在一单程管壳式换热器中,用冷水将常压下的纯苯蒸气冷凝成饱和液体。已知苯蒸气的体积流量为1 600 m3/h,常压下苯的沸点为80.1 ℃,气化热为394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20 ℃,流量为35 000 kg/h,水的平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。总传热系数为450 W/(m2·℃)。设换热器的热损失可忽略,试计算所需的传热面积。

步骤 1：计算苯蒸气的质量流量
根据理想气体状态方程，计算苯蒸气的密度，进而计算其质量流量。
步骤 2：计算苯蒸气冷凝所需的热量
根据苯蒸气的质量流量和气化热，计算冷凝所需的热量。
步骤 3：计算冷却水的出口温度
根据冷却水的流量、比热容和冷凝所需的热量，计算冷却水的出口温度。
步骤 4：计算平均温差
根据冷却水的入口温度、出口温度和苯蒸气的冷凝温度，计算平均温差。
步骤 5：计算所需的传热面积
根据冷凝所需的热量、总传热系数和平均温差，计算所需的传热面积。