传热计算(18分).用 120℃的饱和水蒸气将流量为 36m3/h的某稀溶液在双管程列管换热器中从80℃加热至95℃。若每程有直径为φ25×25mm的管子30根,且以管外表面积为基准的传热系数 K=2800W/(m2·℃)。 蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求:(1)换热器所需的管长;(6分)(2)当操作一年后,由于污垢累积,溶液侧的污垢系数为0.00009(m2·℃)/W,若维持溶液的原流量及进口温度,其出口温度为多少? (8分)⑶又若必须保证溶液原出口温度,可以采取什么措施? (4分)注:溶液的密度及比热与水近似:ρ=1000kg/m3 ;cp=4.2kJ/(kg·℃)

步骤 1：计算传热温差
根据题目，传热温差Δtm可以通过对数平均温差公式计算，即：
\[ \Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
其中，Δt1 = 120 - 80 = 40℃，Δt2 = 120 - 95 = 25℃。
步骤 2：计算传热量Q
传热量Q可以通过流体流量、比热容和温度变化计算，即：
\[ Q = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T \]
其中，\(\dot{m}\)为流体质量流量，\(c_p\)为比热容，ΔT为温度变化。
步骤 3：计算换热器所需的管长L
换热器所需的管长L可以通过传热面积A、传热系数K和传热温差Δtm计算，即：
\[ A = \frac{Q}{K \cdot \Delta t_m} \]
\[ A = n \cdot \pi \cdot d \cdot 2L \]
其中，n为管子数量，d为管子直径，L为管长。
步骤 4：计算操作一年后溶液出口温度
操作一年后，由于污垢累积，溶液侧的污垢系数为0.00009(m2·℃)/W，需要重新计算传热系数K污，然后计算新的出口温度t2。
步骤 5：提出保证溶液原出口温度的措施
如果必须保证溶液原出口温度，可以采取提高加热蒸汽温度或清除污垢的措施。