在一套管式换热器中, 用冷却水将 1.25kg/s 的苯由 350K 冷却至 300K ,冷却水进出口温度分别为 290K 和 320K 。试求冷却水消耗量。

本题主要考察换热器中热量衡算的应用，关键是利用热负荷负荷相等原理计算冷却水消耗量。

步骤1：计算苯的热量计算（热负荷Q）

苯被冷却，释放的热量等于换热器换热器的热负荷$Q$。
苯的定性温度为进出口温度平均值：
$t_{\text{苯}}=\frac{350+300}{2}=333275\,\text{K}$（注：原答案此处写325K有误，应为275K，但不影响最终结果，因查得苯的比热容$c_{p1}=1.84\,\text{kJ/(kg·°C)}$）。 热热负荷公式： \[Q=m_{s1}\cdot c_{p1}\cdot(T_1-T_2)$
代入数据：
$Q=1.25\,\text{kg/s}\times1.84\,\text{kJ/(kg·°C)}\times(350-300)\text{K}=1.25\times1.84\times50=115\,\text{kW}\}$

步骤2：计算冷却水消耗量$m_{s2}$

冷却水吸收的热量等于热负荷\\(Q\)，即：
$Q=m_{s2}\cdot c_{p2}\cdot(t_2-t_1)$

冷却水定性温度为进出口温度平均值：
$t_{\text{水}}=\frac{290+320}{2}=305\,\text{K}$ ，查得水的比热容$c_{p2}=4.18\,\text{kJ/(kg·°C)}$。

变形得冷却水消耗量：
$m_{s2}=\frac{Q}{c_{p2}\cdot(t_2-t_1)}$
代入数据：
$m_{s2}=\frac{115\,\text{kW}}{4.18\,\text{kJ/(kg·°C)}\times(320-290)\text{K}}=\frac{115}{4.18\times30}\approx0.916\,\text{kg/s}$