题目
3-24 如附图所示的单管程列管换热器,内有37根 times -|||-2.5mm、长3m的换热管。今拟采用此换热器冷凝并冷却-|||-CS2饱和蒸气,自饱和温度46℃冷却到10℃。CS2在壳程-|||-冷凝,其流量为 /h, 冷凝相变焓为 .6kJ/kg 冷-|||-却水在管程流动,进口温度为5℃,出口温度为32℃,与CS2-|||-冷凝液逆流流动。已知CS2冷凝段和CS2冷却段的总传热系-|||-数分别为 _(1)=291W/((m)^2cdot (C)_(2)C) 及 _(2)=174W/((m)^2cdot (C)_(2))-|||-问此换热器是否适用?(传热面积A及总传热系数均以外-|||-表面积计)-|||-↑t2=32℃-|||-口-|||-↑ T1=46℃-|||-CS2-|||-↑-|||-_(2)=(10)^circ C-|||-日-|||-=5℃-|||-冷却水-|||-习题 3-24 附图
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算CS2冷凝段的传热量
首先，计算CS2冷凝段的传热量。CS2的流量为300kg/h，冷凝相变焓为351.6kJ/kg。因此，CS2冷凝段的传热量Q1为：
\[ Q1 = \text{流量} \times \text{冷凝相变焓} = 300 \times 351.6 = 105480 \text{kJ/h} = 29300 \text{W} \]
步骤 2：计算CS2冷却段的传热量
CS2冷却段的传热量Q2可以通过CS2的比热容和温度变化来计算。但是，题目中没有给出CS2的比热容，因此我们假设CS2冷却段的传热量与冷凝段的传热量相同，即Q2 = Q1 = 29300 W。
步骤 3：计算传热面积
根据传热方程Q = K * A * ΔT，我们可以计算出所需的传热面积A。对于CS2冷凝段，传热系数K1 = 291 W/(m²·℃)，对于CS2冷却段，传热系数K2 = 174 W/(m²·℃)。CS2冷凝段的平均温差ΔT1 = (46 - 32) / 2 = 7℃，CS2冷却段的平均温差ΔT2 = (32 - 10) / 2 = 11℃。因此，所需的传热面积A1和A2分别为：
\[ A1 = \frac{Q1}{K1 \times \Delta T1} = \frac{29300}{291 \times 7} = 14.1 \text{m}^2 \]
\[ A2 = \frac{Q2}{K2 \times \Delta T2} = \frac{29300}{174 \times 11} = 15.1 \text{m}^2 \]
步骤 4：计算换热器的总传热面积
换热器的总传热面积A为A1和A2之和，即A = A1 + A2 = 14.1 + 15.1 = 29.2 m²。换热器的传热面积为37根换热管的外表面面积之和，每根换热管的外表面面积为π * D * L，其中D = 25mm = 0.025m，L = 3m。因此，换热器的总传热面积为：
\[ A_{\text{换热器}} = 37 \times \pi \times 0.025 \times 3 = 8.7 \text{m}^2 \]
步骤 5：判断换热器是否适用
由于换热器的总传热面积A_{\text{换热器}} = 8.7 m²小于所需的传热面积A = 29.2 m²，因此此换热器不适用。
首先，计算CS2冷凝段的传热量。CS2的流量为300kg/h，冷凝相变焓为351.6kJ/kg。因此，CS2冷凝段的传热量Q1为：
\[ Q1 = \text{流量} \times \text{冷凝相变焓} = 300 \times 351.6 = 105480 \text{kJ/h} = 29300 \text{W} \]
步骤 2：计算CS2冷却段的传热量
CS2冷却段的传热量Q2可以通过CS2的比热容和温度变化来计算。但是，题目中没有给出CS2的比热容，因此我们假设CS2冷却段的传热量与冷凝段的传热量相同，即Q2 = Q1 = 29300 W。
步骤 3：计算传热面积
根据传热方程Q = K * A * ΔT，我们可以计算出所需的传热面积A。对于CS2冷凝段，传热系数K1 = 291 W/(m²·℃)，对于CS2冷却段，传热系数K2 = 174 W/(m²·℃)。CS2冷凝段的平均温差ΔT1 = (46 - 32) / 2 = 7℃，CS2冷却段的平均温差ΔT2 = (32 - 10) / 2 = 11℃。因此，所需的传热面积A1和A2分别为：
\[ A1 = \frac{Q1}{K1 \times \Delta T1} = \frac{29300}{291 \times 7} = 14.1 \text{m}^2 \]
\[ A2 = \frac{Q2}{K2 \times \Delta T2} = \frac{29300}{174 \times 11} = 15.1 \text{m}^2 \]
步骤 4：计算换热器的总传热面积
换热器的总传热面积A为A1和A2之和，即A = A1 + A2 = 14.1 + 15.1 = 29.2 m²。换热器的传热面积为37根换热管的外表面面积之和，每根换热管的外表面面积为π * D * L，其中D = 25mm = 0.025m，L = 3m。因此，换热器的总传热面积为：
\[ A_{\text{换热器}} = 37 \times \pi \times 0.025 \times 3 = 8.7 \text{m}^2 \]
步骤 5：判断换热器是否适用
由于换热器的总传热面积A_{\text{换热器}} = 8.7 m²小于所需的传热面积A = 29.2 m²，因此此换热器不适用。