一道升温的计算题

一根DN600的50m碳钢管道，采用6根50m长1.0Mpa蒸汽伴热进行加热管内物料，蒸汽温度173摄氏度，管内介质为空气，空气进入管内时20摄氏度，流速10000立方米每小时，请问空气出管道时的温度是多少？

蒸汽伴热管的直径为Φ10

缺的条件太多了。

蒸汽管道尺寸假设为DN25,传热系数参考空冷器假定为50W/m2·K，蒸汽流速按15m/s估计，蒸汽换热后温度按167度考虑，如果有相变热计算还要分段，假设按并流考虑

传热面积，按伴热管一半表面积计算，3.14*25/1000*50*6 = 23.55 m2

热流体端：
流量15*0.7854*0.025*0.025*3600*6 = 159 m3/h
定性温度：173和167取平均 170°C
比热容：取2773.3 kJ/kg.C
密度：4.113 kg/m3
质量流量：159/4.113 = 39 kg/h
进口温度：173°C
出口温度：167°C

冷流体端：
流量：10000m3/h
密度：1.29 kg/m3
质量流量：10000/1.29 = 7752 kg/h
比热容：1.004 kJ/kg.C

经计算空气为20.08°C

四海有闲田 发表于 2022-09-01 16:11
缺的条件太多了。<br /><br />蒸汽管道尺寸假设为DN25,传热系数参考空冷器假定为50W/m2·K，蒸汽流速按15m/s估计，蒸汽换热后温度按167度考虑，如果有相变热计算还要分段，假设按并流考虑<br /><br />传热面积，按伴热管一半表面积计算，3.14*25/1000*50*6 = 23.55 m2<br /><br />热流体端：<br />流量15*0.7854*0.025*0.025*3600*6 = 159 m3/h<br />定性温度：173和167取平均 170°C<br />比热容：取2773.3 kJ/kg.C<br />密度：4.113 kg/m3<br />质量流量：159/4.113 = 39 kg/h<br />进口温度：173°C<br />出口温度：167°C<br /><br />冷流体端：<br />流量：10000m3/h<br />密度：1.29 kg/m3<br />质量流量：10000/1.29 = 7752 kg/h<br />比热容：1.004 kJ/kg.C<br /><br />经计算空气为20.08°C<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

蒸汽伴热管直径是Φ10，蒸汽流速虽然不确定 但是在实际中50m的伴热管基本没有热损 热端温度保持一致的

四海有闲田 发表于 2022-9-1 16:11
缺的条件太多了。

蒸汽管道尺寸假设为DN25,传热系数参考空冷器假定为50W/m2·K，蒸汽流速按15m/s估计， ...

空气质量流量是否有误？

ISOLATI_TG842 发表于 2022-9-3 19:23
蒸汽伴热管直径是Φ10，蒸汽流速虽然不确定 但是在实际中50m的伴热管基本没有热损 热端温度保持一致的

若按DN10估计，则蒸汽流量15*0.7854*0.01*0.01*3600*6 = 25.5 m3/h
质量流量 25.5/4.113/1000 = 0.062 ton/h

传热面积，按伴热管一半表面积计算，3.14*10/1000*50*6/2 = 4.7 m2

经计算空气加热后为35°C

计算过程

四海有闲田 发表于 2022-9-5 09:21
计算过程

请教一下两个问题：
1、蒸汽从173度降低到167度，没有部分蒸汽液化了吗，潜热不用计算？
2、第二个计算表，换热面积和蒸汽流量都降低了，为什么空气被加热的温度反而提升了？

清城君 发表于 2022-9-5 09:50
请教一下两个问题：
1、蒸汽从173度降低到167度，没有部分蒸汽液化了吗，潜热不用计算？
2、第二个计算 ...

1.0MPa的饱和蒸汽应该是180度，这里是173度，也不是饱和蒸汽。所以假设不液化，否则要分段计算，因为蒸汽和液体的比热容不一样，也不好判断液化量，因为液化量要去乘以潜热。

第二个计算表，空气流量降低了，因为单位换算之前有错误，需要除以1000.

该计算有较明显错误，在于蒸汽比热应为1.85kJ/kg,2773是汽化潜热，所以不能用流量X比热X温差计算。使用aspenplus模拟后发现，升温很有限，不超过2°C，因为传热系数如果按50W.m2,k来估计，这么小的换热面积能传递的量有限。

质量流量算错了