题目
3-35 某套管换热器由 times 3.5mm 的内管和 times 4.5mm 的外管构成(均为钢制),甲醇以-|||-5000kg/h 的流量在内管流动,温度由60℃降至30 ℃,其与内管管壁的对流传热系数为 /((m)^2cdot K)-|||-冷却水在环隙流动,其进、出口温度分别为20℃和35℃。甲醇和冷却水逆流流动,忽略热损失和污垢热-|||-阻。试求:(1)冷却水用量 (kg/h) (2)所需要套管长度。-|||-甲醇物性数据: _({p)_(1)}=2.6kJ/(kgcdot k);-|||-水的物性数据: _({P)_(2)}=4.18kJ/(kgcdot k) (rho )_(2)=996.3kg/(m)^3; (lambda )_(2)=0.603W/(mcdot K) (mu )_(2)=0.845times (10)^-3(P)_(a)cdot s;-|||-换热管管材热导率 lambda =45W/(mcdot K)
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算甲醇的热负荷
甲醇的热负荷可以通过以下公式计算：
\[ Q = \dot{m}_1 c_{p1} \Delta T_1 \]
其中，$\dot{m}_1$ 是甲醇的质量流量，$c_{p1}$ 是甲醇的比热容，$\Delta T_1$ 是甲醇的温度变化。
步骤 2：计算冷却水的用量
冷却水的用量可以通过以下公式计算：
\[ \dot{m}_2 = \frac{Q}{c_{p2} \Delta T_2} \]
其中，$\dot{m}_2$ 是冷却水的质量流量，$c_{p2}$ 是冷却水的比热容，$\Delta T_2$ 是冷却水的温度变化。
步骤 3：计算套管换热器的传热面积
套管换热器的传热面积可以通过以下公式计算：
\[ A = \frac{Q}{U \Delta T_{lm}} \]
其中，$U$ 是传热系数，$\Delta T_{lm}$ 是对数平均温差。
步骤 4：计算套管换热器的长度
套管换热器的长度可以通过以下公式计算：
\[ L = \frac{A}{\pi (d_o - d_i)} \]
其中，$d_o$ 是外管的内径，$d_i$ 是内管的外径。
甲醇的热负荷可以通过以下公式计算：
\[ Q = \dot{m}_1 c_{p1} \Delta T_1 \]
其中，$\dot{m}_1$ 是甲醇的质量流量，$c_{p1}$ 是甲醇的比热容，$\Delta T_1$ 是甲醇的温度变化。
步骤 2：计算冷却水的用量
冷却水的用量可以通过以下公式计算：
\[ \dot{m}_2 = \frac{Q}{c_{p2} \Delta T_2} \]
其中，$\dot{m}_2$ 是冷却水的质量流量，$c_{p2}$ 是冷却水的比热容，$\Delta T_2$ 是冷却水的温度变化。
步骤 3：计算套管换热器的传热面积
套管换热器的传热面积可以通过以下公式计算：
\[ A = \frac{Q}{U \Delta T_{lm}} \]
其中，$U$ 是传热系数，$\Delta T_{lm}$ 是对数平均温差。
步骤 4：计算套管换热器的长度
套管换热器的长度可以通过以下公式计算：
\[ L = \frac{A}{\pi (d_o - d_i)} \]
其中，$d_o$ 是外管的内径，$d_i$ 是内管的外径。