有一套管换热器,由内管为Ф54×2mm,套管为Ф116×4mm的钢管组成。内管中苯自50℃被加热至80℃,流量为4000Kg/h。环隙中为2at(绝)的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2·℃。已知:苯在50℃~80℃之间的物性数据平均值为:ρ=880Kg/m3, Cp=1.86KJ/Kg·℃, λ=0.134 W/m2·℃,μ=0.39cP, 管内侧污垢热阻R1=0.0004 m2·℃/W, 管壁及管外侧污垢热阻不计。蒸汽温度与压强关系如下表所示:压强 at(绝) 1.0 2.0 3.0温度 ℃ 99.1 120 133试求:A)管壁对苯的对流传热系数;B)套管的有效长度;C)若加热蒸汽压力为1at(绝),问苯出口温度有何变化?应为多少?
有一套管换热器,由内管为Ф54×2mm,套管为Ф116×4mm的钢管组成。内管中苯自50℃被加热至80℃,流量为4000Kg/h。环隙中为2at(绝)的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2·℃。已知:苯在50℃~80℃之间的物性数据平均值为:
ρ=880Kg/m3, Cp=1.86KJ/Kg·℃, λ=0.134 W/m2·℃,
μ=0.39cP, 管内侧污垢热阻R1=0.0004 m2·℃/W, 管壁及管外侧污垢热阻不计。
蒸汽温度与压强关系如下表所示:
压强 at(绝) 1.0 2.0 3.0
温度 ℃ 99.1 120 133
试求:A)管壁对苯的对流传热系数;B)套管的有效长度;
C)若加热蒸汽压力为1at(绝),问苯出口温度有何变化?应为多少?
题目解答
答案
解:(1)Re=dlG/μ=[0.05×4000/3600×Л/4×0.052)/(0.39×10-3)=7.2586×104 Pr=Cpμ/λ=1.86×103×0.39×10-3/0.134=5.4
α1=0.023λ/d(Re)0.8(Pr)0.4=(0.023×0.134/0.05)×(7.2586×104)0.8×5.40.4=936.4W/m2.℃ (2)Q=4000/3600×1.86×103(80-50)=6.2×104W
1/K1=1/936.4+1/10000+0.0004 所以K1=637.8W/ m2.℃
Δtm=((120-50)-(120-80))/ln(120-50)/(120-80)=53.6℃
A1=Q/(K1Δtm)=6.2×104/(637.8×53.6)=1.814m2
L=A1/(Лd内)=1.814/(Л×0.05)=11.55m
(3)K不变,A不变,T变为99.1℃,苯的流量及比热均不变。设出口温度为t2′,在新条件下,传热速率方程变为4000/3600×1.86×103(t2′-50)=637.8×1.814((99.1-50)-(99.1-t2′))/ln(99.1-50)/(99.1-t2′)
解得 ln(99.1-50)/(99.1- t2′)=0.5598 所以 t2′=71℃