题目
用绝对压力为 200(kPa) 的饱和水蒸气将体积流量为 80(m)^3/(h) 的苯胺从 80^circ(C) 加热到 100^circ(C)。苯胺在平均温度下的密度为 955(kg/m)^3，比热容为 2.31(kJ/(kg cdot ^circ{C))}。试求：(1) 水蒸气用量 ((kg/h))；(2) 当总传热系数为 800(W/(m)^2 cdot ^circ(C)) 时所需传热面积。
用绝对压力为 $200\text{kPa}$ 的饱和水蒸气将体积流量为 $80\text{m}^3/\text{h}$ 的苯胺从 $80^{\circ}\text{C}$ 加热到 $100^{\circ}\text{C}$。苯胺在平均温度下的密度为 $955\text{kg/m}^3$，比热容为 $2.31\text{kJ/(kg \cdot ^{\circ}\text{C})}$。试求：(1) 水蒸气用量 ($\text{kg/h}$)；(2) 当总传热系数为 $800\text{W/(m}^2 \cdot ^{\circ}\text{C})$ 时所需传热面积。
题目解答
答案
1. 苯胺质量流量为：
\[
\dot{m} = 955 \times 80 = 76400 \, \text{kg/h}
\]
所需热量为：
\[
Q = 76400 \times 2.31 \times 20 = 3,529,680 \, \text{kJ/h}
\]
水蒸气用量为：
\[
\dot{m}_s = \frac{3,529,680}{2202} \approx 1603 \, \text{kg/h}
\]
2. 对数平均温差：
\[
\Delta T_m = \frac{40.21 - 20.21}{\ln(40.21/20.21)} \approx 29.07℃
\]
传热面积为：
\[
A = \frac{Q}{U \Delta T_m} = \frac{980.47}{0.8 \times 29.07} \approx 42.2 \, \text{m}^2
\]
最终结果：
1. 水蒸气用量为 $ 1603 \, \text{kg/h} $。
2. 所需传热面积为 $ 42.2 \, \text{m}^2 $。