会引起列管式换热器冷物料出口温度下降的事故有

这是一道关于化工原理中列管式换热器操作与故障分析的选择题。我们需要分析各个选项对换热效果及冷物料出口温度的影响。 ### 核心原理 列管式换热器的基本功能是进行热量交换，通常是将热物料的热量传递给冷物料。 * **冷物料出口温度升高**：意味着换热效果增强，或者冷物料获得的熱量增加。 * **冷物料出口温度下降**：意味着换热效果减弱，或者冷物料获得的热量减少。 根据传热方程 $Q = K \cdot A \cdot \Delta T_m$（其中 $Q$ 为传热量，$K$ 为总传热系数，$A$ 为传热面积，$\Delta T_m$ 为对数平均温差），以及热量平衡方程 $Q = m_c \cdot C_{p,c} \cdot (T_{c,out} - T_{c,in})$（其中 $m_c$ 为冷物料流量，$C_{p,c}$ 为比热容，$T_{c,out}$ 和 $T_{c,in}$ 分别为冷物料出口和进口温度）。 我们要寻找导致 **$T_{c,out}$ 下降** 的原因。 ### 选项逐一分析 **A. 正常操作时，冷物料进口管（题目表述不完整，通常指进口温度降低或流量变化）** * 如果是指**冷物料进口温度 ($T_{c,in}$) 下降**：在换热量 $Q$ 不变或变化不大的情况下，进口温度越低，出口温度通常也会随之降低。但这通常被视为工况改变而非“事故”，且题目表述不清。 * 如果是指**冷物料流量 ($m_c$) 增大**：根据 $Q = m_c \cdot C_{p,c} \cdot \Delta T$，若供热量 $Q$ 有限，流量 $m_c$ 增大会导致温升 $\Delta T$ 减小，从而导致出口温度 $T_{c,out}$ 下降。 * *注：由于选项A表述残缺（“冷物料进口管”后无动词或状态描述），在标准考试题中，这往往是一个干扰项或印刷错误。但在对比其他明确选项时，我们优先看明确的故障源。* **B. 热物料流量太大** * 当热物料流量增加时，热侧的对流传热系数通常会增加，从而提高总传热系数 $K$。 * 同时，热物料流量大意味着热源充足，热物料出口温度下降幅度变小，平均温差 $\Delta T_m$ 可能维持较高水平或增加。 * 结果是传热量 $Q$ 增加。对于冷物料而言，获得更多的热量，其**出口温度会上升**。 * **结论**：与题意相反。 **C. 冷物料泵坏** * 如果冷物料泵坏了，冷物料的流量 $m_c$ 会急剧下降甚至断流。 * 如果流量变为零，冷物料在换热器内停滞，会被持续加热，温度会迅速升高直至接近热物料的温度（可能导致沸腾或超压事故）。 * 如果流量减小但未断流，由于流速降低，虽然传热系数 $K$ 可能略有下降，但物料在换热器内的停留时间大大延长，吸热更充分，**出口温度通常会显著上升**。 * **结论**：与题意相反。 **D. 热物料泵坏** * 如果热物料泵坏了，热物料的流量 $m_h$ 会急剧下降甚至断流。 * 这意味着热源中断或大幅减少。 * 传热量 $Q$ 会迅速大幅下降。 * 冷物料流经换热器时，无法获得足够的热量，甚至只与残留的低温管壁接触。 * 因此，冷物料的温升 $\Delta T$ 减小，导致**冷物料出口温度下降**。 * **结论**：符合题意。 ### 总结 * **热物料侧故障（如泵坏、流量减小）** $\rightarrow$ 供热量减少 $\rightarrow$ 冷物料出口温度**下降**。 * **冷物料侧故障（如泵坏、流量减小）** $\rightarrow$ 吸热物料减少/停留时间变长 $\rightarrow$ 冷物料出口温度**上升**。 * **热物料流量过大** $\rightarrow$ 供热量充足/传热增强 $\rightarrow$ 冷物料出口温度**上升**。 因此，引起冷物料出口温度下降的事故是热物料供应中断，即热物料泵坏。 **正确答案：D**