某食品工厂的杀菌工序采用板式换热器，原料液流量为5000(kg/h)，入口温度为20(℃)，出口温度为85(℃)，原料液的比热容为3.8(kJ/(kg·℃))。请计算：(1) 杀菌工序所需的热量（(kJ/h)）？（5分）(2) 若采用蒸汽加热，蒸汽的潜热为2200(kJ/kg)，则每小时所需蒸汽的质量（(kg/h)）？（结果保留小数点后两位）（5分）
某食品工厂的杀菌工序采用板式换热器，原料液流量为$5000\text{kg/h}$，入口温度为$20\text{℃}$，出口温度为$85\text{℃}$，原料液的比热容为$3.8\text{kJ/(kg·℃)}$。请计算：
(1) 杀菌工序所需的热量（$\text{kJ/h}$）？（5分）
(2) 若采用蒸汽加热，蒸汽的潜热为$2200\text{kJ/kg}$，则每小时所需蒸汽的质量（$\text{kg/h}$）？（结果保留小数点后两位）（5分）
题目解答
答案
解析
本题主要考查热量的计算以及根据热量计算所需蒸汽质量的知识点。解题思路是先根据热量计算公式求出杀菌工序所需的热量，再根据蒸汽潜热与所需热量的关系求出每小时所需蒸汽的质量。
（1）计算杀菌工序所需的热量
根据热量计算公式$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$，其中$Q$表示热量，$m$表示质量流量，$c$表示比热容，$\Delta T$表示温度变化量。
已知原料液流量$m = 5000\text{kg/h}$，原料液的比热容$c = 3.8\text{kJ/(kg·℃)}$，入口温度$T_1 = 20\text{℃}$，出口温度$T_2 = 85\text{℃}$，则温度变化量$\Delta T=T_2 - T_1=85 - 20 = 65\text{℃}$。
将上述数据代入公式可得：
$\begin{align*}Q&=m \cdot c \cdot \Delta T\\&= 5000\times3.8\times65\\&=19000\times65\\&= 1235000\text{kJ/h}\end{align*}$
（2）计算每小时所需蒸汽的质量
若采用蒸汽加热，蒸汽放出的热量等于杀菌工序所需的热量，即$Q = m_s \cdot r$，其中$m_s$表示蒸汽的质量，$r$表示蒸汽的潜热。
已知蒸汽的潜热$r = 2200\text{kJ/kg}$，由（1）已求得$Q = 1235000\text{kJ/h}$，则每小时所需蒸汽的质量为：
$\begin{align*}m_s&=\frac{Q}{r}\\&=\frac{1235000}{2200}\\&\approx 561.36\text{kg/h}\end{align*}$