17、在一套管式换热器中，用冷却水将 1.25kg/s 的苯由 350K 冷却至 300K，冷却水进出口温度分别为 290K 和 320K。试求冷却水消耗量。

考查要点：本题主要考查热负荷计算及热平衡方程的应用，需要掌握定性温度的确定方法和比热容的查取步骤。

解题核心思路：

1. 热平衡方程：冷流体吸收的热量等于热流体释放的热量（忽略热损失）。
2. 定性温度：用于确定流体的物性参数，取流体进出口温度的平均值。
3. 分步计算：先计算苯的热负荷，再通过热平衡求冷却水的流量。

破题关键点：

• 正确计算苯和冷却水的定性温度，查取对应的比热容。
• 注意单位统一（温度差用开尔文或摄氏度均可，但需保持一致）。

步骤1：计算苯的热负荷

1. 定性温度：
   苯的定性温度为进出口温度的平均值：
   $t_{\text{苯}} = \frac{350\,\text{K} + 300\,\text{K}}{2} = 325\,\text{K}$
   查得苯的比热容：
   $c_{p1} = 1.84\,\text{kJ}/(\text{kg}\cdot^\circ\text{C})$

2. 热负荷公式：
   $Q = \dot{m}_1 c_{p1} (T_1 - T_2)$
   代入数据：
   $Q = 1.25\,\text{kg/s} \times 1.84\,\text{kJ}/(\text{kg}\cdot^\circ\text{C}) \times (350\,\text{K} - 300\,\text{K}) = 115\,\text{kW}$

步骤2：计算冷却水的流量

1. 定性温度：
   冷却水的定性温度为进出口温度的平均值：
   $t_{\text{水}} = \frac{290\,\text{K} + 320\,\text{K}}{2} = 305\,\text{K}$
   查得水的比热容：
   $c_{p2} = 4.18\,\text{kJ}/(\text{kg}\cdot^\circ\text{C})$

2. 热平衡方程：
   冷却水吸收的热量等于苯释放的热量：
   $Q = \dot{m}_2 c_{p2} (t_2 - t_1)$
   解得冷却水流量：
   $\dot{m}_2 = \frac{Q}{c_{p2} (t_2 - t_1)} = \frac{115\,\text{kW}}{4.18\,\text{kJ}/(\text{kg}\cdot^\circ\text{C}) \times (320\,\text{K} - 290\,\text{K})} \approx 0.916\,\text{kg/s}$