第六章 流动系统的热力学原理及应用例题
综 合（1）

1、某工厂一工段需要流量为10 m³·h^-1，温度为80℃的热水。现有0.3MPa的饱和水蒸汽和30℃的循环回水可供调用。请你设计一个热水槽，进入该槽的蒸汽和冷水各为多少流率？相应的蒸汽管和冷水管尺寸如何？

    解：这是一个稳定流动系统，动能及势能不是很突出，可以忽略不计。若忽略混合时的热量损失，而混合过程无机械轴功产生，即Q=0，W_s=0。

    稳流系统热力学第一定律，ΔH=Q-W_s=0，即进出焓相等

    冷水的热力学性质：30℃，近似为饱和液体，H_冷水=125.79 kJ·kg^-1，比容1.0043l*10^-3m³·kg^-1

饱和蒸汽的热力学性质：0.3MPa，饱和温度为133.55℃，H_蒸汽=2725.3 kJ·kg^-1，比容                      606℃10^-3 m³·kg^-1

热水的热力学性质：80℃，近似为饱和液体，H_热水=334.91 kJ·kg^-1

                  比容为

    设冷水的流量为m_水，蒸汽的质量流量为m_汽。

    热水流量为

    则 

    解得 

    查阅“化工工艺设计手册”，可知：一般工业用水在管中的流速要求在1.0m/s左右，低压蒸汽流速为20m/s左右。

    则           即

    式中A为管道截面积，D为管径，U为流速，V为比容。

冷水管径

按照管道规格尺寸，选取D_N50的冷水管道。

蒸汽管径     

选取D_N100的蒸汽管道。