一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为3m,直径为25×2mm。水以0.7m/s的流速在管内流过,并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得:蒸气冷凝传热系数=800W/(m2·℃),管内侧热阻为外侧的40%,污垢热阻又为管内侧热阻的70%,试核算:(1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准);(2)换热管的总根数;(3)换热器的管程数。[计算时可忽略管壁热阻及热损失,水的比热为4.18kJ/(kg·℃)]

解: (1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准),S1;

由题意知,水以0.7m/s的流速在管内流过,欲求S1,需先知道每程的管子数,每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。

两流体交换的热量为:

又 , ,

则

单管内水的流量为:

每程所需管子数为:

取每程管子数为20, 则每程所能提供的传热外表面积为:

(2) 换热管的总根数;

由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

由题给数据,

则任务所需的传热外表面积为:

换热管总根数为:

取

(2) 换热器的管程数。

由题意管程数为: