6-28 在一传热面为30m ^2的列管式换热器中,用120℃的饱和蒸汽将某气体从30℃加热到80℃,气体走管-|||-程,流量为 (m)^3/h 密度为 https:/img.cdnjtzy.com/zyb_b4f4159ee7018bed9fb33a94813db68a.jpg.0kg/(m)^3 (均按入口状态计),比热容为 https:/img.cdnjtzy.com/zyb_b4f4159ee7018bed9fb33a94813db68a.jpg.0kJ/(kgcdot k) 。(1)估算-|||-此换热器的传热系数。(2)若气量减少了50%,估算在加热蒸汽压力和气体入口温度不变的条件-|||-下,气体出口温度变为多少?(假定气体物性不变)

步骤 1：计算气体的质量流量
气体的质量流量可以通过气体的体积流量和密度计算得出。给定的气体体积流量为 $5000{m}^{3}/h$，密度为 $1.0kg/{m}^{3}$，因此气体的质量流量为：
$$
\dot{m} = 5000{m}^{3}/h \times 1.0kg/{m}^{3} = 5000kg/h
$$
步骤 2：计算气体的热负荷
热负荷可以通过气体的质量流量、比热容和温度变化计算得出。给定的比热容为 $1.0kJ/(kg\cdot k)$，温度变化为 $80℃ - 30℃ = 50℃$，因此热负荷为：
$$
Q = \dot{m} \times c_p \times \Delta T = 5000kg/h \times 1.0kJ/(kg\cdot k) \times 50℃ = 250000kJ/h
$$
步骤 3：计算传热系数
传热系数可以通过热负荷、传热面积和平均温差计算得出。给定的传热面积为 $30m^2$，平均温差为 $120℃ - 80℃ = 40℃$，因此传热系数为：
$$
K = \frac{Q}{A \times \Delta T_{avg}} = \frac{250000kJ/h}{30m^2 \times 40℃} = 37.5W/({m}^{2}\cdot K)
$$
步骤 4：计算气量减少50%后的气体出口温度
气量减少50%后，气体的质量流量变为 $2500kg/h$，热负荷变为 $125000kJ/h$。由于加热蒸汽压力和气体入口温度不变，传热系数不变，因此可以计算出新的平均温差，进而计算出新的气体出口温度。新的平均温差为：
$$
\Delta T_{avg} = \frac{Q}{K \times A} = \frac{125000kJ/h}{37.5W/({m}^{2}\cdot K) \times 30m^2} = 20℃
$$
新的气体出口温度为：
$$
T_{out} = T_{in} + \Delta T_{avg} = 30℃ + 20℃ = 50℃
$$