题目
12.在一套管换热器中,苯在管内流动,流量为 /h, 进、出口温度分别为80℃和30℃,在平均温-|||-度下苯的比热容可取为 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_dd15629a1f3958a3ff1973c58d8a90b3.jpg.9kJ/(kgcdot C) 水在环隙中流动,进、出口温度分别为15 ℃和30℃。逆流操作。-|||-若换热器的传热面积为2.5m^2,试求总传热系数。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算苯的热负荷
根据热负荷公式 $Q = mC_p\Delta T$，其中 $m$ 是质量流量，$C_p$ 是比热容，$\Delta T$ 是温度变化。对于苯，$m = 3000 kg/h$，$C_p = 1.9 kJ/(kg{\cdot }^{\circ }C)$，$\Delta T = 80^{\circ}C - 30^{\circ}C = 50^{\circ}C$。因此，苯的热负荷为：
$$Q_{苯} = 3000 kg/h \times 1.9 kJ/(kg{\cdot }^{\circ }C) \times 50^{\circ}C$$
步骤 2：计算总传热系数
根据传热方程 $Q = K A \Delta T_{lm}$，其中 $Q$ 是热负荷，$K$ 是总传热系数，$A$ 是传热面积，$\Delta T_{lm}$ 是对数平均温差。对于逆流操作，对数平均温差 $\Delta T_{lm}$ 可以通过公式 $\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}$ 计算，其中 $\Delta T_1$ 和 $\Delta T_2$ 分别是热流体和冷流体的温度差。对于本题，$\Delta T_1 = 80^{\circ}C - 30^{\circ}C = 50^{\circ}C$，$\Delta T_2 = 30^{\circ}C - 15^{\circ}C = 15^{\circ}C$。因此，$\Delta T_{lm} = \frac{50^{\circ}C - 15^{\circ}C}{\ln(50^{\circ}C / 15^{\circ}C)}$。将已知值代入传热方程，可以求得总传热系数 $K$。
步骤 3：计算总传热系数
将步骤 1 和步骤 2 中的值代入传热方程，可以求得总传热系数 $K$。
根据热负荷公式 $Q = mC_p\Delta T$，其中 $m$ 是质量流量，$C_p$ 是比热容，$\Delta T$ 是温度变化。对于苯，$m = 3000 kg/h$，$C_p = 1.9 kJ/(kg{\cdot }^{\circ }C)$，$\Delta T = 80^{\circ}C - 30^{\circ}C = 50^{\circ}C$。因此，苯的热负荷为：
$$Q_{苯} = 3000 kg/h \times 1.9 kJ/(kg{\cdot }^{\circ }C) \times 50^{\circ}C$$
步骤 2：计算总传热系数
根据传热方程 $Q = K A \Delta T_{lm}$，其中 $Q$ 是热负荷，$K$ 是总传热系数，$A$ 是传热面积，$\Delta T_{lm}$ 是对数平均温差。对于逆流操作，对数平均温差 $\Delta T_{lm}$ 可以通过公式 $\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}$ 计算，其中 $\Delta T_1$ 和 $\Delta T_2$ 分别是热流体和冷流体的温度差。对于本题，$\Delta T_1 = 80^{\circ}C - 30^{\circ}C = 50^{\circ}C$，$\Delta T_2 = 30^{\circ}C - 15^{\circ}C = 15^{\circ}C$。因此，$\Delta T_{lm} = \frac{50^{\circ}C - 15^{\circ}C}{\ln(50^{\circ}C / 15^{\circ}C)}$。将已知值代入传热方程，可以求得总传热系数 $K$。
步骤 3：计算总传热系数
将步骤 1 和步骤 2 中的值代入传热方程，可以求得总传热系数 $K$。