关于化工的一道题换热器由若干根长为3m,直径为Ф25×2.5mm的钢管组成.要求将流率为1.25kg/s的苯从350K冷却到300K,290K的水在管程与壳程的苯呈逆流流动.已知水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为0.85和1.70kW/(m2·K),污垢热阻可忽略不计.若维持水出口温度不超过320K,并取苯的比热为1.9kJ/(kg·K)、密度为880kg/m3,水的比热为 4.174kJ/(kg·K),管壁导热系数45W/(m·K).试求:（1）基于外表面积的总传热系数K0,kW/(m2·K)；（2）冷却
2019-11-27
关于化工的一道题
换热器由若干根长为3m,直径为Ф25×2.5mm的钢管组成.要求将流率为1.25kg/s的苯从350K冷却到300K,290K的水在管程与壳程的苯呈逆流流动.已知水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为0.85和1.70kW/(m2·K),污垢热阻可忽略不计.若维持水出口温度不超过320K,并取苯的比热为1.9kJ/(kg·K)、密度为880kg/m3,水的比热为 4.174kJ/(kg·K),管壁导热系数45W/(m·K).试求:
（1）基于外表面积的总传热系数K0,kW/(m2·K)；
（2）冷却水的用量,kg/s；
（3）换热器管束所需的管数.
优质解答
（1）以管外表面积Ao为基准：
1/Ko =do/(αidi)+(δdo)/(λdm)+1/αo
=0.025/(850*0.02）+ （0.0025*0.025）/(45*0.0225)+1/1700
=0.002121
得到：Ko=1/0.002121=471.6 W/(m2·K)
(2)
传热速率：
Q=m1c1(T1i－T1o) =1.25kg/s*1.9kJ/(kg·K)(350K-300K)
=118.75KJ/s
又Q=m2c2(T2o-T2i)=m2*4.174kJ/(kg·K)*（320K-290K)
得到:m2=0.95kg/s
(3）
∆t1/∆t2=50K/30K=1.67
（1）以管外表面积Ao为基准：
1/Ko =do/(αidi)+(δdo)/(λdm)+1/αo
=0.025/(850*0.02）+ （0.0025*0.025）/(45*0.0225)+1/1700
=0.002121
得到：Ko=1/0.002121=471.6 W/(m2·K)
(2)
传热速率：
Q=m1c1(T1i－T1o) =1.25kg/s*1.9kJ/(kg·K)(350K-300K)
=118.75KJ/s
又Q=m2c2(T2o-T2i)=m2*4.174kJ/(kg·K)*（320K-290K)
得到:m2=0.95kg/s
(3）
∆t1/∆t2=50K/30K=1.67