有一台由200根管径为 φ25mm*2.5mm 的管束构成的单管程列管式换热器。管内液体流量为50000kg/h,其平均比热容为 4.5kJ/(kg⋅°C) ,将其由20℃加热到70℃,管内侧的对流传热系数为 1.0kW/(m^2⋅°C) 。管外为110℃的饱和蒸汽,该蒸汽于换热后冷凝为同温度下的水,冷凝的传热系数为 11kW/(m^2⋅°C) 。试求(1)求换热管的有效长度;(2)若换热管改为 φ19mm*2mm 的细管,流量、总管数和管长不变,求流体的出口温度。假设管壁的导热系数 λ_s=15W/(m⋅°) ,污垢热阻可忽略。

解:(1)换热管的有效长度Q=w_0c_P(t_2-t_1)=[(50000)/(3600)*4.5*(70-20)]kW=3125kW Δt_n=((T_(.1)-t_1)-(T_(20)-t_2))/(ln(7.(-t)1.)/=((110-20)-(110-70))/(ln(rac( Kx_1=1/(1/(a_n+(adn+1/(b_n))/)=(1/(1/(n_11^2)+1/(15*22.5)+rac =655.3 W/(m^2⋅K)S_n=nπd_oL=Q/(K_aΔt_m)=((3125*10^3)/(655.3*61.66))m^2=77.34m^2 L=((77.34)/(200*3.14*0.025))m=4.93m (2)改细管后流体的出口温度a_1=a_1((d_1)/(d_1))^(1.8)=[1000*((20)/(15))^(1.8)W/(m^2⋅K)=1678W/(m^( K_1=1/(1/(a_n+(b_n)/))+(a_n)/(2d_n))=1/(1+1/(1.15*10^2))+rac(a =968.9W/(m^2⋅K) S_n=S_n((d_a^7)/(d_a))=77.34*(19)/(25)m^2=58.78m^2 由ln(T_n-t_1)/(T_n-t_2)=(K_n^lS_8^(l_2))/(v_0) I(110-20)/(110-t_2)=(960.9)/((500000)/(3600)*4.5*10^2)=0.9106解得t2=81.84℃