题目
11 、一套管换热器, 用热柴油加热原油, 热柴油与原油进口温度分别为155 ℃和 20 ℃。已知逆流操作时, 柴油出口温度50 ℃,原油出口 60 ℃,若采用并流操作,两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同,试问并流时柴油可冷却到多少温度?.
11 、一套管换热器, 用热柴油加热原油, 热柴油与原油进口温度分别为155 ℃和 20 ℃。已知逆流操作时, 柴油出口温度50 ℃,原油出口 60 ℃,若采用并流操作,两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同,试问并流时柴油可冷却到多少温度?.
题目解答
答案
解:逆流时:QhQcW ChphTW Ccpct,则W Chph(15050)W Ccpc(6020)tm(9530)ln(95 / 30)56.40CQKS tm,KS1.862W Chph(1)并流时:QhQcW ChphTW Ccpct,则W Chph(155T2')W Ccpc(t'220)t'm[135(T2't'2)]/ ln135 /(T2't'2)QKS t'm(2)联立方程()(12)解得:T2'64.70Ct'254.40C即并流时柴油冷却到64.70C
解析
步骤 1:确定逆流操作时的热负荷
逆流操作时,热柴油与原油的进口温度分别为155 ℃和20 ℃,柴油出口温度为50 ℃,原油出口温度为60 ℃。根据热平衡方程,热负荷Qh等于冷负荷Qc,即:
\[ Q_h = Q_c \]
\[ W_{h} C_{ph} (T_{h1} - T_{h2}) = W_{c} C_{pc} (T_{c2} - T_{c1}) \]
其中,\( W_{h} \)和\( W_{c} \)分别为热柴油和原油的质量流量,\( C_{ph} \)和\( C_{pc} \)分别为热柴油和原油的比热容,\( T_{h1} \)和\( T_{h2} \)分别为热柴油的进口和出口温度,\( T_{c1} \)和\( T_{c2} \)分别为原油的进口和出口温度。
步骤 2:计算逆流操作时的对数平均温差
逆流操作时的对数平均温差\( \Delta T_{lm} \)为:
\[ \Delta T_{lm} = \frac{(T_{h1} - T_{c2}) - (T_{h2} - T_{c1})}{\ln \left( \frac{T_{h1} - T_{c2}}{T_{h2} - T_{c1}} \right)} \]
步骤 3:确定并流操作时的热负荷
并流操作时,热负荷Qh等于冷负荷Qc,即:
\[ Q_h = Q_c \]
\[ W_{h} C_{ph} (T_{h1} - T_{h2}') = W_{c} C_{pc} (T_{c2}' - T_{c1}) \]
步骤 4:计算并流操作时的对数平均温差
并流操作时的对数平均温差\( \Delta T_{lm}' \)为:
\[ \Delta T_{lm}' = \frac{(T_{h1} - T_{c2}') - (T_{h2}' - T_{c1})}{\ln \left( \frac{T_{h1} - T_{c2}'}{T_{h2}' - T_{c1}} \right)} \]
步骤 5:联立方程求解并流操作时的柴油出口温度
联立步骤3和步骤4的方程,求解并流操作时的柴油出口温度\( T_{h2}' \)。
逆流操作时,热柴油与原油的进口温度分别为155 ℃和20 ℃,柴油出口温度为50 ℃,原油出口温度为60 ℃。根据热平衡方程,热负荷Qh等于冷负荷Qc,即:
\[ Q_h = Q_c \]
\[ W_{h} C_{ph} (T_{h1} - T_{h2}) = W_{c} C_{pc} (T_{c2} - T_{c1}) \]
其中,\( W_{h} \)和\( W_{c} \)分别为热柴油和原油的质量流量,\( C_{ph} \)和\( C_{pc} \)分别为热柴油和原油的比热容,\( T_{h1} \)和\( T_{h2} \)分别为热柴油的进口和出口温度,\( T_{c1} \)和\( T_{c2} \)分别为原油的进口和出口温度。
步骤 2:计算逆流操作时的对数平均温差
逆流操作时的对数平均温差\( \Delta T_{lm} \)为:
\[ \Delta T_{lm} = \frac{(T_{h1} - T_{c2}) - (T_{h2} - T_{c1})}{\ln \left( \frac{T_{h1} - T_{c2}}{T_{h2} - T_{c1}} \right)} \]
步骤 3:确定并流操作时的热负荷
并流操作时,热负荷Qh等于冷负荷Qc,即:
\[ Q_h = Q_c \]
\[ W_{h} C_{ph} (T_{h1} - T_{h2}') = W_{c} C_{pc} (T_{c2}' - T_{c1}) \]
步骤 4:计算并流操作时的对数平均温差
并流操作时的对数平均温差\( \Delta T_{lm}' \)为:
\[ \Delta T_{lm}' = \frac{(T_{h1} - T_{c2}') - (T_{h2}' - T_{c1})}{\ln \left( \frac{T_{h1} - T_{c2}'}{T_{h2}' - T_{c1}} \right)} \]
步骤 5:联立方程求解并流操作时的柴油出口温度
联立步骤3和步骤4的方程,求解并流操作时的柴油出口温度\( T_{h2}' \)。