上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_传热过程_传热_4

例题7 有一套换热器，长10m,管间用饱和水蒸汽加热 一定流量下且作湍流流动的空气由管内流过，温 度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，要 使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热 器的长度应该为多少？水蒸汽侧和管壁热阻可以 忽略不计

例题7 有一套换热器，长10m，管间用饱和水蒸汽加热。 一定流量下且作湍流流动的空气由管内流过，温 度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，要 使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热 器的长度应该为多少？水蒸汽侧和管壁热阻可以 忽略不计

例题7解答 =20.8=1.74a K'=1.74K Q=qm2Cp2(t2-)=KAAtm KA =2 9m2 KA A K 1 2× A =2 =1.15 K' 1.74

例题7解答 0.8       2 1.74 K K  1.74 2 2 2 1 ( ) Q q c t t KA t     m p m 2 2 2 m m q K A q KA      1 2 2 1.15 1.74 A K A K       

例题8 在一套管换热器中，117C的饱和水蒸汽在环隙间 冷凝，用来加热管内呈湍流流动(Re>104)的水 溶液(p=1050kgm3,c=4.1kJ/kg·C)。当 溶液流量为0.637m3h时，可从20C加热到102℃， 而当流量增加至1.2m3h时，只能从20℃加热到 97C。试求换热器的传热面积A和流量为1.2m3h 时的传热系数K。计算时可以忽略管壁热阻、污 垢热阻，并可当平壁处理。在上述两种情况下， 蒸汽冷凝传热系数均可取为8kW/(m·C)

例题8 在一套管换热器中，117oC的饱和水蒸汽在环隙间 冷凝，用来加热管内呈湍流流动（Re>104）的水 溶液（ ＝1050 kg/m3 ， cp =4.1 kJ/kg·oC）。当 溶液流量为0.637 m3 /h时，可从20oC加热到102oC， 而当流量增加至1.2 m3 /h时，只能从20oC加热到 97oC。试求换热器的传热面积A和流量为1.2 m3 /h 时的传热系数K。计算时可以忽略管壁热阻、污 垢热阻，并可当平壁处理。在上述两种情况下， 蒸汽冷凝传热系数均可取为8 kW/(m2·oC)

例题8解答 97-15 流量为0.637m3h时： △tm 97 =43.93C In 15 97-20 流量为1.2m3h时： △t' =48.77°C 97 In 20 K'A×48.77 1.2cm×(97-20) K' =1.59 Q KA×43.93 0.673cn×(102-20) K 1.2 =1.884 a' 0.8 =1.66 u 0.637 a u

例题8解答 流量为0.637m3 /h时： 97 15 43.93 97 ln 15 o m t C     流量为1.2m3 /h时： 97 20 48.77 97 ln 20 o m t C      48.77 1.2 (97 20) 43.93 0.673 (102 20) p p Q K A c Q KA c           1.59 K K   1.2 1.884 0.637 u u    0.8 1.66 u u            

例题8解答 1 K= 1,1 1,1 一十 K' do 8 =1.59 a K 1 1 1 a 00 1.660 .8 K'= 1 0.85kW1(m2.K) = a,=0.57kW/(m2.K) 1 1 1 1.66x 00 1.66×0.578 1.2 qmcp(t2-t) ×1050×4.1×(97-20) A= 3600 =2.67m K'Atm 0.85×48.77

例题8解答 0 1 1 1 i K     0 0 1 1 1 1 8 1.59 1 1 1 1 1.66 8 i i i i K K                2 0.57 / ( ) i    kW m K 2 0 1 1 0.85 /( ) 1 1 1 1 1.66 1.66 0.57 8 i K kW m K          2 1 2 1.2 1050 4.1 (97 20) ( ) 3600 2.67 0.85 48.77 m p m q c t t A m K t              

间壁式换热器的类型和结构型式 夹套式换热器 蒸汽 主要用于反应器的加热或冷却，将反 应器的筒体制成夹套，将加热剂或冷 却剂通入夹套内，通过夹套的间壁与 反应器内的物料进行换热。 冷凝液 在用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部连接管通入夹套内，冷凝 水由下部连接管排出，当冷却时，冷却水从下部进入，而由 上部流出。 为提高器内物料一侧的给热系数，可在器内设置搅拌器，使 容器内的流体作强制对流

夹套式换热器 主要用于反应器的加热或冷却，将反 应器的筒体制成夹套，将加热剂或冷 却剂通入夹套内，通过夹套的间壁与 反应器内的物料进行换热。 在用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部连接管通入夹套内，冷凝 水由下部连接管排出，当冷却时，冷却水从下部进入，而由 上部流出。 为提高器内物料一侧的给热系数，可在器内设置搅拌器，使 容器内的流体作强制对流。 间壁式换热器的类型和结构型式

夹套式换热器 冷流体入口 夹套换热器 D 水蒸气进口 热流体通过间壁将 热量传递给冷流体 冷流体出口 冷凝水出口 事玉大学动画制作

夹套式换热器

间壁式换热器的类型和结构型式 浸没式蛇管换热器 结构：由肘管连接的直管，或由盘 成螺旋状的弯管所组成。蛇管形状 主要决定于容器形状。将蛇管浸没 于容器中，即构成蛇管式换热器。 当管内通入液体载热体时，应从蛇管的下部通入，当管内通 入蒸汽加热时，应从蛇管的顶部通入，冷凝水经蛇管下部的 疏水器排出。 优点：结构简单，能承受高压； 缺点：管外流体给热系数小，为强化传热，可在器内安装搅 拌器

浸没式蛇管换热器 结构：由肘管连接的直管，或由盘 成螺旋状的弯管所组成。蛇管形状 主要决定于容器形状。将蛇管浸没 于容器中，即构成蛇管式换热器。 当管内通入液体载热体时，应从蛇管的下部通入，当管内通 入蒸汽加热时，应从蛇管的顶部通入，冷凝水经蛇管下部的 疏水器排出。 优点：结构简单，能承受高压； 缺点：管外流体给热系数小，为强化传热，可在器内安装搅 拌器。 间壁式换热器的类型和结构型式

间壁式换热器的类型和结构型式 喷淋式蛇管换热器 on r-o0r 通常用作冷却器。将蛇管成排地固定在钢架上，被冷却流体 在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置通过齿型堰板均匀 喷洒在蛇管表面而流下，最后收集于排管的底盘内。 喷淋式换热器的最大优点是便于检修和清洗，对冷却水水质 可以适当降低

喷淋式蛇管换热器 通常用作冷却器。将蛇管成排地固定在钢架上，被冷却流体 在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置通过齿型堰板均匀 喷洒在蛇管表面而流下，最后收集于排管的底盘内。 喷淋式换热器的最大优点是便于检修和清洗，对冷却水水质 可以适当降低。 间壁式换热器的类型和结构型式

间壁式换热器的类型和结构型式 喷淋式蛇管换热器 请成是些 手四4经下

间壁式换热器的类型和结构型式 喷淋式蛇管换热器