换热器::
165
据题意K≈?2
(T?T)?(T?T)'' q''12m,2cp,2(T2?T1)=?2A
ln(T?T'
1T?T')2 化简得: q?2Am,2cp,2=
ln(T?T'1T?T')2 q?1m,2cp,2=2A
ln(148?20 148?106)(2)单程列管换热器
改为单程操作后,同理可得: q'1m,2cp,2=?2A
ln(148?20148?T'')2'ln(128'') 联立①②两式可得:
?2=148?T2?2128 ln(42)'
?'20.8?=(
u2u)=(
12)0.8 128'' 由式③和式④联立得: (
1ln)0.8
=
148?T22ln128
42 由此解得: T''2=80.6℃。
*. 10 分 (3774) D3774
??q'''mcp(T2?T'201)=
3600×1.0×103×(50-15)=194 W
?=KA?Tm=K???d?l??Tm 式中：K=
?1?250?=
5000?1??25000?50=49.5 W·m-2·K-1
①②③
④
166
?T'1=T1?T'2=85-50=35 ℃, ?T2=T2?T1=45-15=30 ℃ ?T?T1??T2?30m=
2=
352=32.5 ℃, 即?Tm=32.5 K
由此可得： l=?K?d?T194m=49.5?3.14?0.017?32.5=2.3 m。
11. 10 分 (3775) D3775
(1)水蒸气耗用量qm
??q'''m?cp??T=3600×1.9×103×(60-30)
q?1.9?103?(60?30)m=
?r=
36002204?103=93 kg·h-1
(2)套管换热器有效长度l ?=KA?Tm=K???d?l??Tm ?T??T2m=
?T1=
(120?30)?(120?60)=74 ℃(即?Tm=74 K)
ln?T1?Tln120?302120?603 l=
??1.9?10?(60?30)3600K?Tm?d=
3600500?74?3.14?0.0475=10 m。
12. 10 分 (3776) D3776 '
d20n'd2d=
15,
n=(
d') (因q?V?4d2?n?u)
''
?Tm?=1,
??T=1
m''d'?L''?L'
AA=
n?n?d?L=(
dd)-1L K' K??'-0.2??(
d'd)
''A'??T'''
?m?=
K?K?A??T=(
d)-0.2(
d)-1?L'
mddL 167