题目
每小时500kg的常压苯蒸气,用直立管壳式换热器加以冷凝,并冷却至30℃,冷却介质为20℃的冷水,冷却水的出口温度不超过45℃,冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸气的冷凝温度为80℃,汽化潜热为390kJ/kg,平均比热容为1.86kJ/(kg·K),并估算出冷凝段的传热系数为500W/(m2·K),冷却段的传热系数为100W/(m2·K),试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少?若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少?
每小时500kg的常压苯蒸气,用直立管壳式换热器加以冷凝,并冷却至30℃,冷却介质为20℃的冷水,冷却水的出口温度不超过45℃,冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸气的冷凝温度为80℃,汽化潜热为390kJ/kg,平均比热容为1.86kJ/(kg·K),并估算出冷凝段的传热系数为500W/(m2·K),冷却段的传热系数为100W/(m2·K),试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少?若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少?
题目解答
答案
解:(1)冷却段的热流量为
冷凝段的热流量为
冷却水用量为
kg/s
设在冷却段与冷凝段交界处冷却水的温度为t′,则
℃
根据各有关温度可画出换热器的操作线,如附图所示。
冷却段的对数平均温度差及所需传热面积为
℃
冷凝段的对数平均温差及所需传热面积为
℃
所需总传热面积为
所需冷却水用量为
kg/s
(2)若采用并流方式,为达到冷却要求,冷却水的最高出口温度为30℃,故冷却水的最小用量为
kg/s
所需传热面积为无穷大。
答:分别为:S=7.3m,q =0.639kg/s,q=1.6kg/s