moea_joint_essay
103年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 二 題
📖 題組:
苯以流量 2000 lb/hr 流過雙套管式熱交換器之內管,溫度由 180℉下降至 90℉,冷卻水以流量 1000 lb/hr 逆流流過熱交換器之外管,進口溫度為 65℉,此熱交換器內管使用 7/8 inch BWG 16 號銅管,銅之熱傳導係數 k = 212 Btu/ft/hr/℉,內管直徑(ID)= 0.745 inch,外管直徑(OD)= 0.875 inch,假設內管苯側熱傳對流係數 hi = 250 Btu/ft²/hr/℉,外管水側熱傳對流係數 ho = 500 Btu/ft²/hr/℉,且熱交換器外層保溫絕熱良好。已知此熱交換器總括熱傳係數 Uo = 148 Btu/ft²/hr/℉,水的比熱 Cp =1.0 Btu/lb/℉,苯的比熱 Cp = 0.435 Btu/lb/℉。 請計算:
苯以流量 2000 lb/hr 流過雙套管式熱交換器之內管,溫度由 180℉下降至 90℉,冷卻水以流量 1000 lb/hr 逆流流過熱交換器之外管,進口溫度為 65℉,此熱交換器內管使用 7/8 inch BWG 16 號銅管,銅之熱傳導係數 k = 212 Btu/ft/hr/℉,內管直徑(ID)= 0.745 inch,外管直徑(OD)= 0.875 inch,假設內管苯側熱傳對流係數 hi = 250 Btu/ft²/hr/℉,外管水側熱傳對流係數 ho = 500 Btu/ft²/hr/℉,且熱交換器外層保溫絕熱良好。已知此熱交換器總括熱傳係數 Uo = 148 Btu/ft²/hr/℉,水的比熱 Cp =1.0 Btu/lb/℉,苯的比熱 Cp = 0.435 Btu/lb/℉。 請計算:
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (二)
對數平均溫度差 (ΔT)lm (℉)之值。(5 分)
思路引導 VIP
確認為逆流流動,分別求出兩端的溫度差 ΔT1 與 ΔT2,再代入對數平均溫度差公式計算。
小題 (一)
冷卻水的出口溫度 (℉)之值。(5 分)
思路引導 VIP
先計算苯釋放的總熱量 q,然後利用熱量平衡求冷卻水吸收熱量後的出口溫度。
小題 (三)
熱交換器的熱交換管長度。(10 分)
思路引導 VIP
利用 q = Uo Ao ΔTlm 求出外管表面積 Ao,再由幾何關係 Ao = π Do L 計算出長度 L。