题目
(T'2 t'2 ) 5.136(t2' 20) (b)式(a)、(b)联解得:t2' 42 C; T'2 56 C2•季节变化对传热的影响在一单程列管换热器内用冷水将管内的高温气体从 150 C冷却至80 C,两流体逆流流动且为湍流,气体的流量为 2000kg/h,冬季冷却水的入口温度为 15 C,流量为684kg/h。试计算:(1) 当夏季的冷却水入口温度为 25 C时,若要求气体的流量和冷却程度不变,求冷却水的用量(假设总传热系数 K和冬季相同);(2) 若冬季的气体流量增加 50%,而保持冷却程度不变,应如何调节操作参数并定量 计算;(3) 若将管程改为双程,冬季仍维持气体流量增加 50%及冷却水的流量及入口温度不 变,求冷却水和气体的出口温度。
(T'2 t'2 ) 5.136(t2' 20) (b)
式(a)、(b)联解得:t2' 42 C; T'2 56 C
2•季节变化对传热的影响
在一单程列管换热器内用冷水将管内的高温气体从 150 C冷却至80 C,两流体逆流流
动且为湍流,气体的流量为 2000kg/h,冬季冷却水的入口温度为 15 C,流量为684kg/h。试
计算:
(1) 当夏季的冷却水入口温度为 25 C时,若要求气体的流量和冷却程度不变,求冷
却水的用量(假设总传热系数 K和冬季相同);
(2) 若冬季的气体流量增加 50%,而保持冷却程度不变,应如何调节操作参数并定量 计算;
(3) 若将管程改为双程,冬季仍维持气体流量增加 50%及冷却水的流量及入口温度不 变,求冷却水和气体的出口温度。
题目解答
答案
解:
解题思路是以冬季工况为基准,分别求出 Q、 tm、KA,当操作条件变化时,分别比较
上述参数的变化趋势并定量计算。
对于气体和冷却水之间的换热,总传热系数可简化为 K2 2
换热器的热负荷为:
Q G1C p1 (T1 T2) G2Cp2(t2 t1 )
解析
步骤 1：计算冬季工况下的热负荷
冬季工况下，气体流量为 2000 kg/h，冷却水流量为 684 kg/h，气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C，冷却水入口温度为 15°C。假设气体和水的比热分别为 Cp1 和 Cp2，可以计算出热负荷 Q。
步骤 2：计算夏季工况下的冷却水用量
夏季工况下，冷却水入口温度为 25°C，气体流量和冷却程度不变，即气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出夏季工况下的冷却水用量。
步骤 3：计算冬季工况下气体流量增加 50%时的操作参数
冬季工况下，气体流量增加 50%，即气体流量为 3000 kg/h，冷却程度不变，即气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出冬季工况下气体流量增加 50%时的操作参数。
步骤 4：计算冬季工况下气体流量增加 50%且管程改为双程时的操作参数
冬季工况下，气体流量增加 50%，即气体流量为 3000 kg/h，冷却水流量和入口温度不变，即冷却水流量为 684 kg/h，入口温度为 15°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出冬季工况下气体流量增加 50%且管程改为双程时的操作参数。
冬季工况下，气体流量为 2000 kg/h，冷却水流量为 684 kg/h，气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C，冷却水入口温度为 15°C。假设气体和水的比热分别为 Cp1 和 Cp2，可以计算出热负荷 Q。
步骤 2：计算夏季工况下的冷却水用量
夏季工况下，冷却水入口温度为 25°C，气体流量和冷却程度不变，即气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出夏季工况下的冷却水用量。
步骤 3：计算冬季工况下气体流量增加 50%时的操作参数
冬季工况下，气体流量增加 50%，即气体流量为 3000 kg/h，冷却程度不变，即气体入口温度为 150°C，出口温度为 80°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出冬季工况下气体流量增加 50%时的操作参数。
步骤 4：计算冬季工况下气体流量增加 50%且管程改为双程时的操作参数
冬季工况下，气体流量增加 50%，即气体流量为 3000 kg/h，冷却水流量和入口温度不变，即冷却水流量为 684 kg/h，入口温度为 15°C。假设总传热系数 K 和冬季相同，可以计算出冬季工况下气体流量增加 50%且管程改为双程时的操作参数。