1、1六、計(jì)算題1、某牛頓型流體在圓、 直、等徑管內(nèi)流動(dòng)，在管截面上的速度分布可表達(dá)為:式中：y一截面上任一點(diǎn)至管壁的徑向距離,m; v該點(diǎn)的點(diǎn)流速，m/s。試求： 管半徑33中點(diǎn)處的流速；管壁處的剪應(yīng)力。該流體的黏度為(1)已知v=20y 200y2,則=20_400y dydv一=0,解得y=0.05m，即管半徑R=0.05m當(dāng)dyV =20y 200y2=20 0.025 20(0.025)2=0.375 m/sdvpy，村衛(wèi)=20(m/s)/m0.05 Pa s。Ry = =0.05/2=0.025m ,2 一 一2=0.05 20=1.0N/m2、水在水平管內(nèi)流動(dòng)，截面1處管內(nèi)徑di為0

2、.2m,截面2處管內(nèi)徑d2為0.1m。現(xiàn)測(cè)得水 在某流量下截面1、2處產(chǎn)生的水柱高度差h為0.20m，若忽略水由1至2處的阻力損失， 試求水的流量m3/h。10分乙g 3 = Z2gZi、Pi均按管中心線取值，因Z1= Z2 ,u2=4u1P1p2u2一u1)：| .：4u1- U1Ju21一 -一 =-=-=15 222h=P1-P215u12-=0.202gu1=0.511m/s2 2v=20y-200y ,o2分2=0.220.511 =0.0161m=57.8m4s2分3令高于噴嘴出口5m處水流截面為2 2截面221 2截面間：pi=p2- d2=1.2di,Uidi= U2d2ai

3、u1八U2= U= I - I U =-3分a JU.2Ji.442222,U.U2 UiiU.”由 =+zg即=-=+9.8V3mm的水平光滑管內(nèi)流100m下游處p2為多少Pa?10分2分0.31640.045 1.75 100010，=78750187500.25= 0.019D=1.5 9.807 104-0.0192100 1.750.045 21000 =8.3又104Pa（表）1.033 X105pa及400 C計(jì)算，即:1.033 10530因煙囪頂端內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)等于同高度處的大氣壓強(qiáng)，故p2= pa，2= pa，1 P gZ211將以上各值代入 柏式，解得12=Pa,1一49一&a

4、mp;一353_9。81 30 = 266J 0.5431 12其中de=4=1.09m2 1 1.2266 1.09 2 ,u19.7m/s0.05 30煙道氣的流量為s=360i0A：= 3600 1 9. 7 1. 2 1= 0. 54kg 462分15m3/h,管徑53mm，總機(jī)械能損失為40J/kg，泵的效率0.6,求泵的軸15分取池內(nèi)水面為截面1,作為基準(zhǔn)面；輸水管出口為截面2,則有Z1=0,Z2=20mp=0, p2=500刈03PaUI=0,15u2 = -Z-36000.05324質(zhì)量流量:Ws=(15/3600)(1000)=4.17kg/s有效功率:Ne= 4.17 73

5、8=3080J/s=3.08kw泵的軸功率：P =R *. =3.08 0.6 =5.13kWf/kgfde2煙道氣的流速為15、已知輸水量為功率。22瓦巖 Jwe=Z2g給圣hf代入數(shù)值，得We=738J/kgm1316、某液體密度為800 kg/m3,黏度為73cP,在連接兩常壓容器間的光滑管中流動(dòng)，管徑300mm，總長(zhǎng)為50m（包括全部局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度），兩容器液面差為3.2m（如圖示）。求：（1）管內(nèi)流量為多少？（2）若在連接管口裝一閥門，調(diào)節(jié)此閥的開度使流量減為原來(lái)的一半，閥的局部阻力系數(shù)是 多少？按該管折算的當(dāng)量長(zhǎng)度又是多少？層流： 入=64/Re湍流入=0.316/Re0.251

6、5分解：(1)在1-1 , 2-2兩截面間列柏努力方程,U1=U2=0, p1=p2=0, We=0,2PRl UgZ1 =hf 1 _2 =二二d 2得u=3.513m/s驗(yàn)證Re=0.3X3.513 800/0.073=11550 4000假設(shè)正確，V=A u=893.95m3/h(2)流量減半，流速減半，即u=1.7565m/sRe=5775符合伯拉修斯式列1-1, 2-2間柏努力方程0.316 lu2gzi =.Re。25d2則=14.32,22 *u leu0.316leu_ -=/. T- T- = - T- 1-0 25_2d2Re0.25d2. d0.250.316C 0.25

7、ReRe=虹代入上式14. l e = Re 118.2m 0.3163分1517、右圖，有一直徑為38 x 2.5mm長(zhǎng)為30m的水平直管段AB,在其中裝有孔徑為16.4mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量流量，流量系數(shù)Co為0.63,流體流經(jīng)孔板的永久壓降（局部損失）為6X104pa, AB段摩擦系數(shù) 入取為0.022,試計(jì)算：（1）流體流經(jīng)AB段的壓力差；（2）若泵的 軸功率為800W，效率為62%,求AB管段消耗的功率為泵的有效功率的百分率，已知：操 作條件下液體密度為870kg/m3, U管指示液為汞，其密度為13600kg/m3。15分心=cA0j2Rg（:盤）二J3 22一0.6一9.81

8、一13600二870一= 0.63 16.4 10 :-:-:4870= 1.75 10J3m3/sVfu = 2.05m/ s-0.03324（1）由A、B兩點(diǎn)列柏努力方程tZA=ZB,UA=UB,he = lu230 n2.0524PA_PB=?;.也.Pf0.022108706 10d 23324 _-9.66 10 Pa（2）Ne=N軸聽=800K62%=496WAB段消耗的功率：N=mWe=Vfu=1.75W10 x9.66X104=169.05W4分 麗N 169.05則=-100% =34.1%Ne49618、一敞口高位水槽A中水流經(jīng)一喉徑為14mm的文丘里管，將濃堿液槽B中的堿

9、液(密 謀為1400kg/m3)抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入C槽，各部分標(biāo)高如附圖所示；輸水管規(guī)格為3mm，自A至文丘里喉部M處管路總長(zhǎng)(包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)) 為20m，ZA業(yè)uZ;g 2ghe=ZB旦也hfe B與2gf16摩擦系數(shù)可取0.025。(1)當(dāng)水流量為8m3/h時(shí)，試計(jì)算文丘里喉部M處的真空度為多少mmHg；(2)判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)(說(shuō)明判斷依據(jù))。如果能被吸入，吸入量的大小與哪些因素有關(guān)？15分主管道u = Vs/A =(8/3600)/(二/4) 0.0512 =1.09m/s文丘里喉部M處u2= Vs/A2=(8/3600)/( 4) X0.0

10、142 = 14.4m/s3分在高位水槽上面與M處界面間的列柏努利方程得：22P2/ = g=(ZI-Z2) -(U2/2g) -(1/d)(u /2g)= 8-14.42/2g -0.025(20/0.051) (1.092/2g)=-3.16m H20 =232mmHg(真空度)5分(2) h堿堿=P水h水h水=1.5 1400/1000 = 2.1mH20(2mm的鋼管，已知：吸入管路的阻力損失為2J/Kg,壓出管路的壓頭損失為0.5mH2O柱,壓出管路上壓力表的讀數(shù)為2.5Kgf/cm2,試求：(1)水泵的升揚(yáng)高度；(2)水泵的軸功率N軸(kW),設(shè)泵的效率r=70% ;(3)若泵的允

11、許吸上高度Hs=6.5m,水溫為20C，校核此系統(tǒng)的安裝高度是否合適？當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?atm ; p水=1000Kg/m3。解2(0.785 0.0762) :2.2m/ s 3600,二合適型號(hào)流里(m /h)揚(yáng)程(m)允許吸入真空高度(m) 13B57A50387.03B3345326.03B1938205.0解(列方程4分，求出壓頭4分，選泵2分).旦Ul H=Z2旦U:g 2g:g 2ghf= hf,1 hf,2=4m9.81 104He=6- 4 =20m109.81He=20m.V =40m3/h根據(jù)流量，壓頭，選3B33較合適。LZ3PLUg 2g= 2.5 102.222 9

12、.81 0.5 = 24.75mz升揚(yáng)4JZu qZ3w =5 + 24.75 = 29.75m(2) He土Z1；_2-P3U3.-2“一 Hf吸入=5 25: 30.45m:g 2g9.81= 30.45 0.01 10-(102 0.7) =4.265KW ： 4.3KW(4分)響=曲-；-SHf吸入=6.5-0.247-0.204 = 6.05m 4.8m小八f吸人(2分4、195、某型號(hào)的離心泵，在一定的轉(zhuǎn)速下，在輸送范圍內(nèi)，其揚(yáng)程與流量的關(guān)系可用He=18-6 M05v2（He單位為m, V單位為m3/s）來(lái)表示。用該泵從貯槽將水送至高位槽。兩槽均為敝口，兩水面高度差3m且水面維持

13、恒定。管路系統(tǒng)的總長(zhǎng)為20m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管徑為（f）46x3mm，摩擦系數(shù)可取為0.02，試計(jì)算：（1）輸水量m3/h;（2）若泵的效率為65%,水的密度為1000Kg/m3,求離心泵軸功率kW ?解（1）（7分）He=(Lz虹)寸Hf:g|_z =3m,20V25 2、 Hf=0.02- -2- =3.2310 V0.040.7850.049.8152.He=3 3.2310 V .(1)離心泵特征曲線：He=18 -6 105V2.由找工作點(diǎn)：18 6 X105V2=3+3.23 X105V233.V =0.00403 m / s =14.51 m / h由式（1）知：

14、He=8.25 m（3分）HeV :g1000Nae-=0.00403 8.250.501KW1000102 0.656、現(xiàn)有一臺(tái)離心泵，允許吸上真空度HS=6m ,用來(lái)輸送20龍的清水，已知流量為20m3/h,吸入管內(nèi)徑為50 mm，吸入管的全部阻力損失為WHf=1.5mH2。，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0 mH2。試計(jì)算此泵的允許安裝高度Ha為多少米？g204 -解： 山=蘭=2.831m/s（5分）二d二0.052Hg=H；_U1_WHf（5分）g2g一1.5 =6 -0.409 -1.5 = 4.091m_ 22.8312 9.807207、欲用離心泵將20C水以30 m3/h的流量由水池打到敝口

15、高位槽，兩液面均保持不變，液面高差為18m，泵的吸入口在水池液面上方2m處。泵的吸入管路全部阻力為ImH?。柱，出口管的全部阻力為3mH2。，泵的效率為0.6, （1）求泵的軸功率；（2）若已知泵的允許 吸上真空高度為6m,問(wèn)上述安裝高度是否合適？（動(dòng)壓力可忽略）。水的密度可取1000kg/m3。解：如圖在1-1 , 2-2截面間列柏努力方程，以1-1截面為水平基準(zhǔn)面2Hg允=Hs允Hf吸=61 =5mg2g：Hg實(shí)=2m二Hg實(shí)V Hg允安裝高度合適8、用泵將苯和甲苯的混合物送到精儲(chǔ)塔，精儲(chǔ)塔操作壓強(qiáng)為0.5at，原料槽壓強(qiáng)為0.1 at。管路總長(zhǎng)為20m（包括全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管路

16、直徑為50mm，摩擦系數(shù)為0.02,密度為800kg/m3。離心泵的特性曲線可表示為He=20-1.12 X105V2,式中V以m3/s表示。試求原料輸送量及泵的理論或有效功率為多少？ 解與He=20-1.12X105V2聯(lián)立解出：V=5.67X 10-3m3/s-_532He=20 1.12 10 5.67 10=16.4mNe=Heg V # = 16.4叩.81乂5.67勺0孔800 = 729.8W（5分）H = ：z 兒口=18 1 3= 22m（3分）QH :1023022 1003600102 0.6= 3KW（2分）（5分）H =8一 一一一一 40.5 -0.1 9.81 1

17、0800 9.81V蘭 乂0.052+ 0.02乂20 x 4）0.052 9.8113 1.06 105V2（5分）219、 用3B33型泵從敞口容器將水送到別處，流率為55m3/h,查得該流量下的允許吸上真空 度為3m。吸入管壓頭損失為1m,忽略液體在吸入管的動(dòng)壓頭。當(dāng)?shù)卮髿鈮?36mmHg。（1）3B33的B指的是什么？（2）輸送20?C水時(shí)，泵的安裝高度；2m解：（1） B指的是清水泵（3分）（2）根據(jù)2Hg=Hs-Hf一頭（2分）2g因?yàn)椋?分）2. .-. .,u1-Hs= 3m,Hf= 1m02g當(dāng)?shù)卮髿鈮?36mmHg約為10 mH?。，因此2Ha =Hs-Hf-=3-1=2m

18、g S f2g10、 用安裝在液面上方2米的泵輸送流量為12m3/h的20C水，泵的出口處壓力表讀數(shù)1. 9at（表），泵入口處真空表讀數(shù)140mmHg,軸功率1. 20kw,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)2900轉(zhuǎn)/分，真 空表與壓力表距離0. 7m,出口管與入口管直徑相同。若泵的允許吸上真空度為6米，吸入管的全部阻力為1m水柱，動(dòng)壓頭可忽略。求：（1）泵的壓頭H ;（2）泵的安裝高度是否合適？解：列真空表與壓力表間柏努力方程，以真空表處管中心為水平基。（5分）P：-2-Z -E 2g管徑相同，Au2=0，貝上_4_一一一41.9 9.81 10140 133.3 100.7o9.8 102(2)Hg=Hs_-

19、g _Hf0=6-0-1=5m實(shí)際安裝高度為2m v 5m,安裝高度合適。Hf= 21.6m(5分)221、某板框過(guò)濾機(jī)框空的長(zhǎng)、寬、厚為250mnm 250mnm0.25 = 1.0 m2已矢口： 可=8.75 minV1= 0.15 m312= 15 min. V2+2VVe = KA2T可得0.152+2 X0.15Ve = K 12X8.75(1)0.202+2 X0.20Ve = K 12X15(2)、(2)式聯(lián)立，解得K = 0.0030 m2/min = 5.0 105m2/s2、以板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾某懸浮液，過(guò)濾面積10m2,操作壓差1.96 X05Pa。每一循環(huán)過(guò)濾15min

20、得濾液2.91m3。過(guò)濾介質(zhì)阻力不計(jì)。該機(jī)生產(chǎn)能力為4.8m3/h濾液，求洗滌、裝拆總共需要的時(shí)間及過(guò)濾常數(shù)K。 若壓差降至9.81 104Pa,過(guò)濾時(shí)間及過(guò)濾量不變，其他條件不變，需多大過(guò)濾面積？ 設(shè)濾餅不可壓縮。（3）如改用回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)一圈得濾液0.2m3,轉(zhuǎn)速為多少才可以維持生產(chǎn)能力不變？解：（1） V2=KA2T22即2.91 =KX10刈5K=5.65 X0-3m2/min又Q= V/ ET即4.8/60=2.91/ （15+枷+ID）勒+P=21.4 min（4分）（4分）(3)Q=4.8/60=0.2 n (n-r/min)n=0.4 r/min(2分)(2分)V2= 0.

21、20 m3（4分）（4分）A2= V2/KT(2) V2=KA2T233、用某葉濾機(jī)恒壓過(guò)濾鈦白水懸浮液。濾葉每側(cè)過(guò)濾面積為（0.81）2m2，共10只濾葉。測(cè)得：過(guò)濾10min得濾液1.31m3;再過(guò)濾10min共得濾液1.905m3。已知濾餅與濾液體積比n=0.1。試問(wèn):（1）過(guò)濾至濾餅厚為21mm即停止，過(guò)濾時(shí)間是多少？（2）若濾餅洗滌與輔助時(shí)間共45min，其生產(chǎn)能力是多少？（以每小時(shí)得的濾餅體積計(jì)）解：（1） .V2+ 2VVe = KA2t由題意得1.312+ 2 M.31Ve = KA2X10（a）1.9052+ 2 K905Ve = KA2X20（b）（a）、（b）聯(lián)立，解得K

22、A2= 0.2076 m6/min,Ve = 0.1374 m3（3分）又A = 10 2O0.812= 13.12m23過(guò)濾終了時(shí)，共得濾儂量VE=13.12成021/0.1 = 2.755 m由2.7552+ 2 2.755 0.1374 = 0.2076tE, . .tE= 40.2 min（3分）（2）生產(chǎn)能力=nVE/（tE+tw+t輔）=0.1 2755/（40.2+45） =3.23 10-3m3/min = 0.194 m3/h（濾餅）（4分）4、在3刈05Pa的壓強(qiáng)差下對(duì)鈦白粉在水中的懸浮液進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，測(cè)得過(guò)濾常數(shù)K=5X 105m2/s、qe=0.01m3/m2,又測(cè)得濾

23、餅體積與濾液體積之比v=0.08?，F(xiàn)擬用有38個(gè)框的BMY50/810-25型板框壓濾機(jī)處理此料漿，過(guò)濾推動(dòng)力及所用濾布也與實(shí)驗(yàn)用的相同。試求:（1）過(guò)濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時(shí)間；（2）過(guò)濾完畢，以相當(dāng)于濾液量1/10的清水進(jìn)行洗滌，求洗滌時(shí)間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min,求每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力（以每小時(shí)平均可得多少（m3）濾餅計(jì)）。解：（1）所需過(guò)濾時(shí)間_2._ 2A=0.81 2X2 X38=49.86m222Vc=0.81 X0.025 38=0.6233m0.6233320.1563m /m vA 0.08 49.861212=q22qqe= 5月0.156

24、322 0.1563 0.01 ）=551s（4分）（2）洗滌時(shí)間KA 5 10 49.868 q q0一8 0.1563 0.01=0.住0.1 563 49.86 /18 7410（416（3）生產(chǎn)能力八0.6233 3600.八”3凈、Qc= 1.202 m（濾餅）/h551 418 15 60= 1.874 10m3/sjdV）= 0.1V/1.874 10W（2分）243-5、用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某懸浮敝，一個(gè)操作周期內(nèi)過(guò)濾20分鐘后共得濾敝4m(濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略)。若在一個(gè)周期內(nèi)共用去輔助時(shí)間30分鐘，求：(1)該機(jī)的生產(chǎn)能力(2)若操作表壓加倍，其它條件不變(物性，過(guò)濾面積

25、，過(guò)濾時(shí)間與輔助時(shí)間)，該機(jī)生產(chǎn)能力提高了多少？解：濾餅不洗滌(1) 4分43 .-=0.08m / min20 30(2) 6分V1K1A2-,V2=KA%V2工V2K?: K二_pV二，rpV =、,2V =1.414 4 =5.65m3八5.653Q =- =0.113m /min506、對(duì)某懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾。已知過(guò)濾時(shí)間為300s時(shí)，所得濾液體積為0.75m3,且過(guò)濾面積為1m2,恒壓過(guò)濾常數(shù)K=5*10-3m2/s。若要再得濾液體積0.75m3,則又需過(guò)濾時(shí)間為多少？解：由q2+2qeq =KB得2qeq = Ku -q2=825 -300 =525s60VK【-q22q-3_25

26、 10300 -0.75- =0.6252 0.752_q2qeq1.522 0.625 155 10，-825257、一小型板框壓濾機(jī)有框10塊，長(zhǎng)寬各為0.2m，在2at(表壓)下作恒壓過(guò)濾共二小時(shí)濾框充滿共得濾液1601，每次洗滌與裝卸時(shí)間為1hr,若介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，求：(1)過(guò)慮常數(shù)K,洗滌速率。(2)若表壓增加一倍，其他條件不變，此時(shí)生產(chǎn)能力為若干？解：（D.F =2atA=0.2 0.2 M02=0.8m2V2=KA2U2.K =0.26=0.02m3/h0.82221 KAx-4 2V(2)( 5分)P =2 FK =2K016= K V0.8-Th故生產(chǎn)能力為0.16/ (

27、1+1) =0.08m3/h8、某板框壓濾機(jī)的過(guò)濾面積為0.4 m2,在恒壓下過(guò)濾某懸浮液，4hr后得濾液80 m3,過(guò)濾介質(zhì)阻力可略去 不計(jì)。試求：若其它情況不變，但過(guò)濾面積加倍，可得多少濾液？2若其它情況不變，但操作時(shí)間縮短為2hr,可得多少濾液？3若在原表壓下過(guò)濾4hr后，再用5m3水洗滌濾餅，需多長(zhǎng)洗滌時(shí)間？設(shè)濾液與水性質(zhì)相近。V2228024V =55.6m3（3）22KA2= =甌=1600m6/h4dv KA2KA2- I - -WE2 V Ve2V（5分）3= 0.01m /h（4分）Vw1伍）4*3-=2h1 KA4 2V269、一小型板框過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾面積為0. 1m2,恒壓

28、過(guò)濾某一種懸浮液。得出下列過(guò)濾議程式：(q +10)2=250 ( 0 +0 4)式中q以l/m2,。以分鐘計(jì)。試求：(1)經(jīng)過(guò)249. 6分鐘獲得濾液量為多少？(2)當(dāng)操作壓力加大1倍，設(shè)濾餅不可壓縮同樣用249. 6分鐘將得到多少濾液量。解：(1) (q十10)2=250(6+0.4)當(dāng)B =249.6分時(shí)2q=240L/MV=240 X0。1=24L(5分)(2) P =2P, K =2K（q 10）2= 2 250（249.6 0.4） = 2 2502q =343.5 /m2V =343.5 0.1 =34.3L1、某平壁燃燒爐是由一層耐火磚與一層普通磚砌成，兩層的厚度均為100 m

29、m,其導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.9 W/(m ：C)及0.7 W/(m C)。待操作穩(wěn)定后，測(cè)得爐壁的內(nèi)表面溫度為700C ,外表面溫度為130 C。為減少燃燒爐的熱損失，在普通磚的外表面增加一層厚度為40 mm,導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/ (m C)的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測(cè)得爐內(nèi)表面溫度為740C，外表面溫度為90Co設(shè)兩層材料的導(dǎo)熱系數(shù)不變。計(jì)算加保溫層后爐壁的熱損失比原來(lái)減少百 分之幾？(10分)解： 設(shè)單位面積爐壁的熱損失為q _w 0b20.1 0.1r - 120.9 0.7加保溫層后，是三層平壁的熱傳導(dǎo)（5分）tl700一130=224山杼（4分）ASb2b3-I-r -740 - 9

30、02707w/ m0.1 0.1 0.040.9 0.7 0.06（4分）熱損失減少的百分?jǐn)?shù)22407 = 68.4%2240（2分）272、外徑為426 mm的蒸氣管道，其外包扎一層厚度為426 mm的保溫層，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)可取為0.615 W/ （m C ）。若蒸汽管道的外表面溫度為177 C，保溫層的外表面溫度為38 C ,求每米管長(zhǎng)的熱損失。（10分）解：由已知M = 0.426/2 = 0.213 m , r3= 0.213 + 0.426 = 0.639 m（5分）每米管長(zhǎng)的熱損失Q =竺土以=25-38）（5分）L ： R: 0.639InIn20.2133、在一套管換熱器中

31、，用水蒸氣加熱空氣，已知空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為40W/（m2?C）,蒸汽冷凝側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為5000W / （m2?C），現(xiàn)欲提高此傳熱過(guò)程的總傳熱系數(shù) ，應(yīng)從何著 手解決？試用具體數(shù)據(jù)說(shuō)明理由。（注：管壁熱阻及污垢熱阻可忽略 ，空氣湍流）（15分）11111解：當(dāng)忽略管壁及污垢熱阻時(shí)1=1+= + K：1：2500040K =39.7 W/（m2?C）（4分）由于10（2,故應(yīng)設(shè)法增大口2之值在管程允許的壓力降范圍內(nèi)增大空氣的流量，設(shè)將空氣流量提高2.4倍，則口2= 2.408a2= 2.40.8x 40 =80 W/（m2：C ）K =- =-= 78.7 W/(m2C )1111I I

32、 ：-1：2500080(5分)78.739.7= 1.98若將 增大一倍 口1=10000 W/(m? C )(3分)K =39.8W/(m?C)39.8 =1.9839.7(3分)284V p）MA。:一（27）= 0.583（5分）4、某廠精儲(chǔ)塔頂，采用列管式冷凝器，共有樞5 2.5mm的管子60根，管長(zhǎng)為2m,蒸汽走管間 冷卻水走管內(nèi)，水的流速為1m/s。進(jìn)、出口溫度分別為20C和60C，在定性溫度下水的物性 數(shù)據(jù)為:p=992.2kg/m3?=0.6338W/（m C） 6.56 10-4Pa.s Pr=4.311求管內(nèi)水的對(duì)流給熱系數(shù)2如使總管數(shù)減為50根，水量和水的物性視為不變，

33、此時(shí)管內(nèi)水的對(duì)流給熱系數(shù)又為多大？（15分）0.02 1 992.2Z Z46.56 10a=紜Nu =0.6338號(hào)5 85 = 5 0 2 4W/（m2C）（2分）d0.02（2）當(dāng)管子根數(shù)減少時(shí)，流速變大u =（%川=（6050）x1 =1.2m/s（4分）以=（8（2分）a = 0（吃）0.8=5024心.2.8=5813W/（m2C）（2分）5、一套管換熱器，由（）48 X3mm和樞5 2.5mm的鋼管組成，兩種流體在內(nèi)管和環(huán)隙流過(guò)，分 別測(cè)得對(duì)流給熱系數(shù)為 %和a2,若兩流體的流量保持不變，并忽略出口溫度變化對(duì)物性所 產(chǎn)生的影響。求將內(nèi)管改（f）32X2.5mm后，管內(nèi)對(duì)流給熱系數(shù)

34、有何變化？（假設(shè)流動(dòng)狀態(tài)皆為湍流）（10分）解：原內(nèi)管外徑d1=25mm內(nèi)徑d2=25-2.5乂2 = 20mm新內(nèi)管外徑d1=32mm內(nèi)徑d； =32- 2.5乂2 = 27mm設(shè) 改用力32 2.5鋼管后，內(nèi)管對(duì)流給熱系數(shù)Re=3.025 10410000.6 Pr 160/d=20.02=100 50（3分）. . 可采用下式計(jì)算對(duì)流給熱系數(shù)0.8 nNu = 0.023 Re Pr流體被加熱n=0.4 Nu =158.5（2分）0.829KLWh/Wh=，=0.6（4分）K匚tm6、一套管換熱器用133C的飽和水蒸汽將管內(nèi)的氯苯從33C加熱到73C,氯苯流量為5500Kg/h?，F(xiàn)因某種

35、原因，氯苯流量減少到3300Kg/h,但其進(jìn)出口溫度維持不變，試問(wèn)此時(shí)飽和蒸汽溫度應(yīng)為多少才能滿足要求？此時(shí)飽和水蒸汽冷凝量為原工況的百分之幾？（設(shè)垢層熱阻及熱損失均可略，且氯苯在管內(nèi)作湍流流兩種工況下的蒸汽冷凝熱阻，管壁熱阻 動(dòng)，忽略兩工況下蒸汽汽化潛熱的變化）WCCPCt2-tli=KS ：tm（1）解：WCCPCt2-ti=KS tm（2）（3分）0.83300）IK3mm銅管,外管為()48 X3鋼管，長(zhǎng)2m,管間通110C飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣，使空氣溫度由20C加熱至80C，已知空氣流量為50kg/h,周圍環(huán)境溫度為20C ,試求：空氣側(cè)對(duì)流給熱系數(shù)；101.6W/(m2K) (2

36、)套管裸露時(shí)的蒸汽用量(kg/h)?？諝獗葻峥扇p=1.005kJ/(kg k)-換熱器外側(cè)殼壁對(duì)周圍空氣的對(duì)流給熱系數(shù)：a。=9.4 + 0.052(t tw)w/(m2-C)式中：tw-換熱器外殼溫度，Ct-周圍空氣的溫度，C飽和蒸汽汽化熱可取r=2232.4kJ/kg(15分)KiQ =W2Cp2(t2-t150 1.005 (80-20) =3015kJ/h =837.5w2A - diL = 0.024 2 - 0.151m. ：tm=8020= 54.6 C(3分)(2分)36蒸汽用量QW=一1200 36002232.4 103=2kg/h(5分)030)837.52、=-=1

37、01.6W/(m K)0151 54.6(2)twT =110c：0=9.4 0.052(t -tw) =9.4 0.052 (110 - 20) = 14.1W/(m2K)Q=-0A0(tw-t) =14.1(二0.048 2) (110-20) =382W蒸汽放熱Q =Q Q =382.7 837.5 =1220W3714、有一單殼程雙管程列管換熱器，管外用120C飽和蒸汽加熱，干空氣以12m/s的流速在管內(nèi)流動(dòng)，管徑為4 38 X 2.5mm總管數(shù)為200根，已知空氣進(jìn)口溫度為26 C,要求出口溫度為86C,試求：該換熱器的管長(zhǎng)應(yīng)為多少？（不計(jì)出口溫度變化對(duì)物性影響，忽略熱 損失、污垢熱阻及管壁熱阻）。已知定性溫度下空氣的物性數(shù)據(jù)為環(huán)=1.005kJ/（kg K）, P=1.07 kg/m3,P = 0.0199 cP,Z= 0.0287W/（m K） , Pr =0.697?？?比管內(nèi)空氣的0（2大得多，且管壁及污垢熱阻可略去，有（2分）d2Q =KA已tm：泊2n二dtm-： 2n：d2tmd1則WnEtm（2分）注意：上式中的n為列管換熱器總管數(shù)。Vs2=0.785d2（n/2）u= 0.785 00332乂200/2） 1龍=1.026 m3/s注意：求Vs2時(shí)必須用每管程的管數(shù)，對(duì)雙管程即n/2,不能