化工题一题在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为 3500kg·h-1的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ·kg-1·K-1,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17kJ·kg-1·K-1,基于传热外面积的总传热系数K0=1800w·m-2·K-1,设其值恒定,忽略热损失.试求：(1)冷却水用量；(2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长.
问题描述：
化工题一题
在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为 3500kg·h-1的某液态烃从 100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ·kg-1·K-1,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17kJ·kg-1·K-1,基于传热外面积的总传热系数K0=1800w·m-2·K-1,设其值恒定,忽略热损失.试求：
(1)冷却水用量；
(2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长.
答
qmh·Cph (T1 -T2 )
＝qmc·Cpc(t2 -t1 )
3500×2.38×(100-60)
＝qmc× 4.17×(50-40)
qmc
＝7990kg·h-1
Δt
逆＝(50-20)/ln(50/20)＝32.75℃
Δt
并＝(60-10)/ln(60/10)＝27.91℃
Φ
＝KAΔtm
Φ
＝7990×4.17×(50-40)=3.332×105kJ·h-1
∴ A
逆＝3.332×105/[(1800/1000)×32.75×3600]＝1.57 (m2)
πd0l
逆＝1.57
3.14×0.18×l
逆＝1.57 ∴ l逆＝2.77(m )
A
并＝3.332×105/[(1800/1000)×27.91×3600]＝
1.84 (m2)
3.14×0.18×l
并＝1.84 ∴ l并＝3.26 (m )