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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 工艺技术 » 工艺设计 » 一道关于换热器的习题
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星竹石

铁杆木虫 (著名写手)

[求助] 一道关于换热器的习题

有这样一道习题
某工业酒精精馏塔顶的全凝器，塔顶为工业酒精的饱和蒸汽，温度为78℃，汽化潜热为850kJ/kg，蒸汽流率为3340kg/h。全凝 器用铜管，管内通以冷却水。现测得冷却水在管内的流率0.5m/s ，冷却水的进出口温度分别为20℃和40℃。在定性温度下水的物理数据如下：密度995.7kg/m3 ，粘度0.817 厘 泊，导热系数0.618W/(m K) ， 比热容4174J/(kg K)。已知酒精蒸汽对管壁的冷凝给热系数2268W/(m2 K) ， 钢管的导热系数45W/(m K) ，试求该换热器的传热面积和冷却水消耗量。
标准解答思路为
相变热、加热蒸汽流量=》换热量Q
温度数据 =》对数换热温差Δtm
计算Re和Pr等参数以求馆内对流换热系数
结合管外换热系数、导热系数、管子数据等计算总换热系数Κ
计算换热面积Α=Q/Δtm/K
计算冷取水流量 F=Q/(c Δt)

那么请问用下面的思路解题的话，概念错在何处
温度数据 =》对数换热温差Δtm
结合管外换热系数、导热系数、管子数据等计算总换热系数Κ
管子几何参数，冷却水密度、流速=》冷却水流量F=ρuA
计算换热量 Q= c F Δt
计算换热面积Α=Q/Δtm/K

请问我是错在物性温度上了吗？
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得即高歌失即休，多愁多恨亦悠悠。今朝有酒今朝醉，明日愁来明日愁。
1楼 2013-05-10 23:34:01
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dasfmxee

禁虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
星竹石(zyz666888代发): 金币+2, 感谢应助！欢迎常来！ 2013-05-11 18:44:07
星竹石: 金币+2, ★★★很有帮助, 很有帮助 2013-05-12 00:20:22
scu2020: 专家考核 2013-05-13 16:28:14
这个应该是个设计型计算，总体思路没有问题。不过有几个问题提醒下：
1.管子几何参数从何而来？你不是要求取换热面积吗？
2.换热器的形式是否确定？如果是列管式的换热器，你的Q应该是 Q= c F Δt*管道数
3.对于稳态全凝器问题，温度应该为78摄氏度
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2楼2013-05-11 16:14:17
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星竹石

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by dasfmxee at 2013-05-11 16:14:17
这个应该是个设计型计算，总体思路没有问题。不过有几个问题提醒下：
1.管子几何参数从何而来？你不是要求取换热面积吗？
2.换热器的形式是否确定？如果是列管式的换热器，你的Q应该是 Q= c F Δt*管道数
3.对于 ...

管子几何参数只是内径和壁厚（见红色文字部分）
我在计算冷却水流量时直接用了定性温度下水的物性参数，所得流量与标准答案给出的数值偏差很大，是否不能直接用定性温度下水的性质来计算换热器？
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得即高歌失即休，多愁多恨亦悠悠。今朝有酒今朝醉，明日愁来明日愁。
3楼2013-05-12 00:20:00
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lelelbom

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
scu2020: 金币+1, 感谢求助交流，常来工艺技术版 2013-07-18 08:42:01
不是有标准答案了吗，你的思路基本上对的，但是还没有达到标准的高度，我觉得标准的思路是一气呵成，很顺畅
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4楼2013-05-12 08:25:56
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dasfmxee

禁虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★
星竹石(zyz666888代发): 金币+1, 感谢应助！欢迎常来！ 2013-05-12 22:22:17
引用回帖:
3楼: Originally posted by 星竹石 at 2013-05-12 00:20:00
管子几何参数只是内径和壁厚（见红色文字部分）
我在计算冷却水流量时直接用了定性温度下水的物性参数，所得流量与标准答案给出的数值偏差很大，是否不能直接用定性温度下水的性质来计算换热器？...

水的性质随温度变化不会大到影响计算结果的程度。
不知道你比标准答案大还是小？
按照你的思路计算出来偏差很大的话，问题应该是在定量上！原来我上学的时候也是，很多课后习题条件说的不明白，最后可能是个小问题。
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5楼2013-05-12 08:51:40
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spoonychick

铁虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
zyz666888: 金币+1, 感谢应助！欢迎常来！ 2013-05-12 22:22:26
标准流程中根据热量衡算求冷却水实际用量，再根据初步传热速率来求所需换热面积，再来确定管子具体构造，之后再核算传热系数和温差校正系数。请问你如何得知管的流通面积呢？

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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hay，要平淡的人生还是要至少我也奋斗过？
6楼2013-05-12 14:30:10
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星竹石

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by spoonychick at 2013-05-12 14:30:10
标准流程中根据热量衡算求冷却水实际用量，再根据初步传热速率来求所需换热面积，再来确定管子具体构造，之后再核算传热系数和温差校正系数。请问你如何得知管的流通面积呢？
...

原题中忘记了给出管子的参数为 Φ30mm×2.5mm, 不过我发现是我错了，忘记管子的根数了，谢谢提醒
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得即高歌失即休，多愁多恨亦悠悠。今朝有酒今朝醉，明日愁来明日愁。
7楼2013-05-12 23:50:15
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星竹石

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by dasfmxee at 2013-05-12 08:51:40
水的性质随温度变化不会大到影响计算结果的程度。
不知道你比标准答案大还是小？
按照你的思路计算出来偏差很大的话，问题应该是在定量上！原来我上学的时候也是，很多课后习题条件说的不明白，最后可能是个小问 ...

我把管子的根数看串行了
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得即高歌失即休，多愁多恨亦悠悠。今朝有酒今朝醉，明日愁来明日愁。
8楼2013-05-12 23:52:37
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dasfmxee

禁虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by 星竹石 at 2013-05-12 23:52:37
我把管子的根数看串行了...

我就说嘛，思路这么清晰，不会有大问题的
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9楼2013-05-13 15:40:31
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SEEDEN

银虫 (正式写手)
★
scu2020: 金币+1, 感谢求助交流，常来工艺技术版 2013-07-18 08:42:13
可以试试aspen的EDR软件（HTFS）或者HTRI软件
前者现在一般集成在aspenone软件，不难下载。物性方面可以直接从物性数据库调用，做设计比较方便。
楼主打算采用什么类型的换热器？
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10楼2013-07-17 20:40:17
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