4-17在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。
解：变化前?tm??t1??t2?150?15???100?40???92.6℃
?t1150?15lnln100?40?t2?变化后?tm??t1??t2?150?15???80?40???78.1℃
?t1150?15lnln80?40?t2?qm?cp??t，故变化前后传递的热量变化Q??Q物性数据不变时，由Q由Q150?80?1.4Q
150?100?KS?tm，故变化前后K不变时
1.4KS?tm??S??S?KS??tm?tm92.6?1?1.4??1.85m ??tm78.14-18重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃。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：由题意得：
并流时：热流体（重油）：T1=243℃ → T2=167℃ 冷流体（原油）：t1=128℃ → t2=157℃
?Q?qmhcph?T1?T2??76qmhcph?qmccpc?t2?t1??29qmccpc?KS?tm
?tm??t1??t2?243?128???167?157???43℃
?t1243?128lnln167?157?t2改为逆流后：热流体（重油）：T1=243℃ → T2′=？ 冷流体（原油）：t2′=？ ← t1=128℃ 同理：Q????t1???t2??128?qmhcph?KS?tm? qmhcph?T1?T2????243?T2??qmhcph?qmccpc?t2?2976?
t2?128243?T2??——（1） ?T2??578.45?2.62t2???tm????T2??128??t1??t2?243?t2?——（2）
??t1243?t2lnln?t2T2??128又
Q?tm29??——（3）
?t2??128Q??tm由（1）（ 2）（ 3）解得t2′=161.41℃；T2′=155.443℃
??49.5℃ ?tm4-19某厂用0.2MPa（表压）的饱和蒸汽（冷凝热为2169KJ/Kg，温度为132.9℃）将环丁砜水溶液由105℃加热至115℃后送入再生塔。已知流量为200m/h，溶液的密度为1080kg/m，比热容为2.93KJ/(Kg·℃)，试求水蒸气消耗量，又设所用传热器的总传热系数为700 W／(m·℃)，试求所需的传热面积。
23
3
200?1080?2.93??115?105??1758kJ/s
3600Q1758蒸汽消耗量qmh???3600?2.92?103kg/h
r2169?132.9?105???132.9?115??22.52℃
?tm?132.9?105ln132.9?115解：Q?qmccpc?t2?t1??Q1758?103S???111m3
K??tm700?22.524-20在一管壳式换热器中，用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的体积流量为1650m／h，常压下苯的沸点为80.1℃，汽化热为394kJ/kg。冷却水的进口温度为20℃，流量为36000kg／h，水的平均比热容为4.18KJ／(kg·℃)。若总传热系数Ko为450W/(m·℃)，试求换热器传热面积So。假设换热器的热损失可忽略。
解：苯蒸气的密度为 ?2
3
?PM1?78?kgm3?2.692kgm3 RT0.08206??273?80.1? Wh?165