题目
6-31 质量流量为 7200kg/h 的某一常压气体在250根 times 2.5mm 的钢管内流动,由25 ℃加热到85℃,-|||-气体走管程,采用198kPa的饱和蒸汽于壳程加热气体。若蒸汽冷凝给热系数 _(1)=1times (10)^4W/((m)^2cdot K),-|||-管内壁的污垢热阻为 .0004(m)^2cdot k/m, 忽略管壁、管外热阻及热损失。已知气体在平均温度下的物-|||-性数据为: _(p)=1kJ/(kgcdot k) lambda =2.85times (10)^-2W/(mcdot k) mu =1.98times (10)^-2mPacdot S 试求:(1)饱-|||-和水蒸气的消耗量 kg/h) (2)换热器的总传热系数K(以管束外表面为基准)和管长;(3)若有-|||-15根管子堵塞,又由于某种原因,蒸汽压力减至143kPa,假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不-|||-变,求总传热系数K和气体出口温度t2。-|||-已知198kPa时饱和蒸汽温度为120℃,汽化热 /kg; 143kPa时饱和蒸汽温度为110℃。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算饱和水蒸气的消耗量
根据能量守恒，饱和水蒸气的消耗量等于气体吸收的热量。气体吸收的热量可以通过以下公式计算：
\[ Q = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T \]
其中，$\dot{m}$ 是气体的质量流量，$c_p$ 是气体的比热容，$\Delta T$ 是气体的温度变化。
步骤 2：计算换热器的总传热系数K和管长
总传热系数K可以通过以下公式计算：
\[ K = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_1} + R_{\text{污垢}} + \frac{1}{\alpha_2}} \]
其中，$\alpha_1$ 是蒸汽冷凝给热系数，$R_{\text{污垢}}$ 是管内壁的污垢热阻，$\alpha_2$ 是气体的对流传热系数。
管长可以通过以下公式计算：
\[ L = \frac{Q}{U \cdot A} \]
其中，$U$ 是总传热系数，$A$ 是换热面积。
步骤 3：计算有15根管子堵塞时的总传热系数K和气体出口温度t2
当有15根管子堵塞时，换热面积减少，总传热系数K和气体出口温度t2可以通过重新计算得到。
根据能量守恒，饱和水蒸气的消耗量等于气体吸收的热量。气体吸收的热量可以通过以下公式计算：
\[ Q = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T \]
其中，$\dot{m}$ 是气体的质量流量，$c_p$ 是气体的比热容，$\Delta T$ 是气体的温度变化。
步骤 2：计算换热器的总传热系数K和管长
总传热系数K可以通过以下公式计算：
\[ K = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_1} + R_{\text{污垢}} + \frac{1}{\alpha_2}} \]
其中，$\alpha_1$ 是蒸汽冷凝给热系数，$R_{\text{污垢}}$ 是管内壁的污垢热阻，$\alpha_2$ 是气体的对流传热系数。
管长可以通过以下公式计算：
\[ L = \frac{Q}{U \cdot A} \]
其中，$U$ 是总传热系数，$A$ 是换热面积。
步骤 3：计算有15根管子堵塞时的总传热系数K和气体出口温度t2
当有15根管子堵塞时，换热面积减少，总传热系数K和气体出口温度t2可以通过重新计算得到。