要求热流体从300℃降到200℃，冷流体从50℃升高到260℃，宜采用（）换热

这是一道关于换热器流动方式选择的经典工程热力学/化工原理题目。以下是详细的解析： ### 1. 温度变化分析 首先列出冷热流体的进出口温度： * **热流体**：进口 $T_1 = 300^\circ\text{C}$，出口 $T_2 = 200^\circ\text{C}$ * **冷流体**：进口 $t_1 = 50^\circ\text{C}$，出口 $t_2 = 260^\circ\text{C}$ ### 2. 判断并流（Parallel Flow）的可行性 在并流换热中，冷热流体从同一端进入，沿同一方向流动。 * 热流体的温度沿程逐渐降低（$300 \to 200$）。 * 冷流体的温度沿程逐渐升高（$50 \to 260$）。 * **关键限制**：在并流操作中，冷流体的出口温度 $t_2$ **永远不可能超过**热流体的出口温度 $T_2$。这是因为热量只能从高温传向低温，如果冷流体温度试图超过热流体温度，传热温差将变为负值，这在物理上是不可能的（除非有外部功输入，如热泵，但此处为普通换热）。 * **本题数据验证**：题目要求冷流体出口温度 $t_2 = 260^\circ\text{C}$，而热流体出口温度 $T_2 = 200^\circ\text{C}$。 $$ t_2 (260^\circ\text{C}) > T_2 (200^\circ\text{C}) $$ 这违反了并流传热的基本规律。因此，**并流无法实现该换热任务**。 ### 3. 判断逆流（Counter-current Flow）的可行性 在逆流换热中，冷热流体从相反方向进入。 * 热流体入口端与冷流体出口端相邻，热流体出口端与冷流体入口端相邻。 * **优势**：逆流换热允许冷流体的出口温度 $t_2$ **高于**热流体的出口温度 $T_2$。只要冷流体出口温度不超过热流体**入口**温度（$t_2 < T_1$），理论上就是可行的。 * **本题数据验证**： * $t_2 (260^\circ\text{C}) < T_1 (300^\circ\text{C})$，满足基本条件。 * 计算逆流时的对数平均温差（LMTD）是否存在： * 一端温差 $\Delta t_1 = T_1 - t_2 = 300 - 260 = 40^\circ\text{C}$ * 另一端温差 $\Delta t_2 = T_2 - t_1 = 200 - 50 = 150^\circ\text{C}$ * 由于 $\Delta t_1 > 0$ 且 $\Delta t_2 > 0$，存在有效的传热推动力。 ### 4. 结论 * 由于冷流体出口温度（260℃）高于热流体出口温度（200℃），**必须采用逆流**换热。 * 并流在此工况下物理上不可行。 * 逆流不仅可行，而且在此类大温差交叉的情况下，逆流的平均传热温差通常也大于并流（如果并流可行的话），换热效率更高。 因此，宜采用 **逆流** 换热。 **正确答案：A**