动，两种油的初温分别为243oC和128oC；终温分别为167oC和157oC。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 解：以上标“'”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知：
???Q??K0?tm?Whcph??T1?T2???Wccpc??t2?t1??????Q?K0?tm?Whcph?T1?T2??Wccpc?t2?t1?
两式相除，得
????tmT1?T2t2?t1???tmT1?T2t2?t1
（a）
将和比定律应用于上式，得
?tm?tm???????T1?T2?????t2?t1????T1?T2?????t2?t1?????????????T1?T2???t2?t1??T1?t2???T2?t1?
???157?128??47 ??243?167?t??t?t??t2121 而
o??243?128???167?157??tm??43115ln10?t2471?t1???t2??t1?t2??t143ln?t247??1.093?t143C
所以
ln
?t2?e1.093?2.98?t12
?12?8 ?243?t??2.98?T 或 （b） 由式a得
2
t2??2.98?T2?12?8?24324?316715?7128?24?3T2t2?128
即 （c）
t2?0.38?24?3T2??128
联立式b和式c解得 t2=161.3 oC T2=155.4 oC 所以
?tm?o?t2??t1?243?161.3???155.4?128???49.7?t1.093ln2?t1C
16. 在一传热面积为50m2的单程列管换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h，温度由20oC升至38oC。溶液的温度由110oC降至60oC。若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度下，冷水出口温度增到45 oC。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
o为4.187 kJ/（kg·C）；（2）可按平壁处理，两种工况
下α i和α o分别相同；（3）忽略管壁热阻和热损失。 解：先求清洗前总传热系数K，由
?tm??110?38???60?20??54.4oC
ln110?3860?20 所以
Q33000?4.187?103?38?20?K???254S?tm3600?50?54.4o
W/（m2·C）
再求清洗后总传热系数K0，由热量衡算求溶液出口温度，即
Wccpc??o110?60??45?20??40.6T2?T1??t2?t1???110??Whcph?38?20C
o??110?45???40.6?20??tm??38.6110?45ln40.6?20C
o
W/（m2·C）
33000?4.187?103?45?20?K???4973600?50?38.6传热面两侧总污垢热阻分别为 （a） （b）
式a减式b，得 ?RS111???K?0?i?RS?1254
1111???K??0?i497
?11??1.925?10?3254497o
m2·C/W
17. 在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160 oC的饱和蒸汽在壳程冷凝（排出时为饱和液体），原料油在管程流动，并由20 oC加热到
106 oC。列管换热器尺寸为：列管直径为?19×2mm，管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为
o125kW，蒸气冷凝传热系数为7000W/（m2·C），油侧o污垢热阻可取为0.0005 m2·C /W，管壁热阻和蒸汽侧
垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。 又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。 解：（1）管内油侧αi：
?tm?o?t2??t1?160?20???160?106???90?t160?20lnln2160?106?t1C
Q1.25?105Ki???295Si?tm25???0.015?4?90o
W/（m2·C）
di11??Rsi?Ki?i?0d0
即
1115??0.0005?295?i7000?19o
解得 αi=360 W/（m2·C）
（2）油的出口温度t?：
2 新条件下的物理量用“'”表示。由热量衡算得 而
?Q??2Wcp??t2?20????
Q?Wcp?106?20??1.25?105p Wc?1450oW/（m2·C）
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