解:令 1---初态or甲醇; 2---终态or水。
依题意,有。
t1=75℃
t2=40℃
m1=7 zkg/s
c1=3650 j/(
1= 4000 w/(
rso=10-4 m2·k/w [管壁外侧表面上的污垢热阻]
t1=25℃
t2=35℃
定性温度tf=(25+35)/2=30℃,
c2=4190 j/(
2=993 kg/ m3
2=0.6155 w/(m·k)
rsi=10-4 m2·k/w [管壁内侧表面上的污垢热阻]
n=80di =0.016m
do=0.019m
dm=0.0175m
b =0.0015m[管壁厚度]
l =4.88m
=380w/m·k
甲醇被冷却到工艺要求所需换出的热量。
q1= m1 c1 (t1 - t2 ) 7×3650×(75 - 40) =894250 w
冷却水流量。
m2= m1 c1 (t1 - t2 ) c2(t2 -t1)] 894250 / 419010) =21.34 kg/s
冷却水流速。
u2= m2 /[n/2)0.25π di2ρ2] =21.34 / 400.25π0.0162993) =2.67 m/s
冷却水流动雷诺准数。
re =u2diρ2/μ2 = 2.670.016993/0.000825= 51419
因re > 10000 (强制对流),故水的对流换热系数可根据下式计算:
= 0.023(λ/d)(re)0.8 (cμ/λ0.4
= 10363.5 w/(
因。t1= t2-t1=40-25=15℃
t2= t1-t2=75-35=40℃
t2/ δt1=40/15=2.67 > 2,故。
传热温差应采用对数平均温差δtm
由于本题的冷、热流体的换热过程非纯逆流,于是采用先按纯逆流的情况求得其对数平均温度差δtm,然后再乘以校正系数εδt,即。
(40-15)/ln(40/15)
校正系数εδt与冷、热两种流体的温度变化有关,是r和p的函数,即。
式中 r= 热流体的温降/冷流体的温升
p= 冷流体的温升/两流体的最初温差
根据冷、热流体进、出口的温度,依上式求出r和p值后,校正系数εδt值可根据r和p两参数从相应的图中查得:
δt= 0.9
于是,有。tm(校正)=εtδtm= 0.9x25.5 =23.0℃
referred to the outside tube area,在给定的工况下该换热器的传热系数k0满足下面关系式:
1/ k0 = 19/(10363.5x16)+(10-4x19/16)+(0.0015x19)/(380x17.5)+10-4+1/4000
k0 = 1714 w/(
给定的工况下该换热器的传热量。
q = k0(nπdo l) δtm(校正)
= 1714(80π0.019x4.88)23
918533 w > q1= 894250 w
显然,the shell and tube heat exchanger is appropriate for the thermal duty required.
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