题目
(问答题) 为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数,测得实验数据如下:冷却器传热面积A=2.8m2,甲苯的流量Wh=2000kg/h,由80℃冷却到40℃,甲苯的平均比热cp=1.84kJ/(kg℃)。冷却水从20℃升高到30℃,两流体呈逆流流动。试求: 1. 所测得的传热系数K为多少? 2. 若水的比热cp=4.18kJ/(kg℃),问冷却水的流量为多少?(本题50.0分)
(问答题) 为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数,测得实验数据如下:冷却器传热面积A=2.8m2,甲苯的流量Wh=2000kg/h,由80℃冷却到40℃,甲苯的平均比热cp=1.84kJ/(kg℃)。冷却水从20℃升高到30℃,两流体呈逆流流动。试求: 1. 所测得的传热系数K为多少? 2. 若水的比热cp=4.18kJ/(kg℃),问冷却水的流量为多少?(本题50.0分)
题目解答
答案
解：热负荷Q=WhCph（T1-T2）=2000/3600×1.84（80-40）=40.9kW 逆流流动：80℃→40℃ 30℃←20℃ ∆t1=80-30=50℃ ∆t2=40-20=20℃ ∆tm=（50-20）/ln（50/20）=32.7℃ K=Q/（A∆tm）=40.9×103/（2.8×32.7）=446W/（m2℃） Q=WcCpc（t2-t1） W=Q/[Cpc（t2-t1）]=40.9/[4.18×（30-20）]=0.978kg/s=3522kg/h
解析
步骤 1：计算热负荷Q
热负荷Q可以通过甲苯的流量Wh、甲苯的平均比热cp以及甲苯的温度变化来计算。公式为：Q = Wh * cp * (T1 - T2)，其中T1为甲苯的初始温度，T2为甲苯的最终温度。
步骤 2：计算平均温差∆tm
由于两流体呈逆流流动，需要计算平均温差∆tm。逆流流动的平均温差可以通过公式∆tm = (Δt1 - Δt2) / ln(Δt1 / Δt2)来计算，其中Δt1为甲苯的初始温度与冷却水的最终温度之差，Δt2为甲苯的最终温度与冷却水的初始温度之差。
步骤 3：计算传热系数K
传热系数K可以通过热负荷Q、传热面积A以及平均温差∆tm来计算。公式为：K = Q / (A * ∆tm)。
步骤 4：计算冷却水的流量Wc
冷却水的流量Wc可以通过热负荷Q、冷却水的比热cp以及冷却水的温度变化来计算。公式为：Wc = Q / (cp * (t2 - t1))，其中t1为冷却水的初始温度，t2为冷却水的最终温度。
热负荷Q可以通过甲苯的流量Wh、甲苯的平均比热cp以及甲苯的温度变化来计算。公式为：Q = Wh * cp * (T1 - T2)，其中T1为甲苯的初始温度，T2为甲苯的最终温度。
步骤 2：计算平均温差∆tm
由于两流体呈逆流流动，需要计算平均温差∆tm。逆流流动的平均温差可以通过公式∆tm = (Δt1 - Δt2) / ln(Δt1 / Δt2)来计算，其中Δt1为甲苯的初始温度与冷却水的最终温度之差，Δt2为甲苯的最终温度与冷却水的初始温度之差。
步骤 3：计算传热系数K
传热系数K可以通过热负荷Q、传热面积A以及平均温差∆tm来计算。公式为：K = Q / (A * ∆tm)。
步骤 4：计算冷却水的流量Wc
冷却水的流量Wc可以通过热负荷Q、冷却水的比热cp以及冷却水的温度变化来计算。公式为：Wc = Q / (cp * (t2 - t1))，其中t1为冷却水的初始温度，t2为冷却水的最终温度。