化工原理習(xí)題整理匯總

1、第一章測試及答案第一題填空題（22分）1. （3分）流體在等徑管中作穩(wěn)定流動(dòng)，流體由于流動(dòng)而有摩擦阻力損失，流 體的流速沿管長不變。2. （ 3分）米糠油在管中作流動(dòng)，若流量不變，管徑不變，管長增加一倍，則 摩擦阻力損失為原來的2倍。3. （3分）流體在管內(nèi)作層流流動(dòng)，若僅增大管徑，則摩擦系數(shù)變變大，直管阻力變變小，計(jì)算局部阻力的當(dāng)量長度變變大。4. （3分）用內(nèi)徑為200mm勺管子輸送液體，Re為1750。若流體及其流量不變， 改用內(nèi)徑為50mm勺管子，則Re變?yōu)?000。5. （3分）苯（密度為880kg/m 流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，滯流內(nèi)層的厚度隨雷諾數(shù) Re的增大而（B ）A.增厚 B

2、. 減薄 C. 不變 在一條傾斜的直管里充滿著流體，在直管的不同高度有兩個(gè)壓力表，當(dāng)它們 讀數(shù)相同時(shí)，可以認(rèn)定管中的流體（C ）oA、靜止不動(dòng)B、向上流動(dòng)C、向下流動(dòng)D、以上都有可能 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要特點(diǎn)是（C ），黏度為6.5 xi0-4Pas）流經(jīng)內(nèi)徑為20mnt勺圓形直管時(shí)，其平均流速為0.06m/s，其雷諾數(shù)Re為1625，流動(dòng)形態(tài)為 層流， 摩擦系數(shù)入為0.0394。6. （4分）某液體在套管環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)，大管規(guī)格為構(gòu)6mrh3mm小管規(guī)格為Q0mm2.5mm 液體黏度為1 Pa s，密度為1000 kg/L，流速為1 m/s，則該液 體在套管環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)的Re為20000。7. （3分

3、）流體體積流量一定時(shí)，有效截面擴(kuò)大，則流速 減小，動(dòng)壓頭 減小， 靜壓頭增大。第二題 選擇題（每題4分，共28分）1. 如下圖所示，若水槽液位不變，閥門打開時(shí)，各處的流體總機(jī)械能的關(guān)系為（B）AEHE3 B. E 1=E2Es C. E 1=E=EsD. E1E=EbA.恒截面、恒壓差B.變截面、變壓差 C.變截面、恒壓差5. 流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)其阻力損失（ A ） oA、與管壁粗糙度無關(guān)B、與雷諾數(shù)無關(guān)C與管壁粗糙度、雷諾數(shù)有關(guān)D 、只與管壁粗糙度有關(guān)6. 水在異徑管中作穩(wěn)定流動(dòng)，體積流量為久，質(zhì)量流量為qm,質(zhì)量速度為G平均流速為u,則在流動(dòng)中數(shù)值不變化的是（D ）。A 、G和 uB

4、、qv 和 GC、 qm和 uD、qv 和 qm7. 在完全湍流（阻力平方區(qū)）時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)入數(shù)值C 。A）與光滑管一樣；B）只取決于雷諾準(zhǔn)樹Re;C）只取決于相對(duì)粗糙度；D）與粗糙度無關(guān)。三、計(jì)算題：第1題（17分）：如附圖所示，高位水槽液面恒定，距地面 10m水從108 x 4mn鋼岡管流出。鋼管出口中心線與地面的距離為2m管路的總阻力（包括進(jìn)、出口等局部阻力損失）可按刀hf=16.15u2 （J/kg）計(jì)算，式中u為水在管內(nèi)的流速（m/s）。求（1） A-A截面（垂直管路中的某一截面）處的流速 m/s?（ 2）水的流量為多少 m/h ?AJ10m解：(1)設(shè)水槽液面為1-1，管出口

5、外側(cè)為2-2，以地面為基準(zhǔn)面，列柏努利方 程式得：Zq + (P1/p ) + (u12/2)= Z2g+ (P2/p ) + (u22/2) +工 hf 3 分代入數(shù)據(jù)：10X 9.807+0+0=2X 9.807+0+0.5 u 2+16.15u2- -3 分得u 2=2.2 m/s3分水在管內(nèi)連續(xù)流動(dòng)d A=d2 ,二 A-A 截面處流速u A=u2=2.2m/s3 分(2) qv=3600n X (0.1) 2X 2.2/4=62.17m 3/h5 分第2題（17分）：敞口容器的側(cè)壁裝有內(nèi)徑為25mm勺短管，用以排水。水以4.5m3/h 的流量連續(xù)加入容器內(nèi)，以維持液面恒定，如圖所示。

6、試求容器中的水位高度。解：短管中的流速u=qJ（d2d4）=2.55 m/s在容器的恒定液面1-1及側(cè)壁短管出口外側(cè)2-2截面間列伯努利方程（以短管中 心線為基準(zhǔn)面），得2 2Zig+Ui/2+p/ p+ he= z 2g+u2 /2+p2/ p+Xhf其中 Pl=0 （表壓），P2=0 （表壓），U1 弋，he=0，Z2=0, U2=0故 Z1g=Lhf因放水管很短，可以忽略直管阻力，即Ehf（Z+ Z） u2/2= （1+0.5） xu2/2故 Z1g=1.5 XU2/2=1.5 2.552/2解得乙=0.497m第3題（16分）：在如圖所示的并聯(lián)管路中，支路ADB長20m支路ACB長5m

7、（包 括管件但不包括閥門的當(dāng)量長度），兩支管直徑皆為80mm直管阻力系數(shù)皆為 0.03，兩支管各裝有一個(gè)閥門，一個(gè)換熱器，換熱器的局部阻力系數(shù)皆等于5。試求：當(dāng)兩閥門全開時(shí)，兩支路的流量之比。解：下標(biāo)f”和2”分別表示支路ACD和ADB因并聯(lián)支路的阻力損失相等，所以2 2U1 /u 2 = （2/d 2+ Z + Z） / （入11/d 1+ Z + Z） =1.8qM q v2= u 1 /u 2=1.34此例說明，對(duì)于并聯(lián)管路，若各支管長度不等，即使直徑相同，也會(huì)導(dǎo)致流量分 配的不均勻，使設(shè)備不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這一點(diǎn)在并聯(lián)管路的設(shè)計(jì)中必須充分 注意第一章總復(fù)習(xí)1 當(dāng)理想流體在變徑管路中做

8、穩(wěn)定的連續(xù)流動(dòng)時(shí)，在管子直徑縮小的地方，其 靜壓力降低 。2. 實(shí)驗(yàn)證明，流體在管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，當(dāng)Re ,水力光滑管,入與Re有關(guān),與& /d無關(guān),S ,入與Re /d都有關(guān),S Qe，提供的壓頭30mH;且溶液的性質(zhì)與水相近，故能選用該水 泵。一、填空及選擇題1. 離心泵輸送的液體密度變大，則其揚(yáng)程 ，流量，效率 軸功率。不變；不變；不變；變大2. 離心泵并聯(lián)操作的主要目的是（C ）A、增大位能B、增大揚(yáng)程C、增大流量3. 離心泵的工作點(diǎn)是如下兩條曲線的交點(diǎn)：泵特性曲線 H - Q . 和 管路特性曲線H - Q 。4. 離心泵起動(dòng)時(shí)，如果泵內(nèi)沒有充滿液體而存在氣體時(shí)，離心泵就不能輸送液體，

9、這種現(xiàn)象稱為 象。氣縛5. 現(xiàn)用離心泵將河水抽送到水塔中，其管路特性曲線方程為 He=20+2.5X 105Q2（式中He的單位為m, Qe的單位為ni.s -1）;當(dāng)輸送量為20 m3.h-1時(shí)，則泵的揚(yáng) 程為m 27.76. 離心泵采用并聯(lián)操作的主要目的是提高 （揚(yáng)程或流量），串聯(lián)操作的目的是提高（揚(yáng)程或流量） 提高流量，提高揚(yáng)程7. 當(dāng)離心泵出口閥門開大時(shí)， 流量，泵出口壓力。變大降低8. （離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵 （進(jìn)或出）口管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表的讀數(shù)變，壓力表的讀數(shù)變。（出口減小增大由于流量的增大，流速增大，動(dòng)能增大，由伯努利方程知壓能減小，即壓強(qiáng)降低，故泵出口壓強(qiáng)

10、表讀數(shù)下降。泵入口的壓力也是降 低的，只不過泵入口壓力是小于大氣壓的， 小于大氣壓的數(shù)值叫真空值，此值越 大，表示壓力越小，由真空表來量測，所以流量增大，真空值由真空表讀數(shù)增大。）9. 某同學(xué)進(jìn)行離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)， 啟動(dòng)泵后，出水管不出水，泵進(jìn)口處 真空計(jì)指示真空度很高，他對(duì)故障原因作出了正確判斷，排除了故障，你認(rèn)為以 下可能的原因中，哪一個(gè)是真正的原因（）A. 水溫太高B.真空計(jì)壞了C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞C二、簡答題1. 離心泵有哪些基本參數(shù)和特征曲線？離心泵的基本參數(shù)是：流量、揚(yáng)程、功率和效率。離心泵的特征曲線是：He Qe揚(yáng)程曲線，Ne Qe功率曲線，n -Q效率曲線。2

11、. 離心泵為什么會(huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？是因?yàn)槿~輪入口及其背面存在低壓區(qū)，隨著吸水高度E的增加。Z=(pa-pc)/( P g)-u c2/2g-刀hfc則吸入口壓力pc減小，當(dāng)pc減小到某一值時(shí)，低壓 區(qū)的壓力Pk就會(huì)等于小于送液的飽和蒸汽壓 ps。即PkW ps，低壓區(qū)液體沸騰，產(chǎn) 生大量氣泡，同時(shí)，溶解在液體中的空氣，也會(huì)因壓力降低而逸出，生成的氣泡， 隨液流流入葉輪高壓區(qū)，氣泡就會(huì)破碎，體積驟然縮小，大量液體就會(huì)沖擊過去， 沖擊點(diǎn)可達(dá)上百個(gè)大氣壓，且頻率非常高，沖擊波及氣中微量氧共同作用可使葉 輪及原殼出現(xiàn)斑痕，甚至呈海綿狀，即氣蝕。三、計(jì)算題(欲將某減壓精餾塔塔釜中的液體產(chǎn)品用離心泵輸送至高

12、位槽，釜中真空度為 67kPa(其中液體處于沸騰狀態(tài)，即其飽和蒸汽壓等于釜中絕對(duì)壓強(qiáng))。泵位于地 面上，吸入管總阻力為0.87J/N，液體的密度為986kg/m3，已知該泵的必需汽蝕 余量(NPSH)為3.7m，試問該泵的安裝位置是否適宜？如不適宜應(yīng)如何重新安排？(最大允許安裝高度:Hg=P。/ p g-PV/ p g -刀 H(-1)-( NPSH+0.5)由液面最高處和離心泵入口出列柏努利方程，得Hg=(P o-Pv)/ p g-(NPSH) r+0.5-藝 Ha 3分=(67*1000-67*1000)/986*9.81-(3.7+0.5)-0.87=-5.07m 5分由于-5.07mH

13、g=-3.5m 2分所以，此泵不能正常操作。 2分要使泵正常操作，須將其移埋入地下(或設(shè)備提升)1.6m。2 分2. 欲用離心泵將20C水以30nVh的流量由敞口水池打到敞口高位槽，兩液面均 保持不變，兩液面高度差為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1mHO柱,壓出管路全部阻力為3mbO柱，泵的效率為0.6，求(1) 泵的軸功率；(2)若已知泵的必須汽蝕余量為 2.5m, 20E水的飽和蒸汽壓為2338.43Pa, 問上述安裝高度是否合適？水的密度可取 1000kg.m-3，外界大氣壓為10mHOI 1I 如圖取1 1, 2-2截面，并以1 1截面為基準(zhǔn)面，列柏

14、努利方程得：H = Z+E H 1-2 = 18+ 1 + 3 = 22m4分二 Pa = qvHp g/ n=(30/3600) X 22 X 1000X 9.8/0.6 = 3kw4分(2)由題目所給已知條件，得泵的最大允許安裝高度為：Hg=p 0/ p g p v/ p g 藝 H(o-1) (NPSH) r+0.53 分=10 -2338.43/1000/9.81T -(2.5+0.5)=5.76m3分由于實(shí)際安裝高度僅2米，安裝高度合適。2分3. 某離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性方程為 H = 26 - 0.4 X06Q，用該泵將水從貯 槽抽送至某高位槽，兩槽皆敞口，兩槽液面高度差為 10

15、米。管路系統(tǒng)的阻力損 失藝hf = 0.6 X 106qV2 (藝hf的單位為米，qv的單位為 吊/s)。試計(jì)算：(1) 若兩槽中水位恒定，求流量。(2) 開始時(shí)，兩槽液面位差是10米，過程中如高位槽中液位恒定，求低位槽2中液面下降兩米所需的時(shí)間，低位槽面積為100m。解：(1)管路特性方程：H=10+S hf=10+0.6 X106Q3 分泵特性方程：H=26-0.4 X106d聯(lián)立以上二方程，解得，管路中的實(shí)際工作點(diǎn)：Q=4X 10-3m/s=14.4m3/h3分(2)列瞬時(shí)柏式方程，以低位槽液面為基準(zhǔn)水平面，得H=(10-Z)+ 藝 hf=10-Z+0.6 X106Q3 分和離心泵特性方

16、程H=26-0.4 X106d聯(lián)立得：26-0.4 X106d = 10-Z+0.6 X 106&2 分解得：Q=0.001(16+Z) 0.51 分代入低位槽物料衡算式：0-Q=AdZ/dt，0.5得：-0.001(16+Z) dt=-AdZ兩邊進(jìn)行積分，t : 0 - t ，Z： 0 - (-2)得 t=5.17 X 104s=14.4h4 分已知吸入4. 某離心泵的必需汽蝕余量為3.5m，今在海拔1000m的高原上使用 管路的全部阻力損失為3J/N。今擬將該泵裝在水源之上3m處，試問此泵能否正 常操作？該地大氣壓為90kPa,夏季的水溫為20C，飽和蒸汽壓為2338.43PaHg=Po/

17、( p g)-Pv/( p g)-工 H-(NPSH)+0.55 分=90*103心000*9.81)-2338.43心000*9.81)-3-(3.5+0.5)=1.93m4 分1.93m; B. 12. 過濾操作中濾液流動(dòng)遇到阻力是（）。A、介質(zhì)阻力；B、濾渣阻力；C、介質(zhì)和濾渣阻力之和。13. 旋風(fēng)分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的（）粒徑。A. 最??； B. 最大； C. 平均；14. 旋風(fēng)分離器主要是利用（）的作用使顆粒沉降而達(dá)到分離。A. 重力； B.慣性離心力；C. 靜電場15. 板框過濾機(jī)采用橫穿法洗滌濾渣時(shí)， 若洗滌壓差等于最終過濾壓差，洗滌液粘度等于濾液粘度，則其洗滌速率

18、為過濾終了速率的（）倍。A 、1； B、0.5 ； C、0.2516. 當(dāng)固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時(shí)，以（）的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著。A. 顆粒密度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑17. 過濾速率的定義是 ，在恒壓過濾時(shí)，過濾速率將隨操作的進(jìn)行而逐漸變。18. 板框壓濾機(jī)洗滌速率是過濾終了過濾速率的 倍。19. 欲提高降塵寶的生產(chǎn)能力，主要的措施是（）。A、提高降塵寶的高度；B、延長沉降時(shí)間；C、增大沉降面積20. 懸浮在靜止流體中的固體微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降時(shí)，會(huì)受到 個(gè)力的作用。當(dāng)此三個(gè)力時(shí)，微粒即作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。21. 球形粒子的球形度 （）；非球形粒子的球形度

19、（）。A. 等于1； B. 小于1； C. 大于122. 恒壓過濾時(shí)過濾速率隨過程的進(jìn)行而不斷（）。A. 加快； B. 減慢；C. 不變23. 降塵室做成多層的目的是 。24、恒壓過濾時(shí)，如介質(zhì)阻力不計(jì)，過濾時(shí)間減半，其它條件均不改變，貝U所獲得的濾液量（）A 、為原來的1/3倍B、為原來的2倍C為原來的11 .2倍 D、為原來的1/2倍25、過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，濾餅不可壓縮，若恒速過濾過程中，在相等時(shí)間濾液體積由V增多至 V 2Vi時(shí)，則當(dāng)操作壓差由 Pi增大至 P2,A P2= Pi。26、對(duì)于可壓縮濾餅，若過濾壓差增倍，則過濾速率（）。A增加一半B 、增加一倍C、基本不變D、有所增加

20、但增加不到一倍27、 恒壓過濾時(shí)，濾漿溫度降低，則濾液粘度 ，過濾速率。28、 恒壓過濾且介質(zhì)阻力忽略不計(jì)時(shí)，若粘度降低20%則在相同條件下所獲得的濾液量增加（）。A 11.8%B、9.54%C、20%D、44%29、將降塵室分成多層后，若能 100淞去的最小顆粒直徑要求不變，則生產(chǎn)能力，沉降速度，沉降時(shí)間。（增大、不變、減?。?0、洗滌濾餅的主要目的是31、在重力場中，微小顆粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)（）。A粒子的幾何形狀B、粒子的幾何尺寸C、流體與粒子的密度 D、流體的流速第六章傳熱1. （ C）是一種以電磁波傳遞熱能的方式。A、傳導(dǎo)B 、對(duì)流 C 、輻射2. 在列管式換熱器中,用飽和蒸汽

21、加熱空氣，此時(shí)傳熱管的壁溫接近 流體的溫度，總傳熱系數(shù) K接近 體的對(duì)流給熱系數(shù)。蒸汽空氣3. 對(duì)于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)設(shè)法控制在（A ）沸騰下操作。A、核狀B、穩(wěn)定的膜狀C 、不穩(wěn)定的膜狀4. 對(duì)外來輻射能吸收率為100%勺物體稱為（黑體或灰體），對(duì)各種波長輻射能均能同樣吸收的理想物體稱為 （黑體或灰體）。黑體，灰體5. 蒸汽冷凝時(shí)，膜狀冷凝的a （ C ）滴狀冷凝的a。A.等于B.大于 C.小于6. 有兩種不同的固體材料，它們的導(dǎo)熱系數(shù)第一種為 入1，大于第二種的入2,若作為換熱器材料，應(yīng)選用_種；當(dāng)作為保溫材料時(shí)，應(yīng)選用 種。第一第二7. 進(jìn)行換熱的兩流體，若a 1a 2時(shí)，要提高K

22、值，應(yīng)設(shè)法提高 ;當(dāng)口仟a2時(shí)，要提高K值，應(yīng)使。a 2； a i與a 2同時(shí)提高8. 在間壁式換熱器內(nèi)用飽和水蒸汽加熱空氣，此過程的總傳熱系數(shù)K值接近于(B)。A. a蒸汽 B. a空氣 C. a蒸汽與a空氣的平均值9. 套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，如果蒸汽壓力一定，空氣進(jìn)口 溫度一定，當(dāng)空氣流量增加時(shí)：(1) 傳熱系數(shù)K應(yīng)A增大B減小C基本不變(A )(2) 空氣出口溫度A增大B減小C基本不變(B )(3) 壁溫A增大B略有減小C基本不變(B )5. 對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器，已知a 1 = 116w.m.K1， a 2= 11600w.m2.K-1，要提高傳熱系數(shù)K,最

23、簡單有效的途徑是(A )。A.設(shè)法增大a 1； B.設(shè)法增大a 2；C. 同時(shí)增大a 1和a 2。10. 當(dāng)間壁兩側(cè)流體穩(wěn)定變溫傳熱時(shí)，工程上為何常采用逆流操作？簡要定性分 析主要原因。答：因?yàn)槟媪鞑僮饔休^高的經(jīng)濟(jì)效益。主要原因可由以下兩方面分析：(1) 當(dāng)、T2、t1、t2四個(gè)溫度一定時(shí)，逆流操作的 tm比其它流向大。根據(jù): Q=KAtm,當(dāng)K、A一定時(shí)，AtmT則QT,對(duì)現(xiàn)有的換熱器來說，可提高生產(chǎn)能 力。當(dāng)Q K一定時(shí)，AtmT則AJ,對(duì)生產(chǎn)能力要求一定時(shí)，新設(shè)計(jì)制造換熱器 由于A較小，設(shè)備尺寸可減小，節(jié)省投資費(fèi)。(2) 一般逆流操作的正常操作費(fèi)比其它流向要少。逆流操作時(shí)，載熱體用量比

24、其它流向的要小，降低能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。一、在內(nèi)管為巾180*10mm的套管換熱器中，將流量為 3500kg/h的某液態(tài)烴從100C冷卻到60E，其平均比熱 Cp(烴)=2.38kJ/kg. C,水從40C加熱到50C, 其平均比熱Cp水)=4.17kJ/kg. C，基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù) K=2000W/m C, 設(shè)其值恒定，忽略熱損失。試求：(1) 水用量；(2) 計(jì)算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及所需管長。答：(1) qmhCph.(T 仁T2)=q mC pc.(t 2-t 1)3 分3500*2.38*(100-60)= q mc *4.17*(50-40)qmc =79

25、90Kg/h4 分(2) /t(逆)=(50-20) /ln(50/20)=32.75C2分At(并)=(60-10) /ln(60/10)=27.93C2分Q= qmcCpc.(t 2-t 1) =7990*4.17*(50-40)=3.332*105kJ/h2 分A逆)=Q/KoAt(逆)=3.332*10 5/(2000/1000)*32.75*3600=1.41(m2)L(逆)=A(逆)/(3.14*0.18d 2)=1.41/(3.14*0.18)=2.5m2 分A并)=Q/K oAt(并)=3.332*10 5/(2000/1000)*27.93*3600=1.66m2L(并)=A

26、(并)/(3.14*0.18d 2)=1.66/(3.14*0.18)=2.93m2 分二. 有一列管換熱器，用-15 C的液氨蒸發(fā)來冷卻空氣?？諝庠趽Q熱器的簿壁列管 內(nèi)作湍流流動(dòng),由40C冷卻到-5 C,液氨側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1880w.m2.K-1, 空氣側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為：46.5 w.m-2.K-1，忽略管壁和污垢熱阻。求：(1)平均溫度差；(2)總傳熱系數(shù)。1) Atm=(40-(-15)-(-5-(-15) / ln(55/10)=26.4 C2) 1/K = 1/46.5 + 1/1880KM5.4w.m-2.K-1三、有一套管換熱器，內(nèi)管為 54X2mm外管為116X4mm的鋼

27、管，內(nèi)管中苯 被加熱，苯進(jìn)口溫度為50C，出口溫度為80C，流量為4000kg/h。環(huán)隙為133.3 C 的飽和水蒸氣冷凝，其汽化熱為r=2168.1kJ/kg，冷凝傳熱系數(shù)為11630W/K 0苯在5080 C之間的物性參數(shù)平均值為密度p =880kg/m3，比熱Cp=1.86kJ/kg. C，粘度卩=0.00039Pa.s，導(dǎo)熱系數(shù)入=0.134W/m.K,管內(nèi)壁污垢 熱阻為0.000265 C .m2/W,管壁及管外側(cè)垢阻不計(jì)，在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制湍流時(shí) 對(duì)流給熱系數(shù)計(jì)算公式：a =0.023*(入/d)(Re) 0.8(Pr) 0.4試求：(1)加熱蒸汽消耗量D;(2)所需的傳熱面積(以

28、內(nèi)管外表面計(jì))(1) Q=D*r=q m苯 G(t 2-t 1)=4000*1.86*(80-50)=223200kJ/hD=223200/2168.1=103kg/h5分 d o/d i=54/5010000Pr=1.86*1000*0.39*0.001/0.134=5.41a i =0.023*(0.134/0.05)(7.25*10000)0.8(5.41) 0.4=936.3W/m.K3 分K=1/(1/936.3+0.000265+1/11630)=704.7W/m 2K2分 t m=(83.3+53.3)/2=68.3 C2分2傳熱面積 A=Q/(KA t j=223200/(70

29、4.7*68.3)=4.64m2 分四、(18分) 90C的正丁醇，在逆流換熱器中被冷卻到 50C，換熱器的換熱 面積為6m,傳熱系數(shù)K=230W/m C,正丁醇的流量為1930kg/h。冷卻介質(zhì)為18C 水，熱損失可以忽略。求：A)冷卻水出口溫度；B)冷卻水消耗量。70C正丁醇 Cp=2.98kJ/kg. C，水 Cp=4.187 kJ/kg. C。Q=(mhCph.(T 1-T2)=(1930/3600)*2.98*1000*(90-50)=63900W5分 t m=Q/KA=6.39*10000/(230*6)=46.3 C4分 t m=(T 1-t 2)+(T 2-t 1)/2=(90

30、-t 2)+(50-18)/2=46.3C所以，12=29.4 C4 分冷卻水消耗量qmC=Q/(Cpc(t 2-t 1)=6.39*10000/(4.18*10000*(29.4-18)=1.34kg/s=4800kg/h5分由于兩端溫差分別為60.6和32，故平均溫度差米用算術(shù)平均是可以接受的。五、某廠一單管程單殼程列管換熱器，列管規(guī)格為也5*2.5mm,管長6m,管數(shù)501根，管程走熱氣體，流量為5000kg/h，平均比熱3.04kJ/kg.K，進(jìn)口溫度500C； 殼程走冷氣體，流量為4000kg/h，平均比熱3.14kJ/kg.K，進(jìn)口溫度30C。(1) 逆流操作時(shí)，測得熱氣體的出口溫

31、度為 200C，求總傳熱系數(shù)K為多 少(W/rrK);(2) 如采用并流操作，熱氣體的出口溫度有無可能降為200C ?為什么？解：(1) Q = q m1.Cp1.(T 1-T 2)= q m2.Cp2.(t 2-t 1)=5000/3600*3.04*1000(500-200)=1.26*106 W3 分12=5000*3.04*(500-200)/(4000*3.14)+30=393C2 分A=n. nd.l=501*3.14*0.025*6=236m 22At m=(500-393)+(200-30)/2=139 C2K=Q/(AAt m)=1.26*10 6/(236*139)=38.

32、4W/m 2.K2 因?yàn)椴⒘鞑僮鲿r(shí)，應(yīng)有T2t2，由前熱量衡算可知，當(dāng)T2=200C時(shí),12=393C (T2)，所以并流操作時(shí)，T2不可能達(dá)到200Co-6分六、90C的正丁醇，在逆流換熱器中被冷卻到50C，換熱器的換熱面積為 6吊,18C水，熱損C。傳熱系數(shù)K=230W/m C,正丁醇的流量為1930kg/h。冷卻介質(zhì)為失可以忽略。70C正丁醇 Cp=2.98kJ/kg. C，水 Cp=4.187 kJ/kg.求：A）冷卻水出口溫度；B）冷卻水消耗量。解：Q=cmhCph.(T i-T2)=(1930/3600)*2.98*1000*(90-50)=63900WAt n=Q/KA=6.39

33、*10000/(230*6)=46.3 CAt m=(T 1-t 2)+(T 2-t 1)/2=(90-t 2)+(50-18)/2=46.3C所以，12=29.4 C冷卻水消耗量qmc=Q/(Cpc(t 2-t 1)=6.39*10000/(4.18*10000*(29.4-18)=1.34kg/s=4800kg/h分由于兩端溫差分別為60.6和32,故平均溫度差米用算術(shù)平均是可以接受的。七、擬采用（89X1.5和57X3.5mm的鋼管套管冷卻器將甲醇液體 5000kg/h，從 65 C冷卻至35 C，已知甲醇在定性溫度下的物性如下：p=770kg/m3;Cp=2.64kJ/kg.K ; P

34、r=5.48 ; =0.207 w.m-1.K-1; p=0.43Cp；現(xiàn)安排甲醇走內(nèi)管， 忽略熱損失，Cp（水）=4.187kJ/（kg.K）kg/h?m?求：（1）甲醇的給熱系數(shù)；（2）若冷卻水初溫為20C，終溫為45C，冷卻水耗用量為多少（3）若K=430w.m.K-1，兩流體呈逆向流動(dòng)，需套管的長度為多少解：(1) u (甲醇)=5000/ (3600X770) /0.785(50 X10-3)2=0.9186m/s233Re=dup p=(50 X0- X0.9186 X770)/(0.43 X0-)4=8225010Pr=G /=(2.64 X030.43 X0-3)/0.207=

35、5.484假設(shè)L/d60a甲醇 =0.023 ( di ) Re08 pr04=0.0230.207/0.05 X82250) 0.8 X5.484) 0.4-2 -1=1357W.m .K qm7K=qm甲醇 Cp 甲醇(Ti-T2) /C p水(12-t 1)33=50002.64 X10 (65-35)/4.187X10 (45 20)4 分3 分=3783kg/h(3) 11=65-45=20 C； 12=35-20=15 C tm=( t1 + t2)/2=(20 + 15)/2=17.5 CQ=(m甲醇甲醇 (T1-T2)=(5000/3600) 2.64 03 (65-35)=1

36、.1 X105 WA =Q/(K tm) = (1.1X05) / (430 X7.5)=14.62mL=A/( n)=14.62/( n 57X10-3)= 81.63m 驗(yàn)證：L/d=81.63/0.057 = 1.432X0360八、有一臺(tái)套管換熱器，內(nèi)管為 38&.5mm鋼管，外管為 57X3mnffl管，換熱 管總長36m逆流操作，管內(nèi)走水，將管間4200kg/h的苯液從65C冷卻到35C, 水溫從25C升到35C，現(xiàn)已知苯側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為 2030w/m.k，水側(cè)對(duì)流傳熱 系數(shù)為6610w/m.k，苯側(cè)污垢層熱阻為0.18m . Q=K.A. tm=10000X 1.05 X( 5

37、60 T2) =10000X 1.05 X( 430 300)X 1.06得 T 2 = 422.2 C.k/kw，苯液比熱Cp1=1.80kJ/kg.k ， 鋼導(dǎo)熱系數(shù)Q45w/m.k。試計(jì)算：(1) 該換熱器傳熱系數(shù)K;(2) 水側(cè)污垢層熱阻。(1) Q = q mCp1(T 1-T 2)=(4200/3600)X1.8 X00065-35)= 63000w2A = ndl=3.14 X).038 X26=4.295m2 分 t m=(65-35)-(35-25)/ln(30/10)=18.2C 3 分K=Q/(Adt )=63000/(4.295 X18.2)=806 w/m 2.k2

38、分 R2 = 1/K-1/a+洪/( A)+Ro2+A/( aA)=1/806-1/2030+0.0025X38/(45 X35.5)+0.18/1000+38/(6610 X33)=3.33 X10-4m.K/w = 0.333 m 2.K/kw九、接觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫 SO混合氣予熱原料氣(SQ及空氣混合物) 已知：列管換熱器的傳熱面積為90 m,原料氣入口溫度t 300C ,出口溫度t 2 =430 C。SO混合氣入口溫度 T1=560 C ,兩種流體的流量均為10000kg/h，熱 損失為原料氣所得熱量的6%,設(shè)兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/kg，且兩流 體可近似作為逆流處理，求：111. SO混合氣的出口溫度T2； 2 傳熱系數(shù)K :w.m2/K。2 . 560422.2430 J 300 tm=(130+122.2)/2=126