题目

在内管为189 mm×10 mm的套管换热器中,将流量为3500 kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38 kJ/kg·℃,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17 kJ/kg·℃,基于传热外面积的总传热系数K=2000 W/m2·℃,设其值恒定, 忽略热损失。试求:1)冷却水用量;2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。

在内管为189 mm×10 mm的套管换热器中,将流量为3500 kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38 kJ/kg·℃,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17 kJ/kg·℃,基于传热外面积的总传热系数K=2000 W/m2·℃,设其值恒定, 忽略热损失。试求:1)冷却水用量;2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。

题目解答

答案

冷却水用量 Whcph(T1-T2)=Wccpc(t2-t1)3500×2.38×(100-60)=Wc× 4.17×(50-40) Wc =7990 kg/ht逆=(50-20)/ln(50/20)=32.75℃ t并=(60-10)/ln(60/10)=27.9℃Q=KStm Q=7990×4.17×(50-40)=3.332×105 kJ/h∴S逆=3.332×105/[(2000/1000)×32.75×3600]=1.41 m2d l=1.41 3.14×0.18×l=1.41 ∴ l逆=2.5 mS并=3.332×105/[(2000/1000)×27.93×3600]=1.66 m23.14×0.18×l并=1.66 ∴ l并=2.93 m

解析

步骤 1：计算冷却水用量
根据能量守恒原理，液态烃释放的热量等于冷却水吸收的热量。液态烃的流量、比热和温度变化已知，冷却水的比热和温度变化已知，可以计算冷却水的流量。
步骤 2：计算逆流情况下的平均温差
逆流情况下，冷却水的出口温度为50℃，液态烃的入口温度为100℃，出口温度为60℃。根据对数平均温差公式计算平均温差。
步骤 3：计算并流情况下的平均温差
并流情况下，冷却水的出口温度为50℃，液态烃的入口温度为100℃，出口温度为60℃。根据对数平均温差公式计算平均温差。
步骤 4：计算逆流情况下的管长
根据传热方程，已知传热系数、传热面积、平均温差和传热量，可以计算所需的传热面积，进而计算管长。
步骤 5：计算并流情况下的管长
根据传热方程，已知传热系数、传热面积、平均温差和传热量，可以计算所需的传热面积，进而计算管长。