题目
套管换热器中,热流体温度由100 ℃降至80 ℃,冷流体温度由10 ℃上升到50 ℃,则两流体作逆流时平均温差为()℃。
套管换热器中,热流体温度由100 ℃降至80 ℃,冷流体温度由10 ℃上升到50 ℃,则两流体作逆流时平均温差为()℃。
题目解答
答案
59.44
解析
考查要点:本题主要考查逆流换热器中平均温差的计算,需要掌握对数平均温差公式的应用。
解题核心思路:
逆流情况下,平均温差的计算需使用对数平均温差公式,即通过热流体和冷流体进出口温差的差值与自然对数的比值来求解。关键在于正确识别热流体和冷流体的进出口温度,并代入公式计算。
破题关键点:
- 明确热流体(高温流体)和冷流体(低温流体)的进出口温度。
- 计算热流体出口与冷流体进口、热流体进口与冷流体出口的温差(ΔT1和ΔT2)。
- 代入公式 $\Delta T_{\text{log}} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln \frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}}$。
步骤1:确定进出口温度
- 热流体:进口温度 $T_{h,\text{in}} = 100^\circ \text{C}$,出口温度 $T_{h,\text{out}} = 80^\circ \text{C}$。
- 冷流体:进口温度 $T_{c,\text{in}} = 10^\circ \text{C}$,出口温度 $T_{c,\text{out}} = 50^\circ \text{C}$。
步骤2:计算温差ΔT₁和ΔT₂
- $\Delta T_1 = T_{h,\text{in}} - T_{c,\text{out}} = 100 - 50 = 50^\circ \text{C}$
- $\Delta T_2 = T_{h,\text{out}} - T_{c,\text{in}} = 80 - 10 = 70^\circ \text{C}$
步骤3:代入对数平均温差公式
$\Delta T_{\text{log}} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln \frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}} = \frac{50 - 70}{\ln \frac{50}{70}} = \frac{-20}{\ln \frac{5}{7}}$
步骤4:计算自然对数并求结果
- $\ln \frac{5}{7} \approx \ln 0.714 \approx -0.3365$
- $\Delta T_{\text{log}} = \frac{-20}{-0.3365} \approx 59.44^\circ \text{C}$