题目
有一套管换热器，外管直径为116×4mm，内管直径为54×2mm。苯在内管中由40℃被加热到80℃，流量为4500kg/h，平均比热为1.86kJ/kg×K，给热系数为1030W/m2×K。套管环隙内有120℃的饱和水蒸气冷凝，冷凝潜热为2206kJ/kg，给热系数为10000W/m2×K。苯侧垢层热阻为4×10-4m2×K/W，水蒸气一侧的垢层热阻及管壁热阻均可忽略。试求： （1）若不计热损失，其加热所需水蒸汽的消耗量为多少kg/h？ （2）套管换热器的有效长度为多少m？
有一套管换热器，外管直径为116×4mm，内管直径为54×2mm。苯在内管中由40℃被加热到80℃，流量为4500kg/h，平均比热为1.86kJ/kg×K，给热系数为1030W/m2×K。套管环隙内有120℃的饱和水蒸气冷凝，冷凝潜热为2206kJ/kg，给热系数为10000W/m2×K。苯侧垢层热阻为4×10-4m2×K/W，水蒸气一侧的垢层热阻及管壁热阻均可忽略。试求： （1）若不计热损失，其加热所需水蒸汽的消耗量为多少kg/h？ （2）套管换热器的有效长度为多少m？
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算苯的加热热负荷
苯的加热热负荷可以通过以下公式计算：
${Q}_{C} = \dot{m}_{苯} \times c_{苯} \times \Delta T_{苯}$
其中，$\dot{m}_{苯}$为苯的流量，$c_{苯}$为苯的平均比热，$\Delta T_{苯}$为苯的温升。
步骤 2：计算水蒸汽的消耗量
水蒸汽的消耗量可以通过以下公式计算：
${W}_{总} = \dfrac{{Q}_{C}}{r}$
其中，$r$为水蒸汽的冷凝潜热。
步骤 3：计算套管换热器的有效长度
套管换热器的有效长度可以通过以下公式计算：
$L = \dfrac{{A}_{2}}{\pi {d}_{3}}$
其中，${A}_{2}$为套管换热器的传热面积，${d}_{3}$为内管的外径。
苯的加热热负荷可以通过以下公式计算：
${Q}_{C} = \dot{m}_{苯} \times c_{苯} \times \Delta T_{苯}$
其中，$\dot{m}_{苯}$为苯的流量，$c_{苯}$为苯的平均比热，$\Delta T_{苯}$为苯的温升。
步骤 2：计算水蒸汽的消耗量
水蒸汽的消耗量可以通过以下公式计算：
${W}_{总} = \dfrac{{Q}_{C}}{r}$
其中，$r$为水蒸汽的冷凝潜热。
步骤 3：计算套管换热器的有效长度
套管换热器的有效长度可以通过以下公式计算：
$L = \dfrac{{A}_{2}}{\pi {d}_{3}}$
其中，${A}_{2}$为套管换热器的传热面积，${d}_{3}$为内管的外径。