有一内管为φ180×10mm的套管换热器,将流量为7000kg/h的某液态有机物从100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ/(kg·℃), 套管环隙走冷却水, 其进出口温度分别为40℃和50℃, 平均比热为4.174kJ./ (kg·℃), 基于传热外面积的总传热系数K=1000w/(m2·℃), 且保持不变,设热损失可以忽略。试求:(1)冷却水用量;(2)计算两流体分别为逆流和并流下的平均温差及管长。(本题2.0分)

标准答案： (1)冷却水用量Wc 由热量横算方程:Whcph(T1-T2)=Wccpc(t1-t2)(2分) 7000×2.38×(100-60)=Wc×4.174×(50-40) ∴Wc=15964kg.h-1(2分) (2)由对数平均温度差上传图片(2分) 逆流:Δt2=(100-50)=50℃ Δt1=(60-40)=20℃ Δt逆=(50-20)/ln(50/20)=32.75℃(2分) 并流:Δt2=(100-40)=60℃ Δt1=(60-50)=10℃ Δt并=(60-10)/ln(60/10)=27.9℃(2分) Q=KAΔtm Q=Whcph(T1-T2)=166600kJ.h-1 A逆=166600×103/(2000×32.75×3600)=0.7m2 πd0l=0.7× 3.14×0.18×l=0.75 ∴l=1.25 m(2分) A并=166600×103/(2000×27.9×3600) =0.83m2 3.14×0.18×l=0.83 ∴l=1.46 m(2分)