题目
15.在套管换热器中用 120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为 4000kg/h，比热容为 1.9kJ/(kg·℃)，温度从 30℃升至 60℃。蒸汽冷凝传热系数为 1×104W/(m2·℃)，换热管内侧污垢热阻为 4×10－4m2·℃/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为54×2mm 的钢管，有效长度为 12m。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为 2204kJ/kg）；（2）管内苯的对流传热系数i。
15.在套管换热器中用 120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为 4000kg/h，比热容为 1.9kJ/(kg·℃)，温度从 30℃升至 60℃。蒸汽冷凝传热系数为 1×104W/(m2·℃)，换热管内侧污垢热阻为 4×10－4m2·℃/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为54×2mm 的钢管，有效长度为 12m。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为 2204kJ/kg）；（2）管内苯的对流传热系数i。
题目解答
答案
解：（1）饱和蒸汽流量；Q=Whr=WcCpc(t2−t1)=4000×1.9×(60−30)=2.28×105kJ/hWh=Qr2204=2.25×105=103.4kg/h（2）管内苯的对流传热系数i；Q=WcCpc(t2−t1)=KoSo Δtm=KoSo（T−t1)−(T−t2)=KoSot2−t1ln T−t1T−t2ln T−t1= KoSo整理得T−t2WcCpc （1）So=πdoL=0.054×12×π=2.036m2ln T−t1T−t2=ln120−30120−60 =0.4055Ko=0.4055×4000×1.9=0.4205kw/(m2⋅°C)3600×2.0361Ko= 1αo+Rsidodi+ doαidi （2）1110000 +4×10−45450 +54420.5 =αi50αi=585w/(m2⋅°C)
解析
步骤 1：计算苯的加热量
苯的加热量可以通过苯的流量、比热容和温度变化来计算。苯的流量为 4000kg/h，比热容为 1.9kJ/(kg·℃)，温度从 30℃升至 60℃。
步骤 2：计算饱和蒸汽流量
饱和蒸汽流量可以通过苯的加热量和蒸汽的冷凝潜热来计算。苯的加热量为 2.28×10^5 kJ/h，蒸汽的冷凝潜热为 2204 kJ/kg。
步骤 3：计算管内苯的对流传热系数
管内苯的对流传热系数可以通过换热器的传热方程来计算。传热方程为 Q = K_o S_o Δt_m，其中 Q 是传热速率，K_o 是总传热系数，S_o 是换热面积，Δt_m 是平均温差。总传热系数 K_o 可以通过换热管内侧和外侧的传热系数以及污垢热阻来计算。
苯的加热量可以通过苯的流量、比热容和温度变化来计算。苯的流量为 4000kg/h，比热容为 1.9kJ/(kg·℃)，温度从 30℃升至 60℃。
步骤 2：计算饱和蒸汽流量
饱和蒸汽流量可以通过苯的加热量和蒸汽的冷凝潜热来计算。苯的加热量为 2.28×10^5 kJ/h，蒸汽的冷凝潜热为 2204 kJ/kg。
步骤 3：计算管内苯的对流传热系数
管内苯的对流传热系数可以通过换热器的传热方程来计算。传热方程为 Q = K_o S_o Δt_m，其中 Q 是传热速率，K_o 是总传热系数，S_o 是换热面积，Δt_m 是平均温差。总传热系数 K_o 可以通过换热管内侧和外侧的传热系数以及污垢热阻来计算。