16 ℃的盐水以3840 kg·h-1的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为φ38×2.5 mm的钢管,每段长6 m。105 ℃的热水以4 m3·h-1的流率在环隙内流过,而被冷却至48 ℃。两流体作逆流流动。热水对管壁的对流给热系数αo为5000 W·m-2·℃-1,已知盐水物性(平均温度下)ρ=1200 kg·m-3,cp=3.3 kJ·kg-1·℃-1,μ=0.95×10– 3 Pa·s,λ=0.56 W·m-1·℃-1,管内外污垢热阻分别为Rs1 =1/3788 m2·℃·W-1,Rs o =1/3846 m2·℃·W-1。求盐水出口温度和所需套管的段数。忽略管壁热阻及热损失。(热水在平均温度下的cp=4.18 kJ·kg-1·℃-1,ρ=1000 kg·m-3)。提示:αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4

步骤 1：计算盐水出口温度
根据热平衡方程，热水和盐水的热交换量相等。热水的热交换量为：
\[ Q_{\text{热水}} = \dot{m}_{\text{热水}} \cdot c_{p,\text{热水}} \cdot (T_{\text{热水,入口}} - T_{\text{热水,出口}}) \]
其中，\(\dot{m}_{\text{热水}}\)为热水的质量流率，\(c_{p,\text{热水}}\)为热水的比热容，\(T_{\text{热水,入口}}\)为热水入口温度，\(T_{\text{热水,出口}}\)为热水出口温度。
盐水的热交换量为：
\[ Q_{\text{盐水}} = \dot{m}_{\text{盐水}} \cdot c_{p,\text{盐水}} \cdot (T_{\text{盐水,出口}} - T_{\text{盐水,入口}}) \]
其中，\(\dot{m}_{\text{盐水}}\)为盐水的质量流率，\(c_{p,\text{盐水}}\)为盐水的比热容，\(T_{\text{盐水,出口}}\)为盐水出口温度，\(T_{\text{盐水,入口}}\)为盐水入口温度。
根据热平衡方程，有：
\[ Q_{\text{热水}} = Q_{\text{盐水}} \]
步骤 2：计算盐水出口温度
将已知数据代入热平衡方程，计算盐水出口温度。
步骤 3：计算传热速率
根据传热速率方程，计算传热速率。
步骤 4：计算对流给热系数
根据给定的公式，计算盐水的对流给热系数。
步骤 5：计算总传热系数
根据总传热系数的计算公式，计算总传热系数。
步骤 6：计算所需套管的段数
根据传热速率方程，计算所需套管的段数。