七、 拟采用φ89×4.5和57×3.5mm的钢管套管冷却器将甲醇液体5000kg/h,从65℃冷却至35℃,已知甲醇在定性温度下的物性如下:ρ=770kg/m3;Cp=2.64kJ/kg.K;Pr=5.48;λ=0.207 w.m-1.K-1;μ=0.43Cp;现安排甲醇走内管,忽略热损失,Cp(水)=4.187kJ/(kg.K)求:(1)甲醇的给热系数;(2)若冷却水初温为20℃,终温为45℃,冷却水耗用量为多少kg/h?(3)若K=430w.m-2.K-1,两流体呈逆向流动,需套管的长度为多少m?
七、 拟采用φ89×4.5和57×3.5mm的钢管套管冷却器将甲醇液体5000kg/h,从65℃冷却至35℃,已知甲醇在定性温度下的物性如下:ρ=770kg/m3;Cp=2.64kJ/kg.K;Pr=5.48;λ=0.207 w.m-1.K-1;μ=0.43Cp;现安排甲醇走内管,忽略热损失,Cp(水)=4.187kJ/(kg.K)
求:(1)甲醇的给热系数;
(2)若冷却水初温为20℃,终温为45℃,冷却水耗用量为多少kg/h?
(3)若K=430w.m-2.K-1,两流体呈逆向流动,需套管的长度为多少m?
题目解答
答案
解:(1)u(甲醇)=[5000/(3600×770)]/[0.785(50×10-3)2]
=0.9186m/s --------2分
Re=duρ/μ=(50×10-3×0.9186×770)/(0.43×10-3)
=82250>104
Pr=Cpμ/λ=(2.64×103×0.43×10-3)/0.207
=5.484
假设L/d>60
α甲醇=0.023(λ/di)Re0.8 pr0.4
=0.023×0.207/0.05×(82250)0.8×(5.484)0.4
=1357W.m-2.K-1 --------3分
(2) qm水=qm甲醇×Cp甲醇(T1-T2)/[Cp水(t2-t1)]
=[5000×2.64×103 (65-35)]/[4.187×103(45-20)]
=3783kg/h --------4分
(3) △t1=65-45=20℃;△t2=35-20=15℃
△tm=(△t1+△t2)/2=(20+15)/2=17.5℃ --------3分
Q=qm甲醇×Cp甲醇×(T1-T2)
=(5000/3600)×2.64×103(65-35)
=1.1×105 W
A =Q/(K×△tm) = (1.1×105) / (430×17.5)=14.62m --------3分
L=A/(πd)=14.62/(π×57×10-3)= 81.63m
验证:L/d=81.63/0.057 = 1.432×103 〉60 --------1分