将0.417kg/s、80℃的硝基苯，通过一换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过35 ℃。如热损失可以忽略 ，试求该换热器的热负荷及冷却水用量。
题目解答
答案
（1）从附录查得硝基苯和水的比热分别为1.6 kJ/kg·K和4.19kJ/kg·K 由热负荷计算式有Q.sub>热＝W热C热（T1一T2）＝0.417×1.6×103×（80－40）＝26.7kW（2）热损失Q损可以忽略时，冷却水用量可以Q＝Q热＝Q冷计算：Q.W热C热（T1一T2）＝W冷C冷 （ t2－t1）26.7×103＝W冷×4.187×103（35－30）W.sub>冷＝1.275kg/s＝4590kg/h ≈4.59m3/h
解析
考查要点：本题主要考查热量传递的基本计算，涉及热负荷的确定及冷却水用量的计算，需运用热量守恒原理（忽略热损失时，热流体释放的热量等于冷流体吸收的热量）。
解题核心思路：
- 热负荷计算：根据热流体（硝基苯）的质量流量、比热容和温度变化计算热负荷。
- 冷却水用量计算：利用热量守恒关系，结合冷却水的比热容和温度变化，反推其质量流量。
破题关键点：
- 正确选择比热容值（需查表或题目给定）。
- 单位统一（温度差单位为K或℃可直接使用，流量单位需注意转换）。
- 忽略热损失简化条件，直接建立热平衡方程。
（1）热负荷计算
公式：
$Q_{\text{热}} = W_{\text{热}} \cdot C_{\text{热}} \cdot (T_1 - T_2)$
代入数据：
- 硝基苯质量流量 $W_{\text{热}} = 0.417 \, \text{kg/s}$
- 比热容 $C_{\text{热}} = 1.6 \, \text{kJ/kg·K}$
- 温度变化 $\Delta T = 80 - 40 = 40 \, \text{K}$
计算得：
$Q_{\text{热}} = 0.417 \cdot 1.6 \cdot 10^3 \cdot 40 = 26.7 \, \text{kW}$
（2）冷却水用量计算
热量守恒：
$Q_{\text{热}} = Q_{\text{冷}} \implies W_{\text{热}} \cdot C_{\text{热}} \cdot (T_1 - T_2) = W_{\text{冷}} \cdot C_{\text{冷}} \cdot (t_2 - t_1)$
代入数据：
- 冷却水比热容 $C_{\text{冷}} = 4.187 \, \text{kJ/kg·K}$
- 温度变化 $\Delta t = 35 - 30 = 5 \, \text{K}$
整理方程：
$26.7 \cdot 10^3 = W_{\text{冷}} \cdot 4.187 \cdot 10^3 \cdot 5$
解得：
$W_{\text{冷}} = \frac{26.7}{4.187 \cdot 5} \approx 1.275 \, \text{kg/s}$
单位转换（可选）：
- 转换为小时流量：
$1.275 \, \text{kg/s} \times 3600 \, \text{s/h} = 4590 \, \text{kg/h}$ - 转换为体积流量（水密度 $\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3$）：
$\frac{4590}{1000} = 4.59 \, \text{m}^3/\text{h}$