每小时有一定量的气体在套管换热器中从T1冷却到T2,冷水进出口温度分别为t1和t2,两流体呈逆流流动,并均为湍流。若换热器尺寸已知,气体向管壁的对流传热系数比管壁向水的对流传热系数小的多,污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计。试讨论以下各项:
在内管为ψ180× 10mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态炬从100'C冷却到60'C,其平均比热Cp=2. 38kJ/Ckg • ℃),环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热Cp=4.174kJ/Ckg • ℃)。基于传热外表面积的总传热系数K=2000W/Cm2• ℃),且保持不变。设热损失可以忽略。试求:(1)冷却水用量;(2)计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。
在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液,溶液量为1.4kg·s-1,比热为2kJ·kg-1·K-1,走内管(规格为φ25×2.5mm),从150℃冷却到100℃。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃,水的比热为4.18kJ·kg-1·K-1。
(1) 已知溶液一侧的对流传热系数为1160W·m-2·K-1,冷却水一侧的对流传热系数为930W·m-2·K-1,忽略管壁和污垢的热阻及热损失,求以传热外表面积为基准的总传热系数K和冷却水的用量(kg·h-1)。
(2) 计算内管的外表面积和管长。
用一套管式换热器冷却某流体,流体从换热器的内管中流过,流量为6000kg/h,从80℃降温至40℃,平均比热容为2.0kJ/(kg·K);冷却水从环隙中流过,从10℃升温至30℃。已知换热器内管为57mm×3.5mm的钢管,总传热系数为1500W/(m2·K)。求:(1)Q;(2)冷却水的平均温度;
(3)比较逆流时的平均温度差与并流时的平均温度差。