题目
为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?答:(1)逆流操作可以获得较大的平均传热温度差,根据:Q=KA△tm,从传递相同热负荷而言,须较小的传热面积,节省设备费用。(2)逆流热流体出口温度T2可接近冷流体进口温度t1,对相同热负荷而言,需加热剂少;同样,就冷流体而言,冷流体出口温度t2可接近热流体进口温度T1,对相同热负荷而言,需要冷却剂少,故对于逆流就加热剂或冷却剂用量考虑,逆流操作费小。2’当间壁两侧流体稳定变温传热时,工程上为何常采用逆流操作?并简要定性分析主要原因。
为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?
答:
(1)逆流操作可以获得较大的平均传热温度差,根据:Q=KA△tm,从传递相同热负荷而言,须较小的传热面积,节省设备费用。
(2)逆流热流体出口温度T2可接近冷流体进口温度t1,对相同热负荷而言,需加热剂少;同样,就冷流体而言,冷流体出口温度t2可接近热流体进口温度T1,对相同热负荷而言,需要冷却剂少,故对于逆流就加热剂或冷却剂用量考虑,逆流操作费小。
2’当间壁两侧流体稳定变温传热时,工程上为何常采用逆流操作?并简要定性分析主要原因。
题目解答
答案
因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析:
(1)当T1、T2、t1、t2四个温度一定时,逆流操作的△tm比其它流向大。根据:Q=KA△tm,当K、A一定时,△tm↑则Q↑,对现有的换热器来说,可提高生产能力。当Q、K一定时,△tm↑则A↓,对生产能力要求一定时,新设计制造换热器由于A较小,设备尺寸可减小,节省投资费。
(2)一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时,载热体用量比其它流向的要小,降低能耗,提高了经济效益。
解析
步骤 1:逆流操作的传热温度差
逆流操作时,热流体和冷流体的流向相反,这样可以使得热流体和冷流体之间的传热温度差达到最大。根据传热方程 Q=KA△tm,其中 Q 是传热速率,K 是传热系数,A 是传热面积,△tm 是平均传热温度差。当传热温度差较大时,可以传递相同的热负荷,所需的传热面积较小,从而节省设备费用。
步骤 2:逆流操作的加热剂和冷却剂用量
逆流操作时,热流体出口温度 T2 可以接近冷流体进口温度 t1,对相同热负荷而言,需要的加热剂较少。同样,冷流体出口温度 t2 可以接近热流体进口温度 T1,对相同热负荷而言,需要的冷却剂较少。因此,逆流操作在加热剂或冷却剂用量方面具有较低的操作费用。
步骤 3:逆流操作的经济效益
逆流操作不仅能够节省设备费用,还能降低操作费用。由于逆流操作时所需的加热剂和冷却剂较少,因此可以降低能耗,提高经济效益。
逆流操作时,热流体和冷流体的流向相反,这样可以使得热流体和冷流体之间的传热温度差达到最大。根据传热方程 Q=KA△tm,其中 Q 是传热速率,K 是传热系数,A 是传热面积,△tm 是平均传热温度差。当传热温度差较大时,可以传递相同的热负荷,所需的传热面积较小,从而节省设备费用。
步骤 2:逆流操作的加热剂和冷却剂用量
逆流操作时,热流体出口温度 T2 可以接近冷流体进口温度 t1,对相同热负荷而言,需要的加热剂较少。同样,冷流体出口温度 t2 可以接近热流体进口温度 T1,对相同热负荷而言,需要的冷却剂较少。因此,逆流操作在加热剂或冷却剂用量方面具有较低的操作费用。
步骤 3:逆流操作的经济效益
逆流操作不仅能够节省设备费用,还能降低操作费用。由于逆流操作时所需的加热剂和冷却剂较少,因此可以降低能耗,提高经济效益。