题目
有一套管换热器，内管为Φ180×10的钢管用水冷却柴油，采用逆流操作，水在内管中流动，冷却水的进口温度为15℃，出口温度为55℃。柴油在环隙中流动，流量为500kg/h，其平均比热为3.35kJ/（kg·℃），要求从90℃冷却至40℃。已知水侧的传热膜系数为1000W/（m2·℃），油侧的传热膜系数为299W/（m2·℃）(管壁导热热阻及污垢热阻忽略不计、忽略散热损失)。试求：(1)总传热系数K0；(2)套管换热器的有效长度；(3)所需冷却水用量(水的比热取4.18kJ/kg·℃，)。
有一套管换热器，内管为Φ180×10的钢管用水冷却柴油，采用逆流操作，水在内管中流动，冷却水的进口温度为15℃，出口温度为55℃。柴油在环隙中流动，流量为500kg/h，其平均比热为3.35kJ/（kg·℃），要求从90℃冷却至40℃。已知水侧的传热膜系数为1000W/（m2·℃），油侧的传热膜系数为299W/（m2·℃）(管壁导热热阻及污垢热阻忽略不计、忽略散热损失)。试求：(1)总传热系数K0；(2)套管换热器的有效长度；(3)所需冷却水用量(水的比热取4.18kJ/kg·℃，)。
题目解答
答案
总传热系数 1/K 0 =1/ α 0 +d 0 /(α i d i )=1/299+180/(1000×160)=0.00447W/(m 2 .℃) K 0 =224 W/(m 2 .℃) 传热管长：对数平均温度差 90--40 55 — 15 Δtm=(35-25)/Ln(35/25)=29.7℃ 热负荷： Q=500/3600×3.35×（90-40）=23.3 Kw 传热面积： A 0 =23.3×10 3 /224/29.7=3.50m 2 传热管长： L=3.50/3.14/0.18=6.19m 冷却水用量： W c =23.3/4.18/(55-15)=0.139kg/s=502kg/h
解析
步骤 1：计算总传热系数K0
总传热系数K0的计算公式为：1/K0 = 1/α0 + d0/(αi * di)，其中α0为油侧的传热膜系数，αi为水侧的传热膜系数，d0为外管直径，di为内管直径。
步骤 2：计算传热面积A0
传热面积A0的计算公式为：A0 = Q / (K0 * Δtm)，其中Q为热负荷，Δtm为对数平均温度差。
步骤 3：计算传热管长L
传热管长L的计算公式为：L = A0 / (π * di)，其中di为内管直径。
步骤 4：计算所需冷却水用量Wc
所需冷却水用量Wc的计算公式为：Wc = Q / (Cp * ΔT)，其中Cp为水的比热，ΔT为冷却水的温差。
总传热系数K0的计算公式为：1/K0 = 1/α0 + d0/(αi * di)，其中α0为油侧的传热膜系数，αi为水侧的传热膜系数，d0为外管直径，di为内管直径。
步骤 2：计算传热面积A0
传热面积A0的计算公式为：A0 = Q / (K0 * Δtm)，其中Q为热负荷，Δtm为对数平均温度差。
步骤 3：计算传热管长L
传热管长L的计算公式为：L = A0 / (π * di)，其中di为内管直径。
步骤 4：计算所需冷却水用量Wc
所需冷却水用量Wc的计算公式为：Wc = Q / (Cp * ΔT)，其中Cp为水的比热，ΔT为冷却水的温差。