题目
某列管式换热器由多根Φ25×2.5mm的钢管所组成。某液体走管内,由20℃加热到55℃,其流量为15吨/时,流速为0.5m/s,比热容为1.76KJ/(Kg·℃),密度为858 Kg/m3。加热剂为130℃的饱和水蒸汽,在管外冷凝。已知基于外表面积的总传热系数K为774K/(m2·℃)。求⑴此换热器所需管数n。⑵单管长度L
某列管式换热器由多根Φ25×2.5mm的钢管所组成。某液体走管内,由20℃加热到55℃,其流量为15吨/时,流速为0.5m/s,比热容为1.76KJ/(Kg·℃),密度为858 Kg/m3。加热剂为130℃的饱和水蒸汽,在管外冷凝。已知基于外表面积的总传热系数K为774K/(m2·℃)。求⑴此换热器所需管数n。⑵单管长度L
题目解答
答案
解:(1)由流量方程式求所需管数n。
(2)求单管长度L。
①先求Q。
②求
。
③求S
④求L。
解析
步骤 1：计算所需管数n
根据流量方程式，可以计算所需管数n。流量方程式为：
${V}_{s}=n\cdot u\cdot \dfrac {\pi }{4}{d}^{2}\cdot \rho$
其中，${V}_{s}$为液体的体积流量，n为管数，u为流速，d为管内径，$\rho$为液体密度。
将已知数据代入，得到：
$n=\dfrac {{V}_{s}}{u\cdot \dfrac {\pi }{4}{d}^{2}\cdot \rho}$
步骤 2：计算换热器的热负荷Q
热负荷Q可以通过以下公式计算：
$Q={W}_{m}{c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})$
其中，${W}_{m}$为液体的质量流量，${c}_{p}$为液体的比热容，${t}_{2}$为液体的出口温度，${t}_{1}$为液体的入口温度。
步骤 3：计算传热面积S
传热面积S可以通过以下公式计算：
$S=\dfrac {Q}{K\Delta {t}_{m}}$
其中，K为总传热系数，$\Delta {t}_{m}$为平均温差。
步骤 4：计算单管长度L
单管长度L可以通过以下公式计算：
$L=\dfrac {S}{n\pi {d}_{0}}$
其中，${d}_{0}$为管外径。
根据流量方程式，可以计算所需管数n。流量方程式为：
${V}_{s}=n\cdot u\cdot \dfrac {\pi }{4}{d}^{2}\cdot \rho$
其中，${V}_{s}$为液体的体积流量，n为管数，u为流速，d为管内径，$\rho$为液体密度。
将已知数据代入，得到：
$n=\dfrac {{V}_{s}}{u\cdot \dfrac {\pi }{4}{d}^{2}\cdot \rho}$
步骤 2：计算换热器的热负荷Q
热负荷Q可以通过以下公式计算：
$Q={W}_{m}{c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})$
其中，${W}_{m}$为液体的质量流量，${c}_{p}$为液体的比热容，${t}_{2}$为液体的出口温度，${t}_{1}$为液体的入口温度。
步骤 3：计算传热面积S
传热面积S可以通过以下公式计算：
$S=\dfrac {Q}{K\Delta {t}_{m}}$
其中，K为总传热系数，$\Delta {t}_{m}$为平均温差。
步骤 4：计算单管长度L
单管长度L可以通过以下公式计算：
$L=\dfrac {S}{n\pi {d}_{0}}$
其中，${d}_{0}$为管外径。