题目
在一管壳式换热器中,用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的体积流量为1650 m3/h,常压下苯的沸点为80.1 ℃,汽化热为394 kJ/kg。冷却水的进口温度为20 ℃,流量为36000 kg/h,水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)。若总传热系数K为450 W/(m2·℃),试求换热器传热面积S。假设换热器的热损失可忽略。
在一管壳式换热器中,用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的体积流量为1650 m3/h,常压下苯的沸点为80.1 ℃,汽化热为394 kJ/kg。冷却水的进口温度为20 ℃,流量为36000 kg/h,水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)。若总传热系数K为450 W/(m2·℃),试求换热器传热面积S。假设换热器的热损失可忽略。
题目解答
答案
解:换热器的传热面积
其中:
冷水出口温度可由热量衡算求得。即:
则:
解析
步骤 1：计算苯蒸气的质量流量
根据理想气体状态方程，可以计算出苯蒸气的质量流量。苯蒸气的体积流量为1650 m³/h，常压下苯的沸点为80.1 ℃，汽化热为394 kJ/kg。首先，需要将体积流量转换为质量流量。
步骤 2：计算冷却水的出口温度
根据热量衡算，可以计算出冷却水的出口温度。冷却水的进口温度为20 ℃，流量为36000 kg/h，水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)。通过热量衡算，可以求出冷却水的出口温度。
步骤 3：计算平均温差
根据冷却水的进口温度和出口温度，以及苯蒸气的冷凝温度，可以计算出平均温差。
步骤 4：计算换热器的传热面积
根据总传热系数K和平均温差，可以计算出换热器的传热面积S。
根据理想气体状态方程，可以计算出苯蒸气的质量流量。苯蒸气的体积流量为1650 m³/h，常压下苯的沸点为80.1 ℃，汽化热为394 kJ/kg。首先，需要将体积流量转换为质量流量。
步骤 2：计算冷却水的出口温度
根据热量衡算，可以计算出冷却水的出口温度。冷却水的进口温度为20 ℃，流量为36000 kg/h，水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)。通过热量衡算，可以求出冷却水的出口温度。
步骤 3：计算平均温差
根据冷却水的进口温度和出口温度，以及苯蒸气的冷凝温度，可以计算出平均温差。
步骤 4：计算换热器的传热面积
根据总传热系数K和平均温差，可以计算出换热器的传热面积S。