某生产过程中需用冷却水将油从105℃冷却至70℃。已知油的流量为6000kg/h,水的初温为22℃,流量为2000kg/h。现有一传热面积为10 m2的套管式换热器,问在下列两种流动型式下,换热器能否满足要求:(1) 两流体呈逆流流动;(2) 两流体呈并流流动。设换热器的总传热系数在两种情况下相同,为300 W/(m2·℃);油的平均比热容为1.9 kJ/(kg·℃),水的平均比热容为4.17kJ/(kg·℃)。热损失可忽略。

步骤 1：计算油和水的热负荷
油的流量为6000kg/h，水的流量为2000kg/h。油的平均比热容为1.9 kJ/(kg·℃)，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。油的初温为105℃，终温为70℃，水的初温为22℃。
步骤 2：计算逆流时的热负荷
逆流时，油和水的热负荷分别为：
${W}_{h}{C}_{ph}=\dfrac {6000}{3600}\times 1.9\times {10}^{3}w/{c}^{\circ }C={3166.7}^{\circ }C{1}^{\circ }C$
${W}_{c}{c}_{pc}=\dfrac {2000}{3600}\times 4.17\times {10}^{3}w{1}^{\circ }C={2316.7w}^{\circ }C$
步骤 3：计算逆流时的传热系数和传热面积
${C}_{R}=\dfrac {{C}_{min}}{{C}_{max}}=\dfrac {2316.7}{3166.7}=0.732$
${(NTU)}_{min}=\dfrac {KS}{{C}_{min}}=\dfrac {300\times 10}{2316.7}=1.295$
步骤 4：计算逆流时的出口温度
查图得 =0.622
$Q=\varepsilon {C}_{min}({T}_{1}-{t}_{1})$
$=0.622\times 2316.7\times (105-22)W=1.196\times {10}^{5}W$.
${r}_{2}=r:-\dfrac {Q}{{N}_{A}{C}_{10cm}}=[ 105-\dfrac {1.196\times {10}^{5}}{3166.7}] \cdot c={67.2}^{\circ }C\lt {70}^{\circ }C$ 能满足要求
步骤 5：计算并流时的热负荷
并流时，油和水的热负荷分别为：
${C}_{R}=0.732$
${(NTU)}_{min}=1.295$
步骤 6：计算并流时的出口温度
查图得 =0.526
$=0.526\times 2316.7\times (105-22)W=1.011\times {10}^{5}W$
${T}_{2}=1$ ${105}^{\circ }C-{30.6}^{\circ }C={73.1}^{\circ }C$不能满足要求