计算题

有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为ф89mm×3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数a₁=230W/（m²˙K），水的对流传热系数a₂=290W/（m²˙K）。忽略污垢热阻和管壁热阻。假设总传热系数随温度的变化忽略不计。（苯65℃时比热容C_p1=1.86kJ/（kg•K），水25℃时比热容C_p2=4.178kJ/（kg•K））试求：
（1）冷却水消耗量；
（2）并流和逆流操作时所需传热面积。

问答题在20℃下将苯从贮槽中用泵送到反应器，经过长40m的ф57mm×2.5mm的钢管，管路上有两个90°弯头，一个标准阀半开。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通，而反应器是在500kPa下操作。若要维持0.5L s的体积流量，求泵所需的功率。泵的效率取0.5。苯的密度为ρ=879kg m3。 （λ=0.0334，90°弯头le d=35，标准阀半开le d=475）

问答题有一套管换热器，用冷却水将25kg s的苯由350K冷却至300K，冷却水在ф25mm×2.5mm的内管（钢管）中流动，进、出口温度为290K和320K，已知水和苯的对流传热系数分别为850W （m2•℃）和1700W （m2•℃）。两侧污垢热阻可忽略，换热器的热损失也可忽略，（苯325K时比热容Cp1=1.8kJ （kg•K），水305K时比热容Cp1=4.187kJ （kg•K），钢管导热系数） 试求： （1）冷却水消耗量； （2）所需管长。