冶金熱工答案

1、第一章1-1 某爐氣的，求大氣壓下，t=1000時(shí)的密度與重度；，求相同條件下的密度與重度。解：注意： 式中t的單位是，不是K。，不是單位是，不是。1-2 500ml汞的質(zhì)量為6.80kg，求其密度與重度。解： 注意：國(guó)際單位 不是1-3 空氣絕對(duì)壓力由，溫度由20升高到79，其體積被壓縮了多少。解： 因?yàn)?，所以體積被壓縮了0.8倍注意：表述 以1為基礎(chǔ)1-4 拉薩氣壓為65.1kPa，氣溫為20，重慶氣壓為99.2kPa，溫度為37，求兩地空氣的密度。解: 因?yàn)?Pv=RT 所以拉薩: 重慶: 注意：式中R的單位：不僅與溫度有關(guān)，與壓力也有關(guān)系。不能應(yīng)用進(jìn)行計(jì)算。1-5 已知下列條件，試判

2、斷下述流場(chǎng)是否連續(xù)，有旋。1), ;2)解：1) 因?yàn)?+ 所以，流場(chǎng)不連續(xù)。2) 因?yàn)?+ 所以，流場(chǎng)連續(xù) 因?yàn)?所以，流場(chǎng)無(wú)旋。注意：偏微分如，求錯(cuò)；流場(chǎng)不連續(xù)即流場(chǎng)不存在，只有流場(chǎng)連續(xù)即流場(chǎng)存在的條件下，才判斷流場(chǎng)是否有旋。如果 流場(chǎng)無(wú)旋，而不是有旋。1-6 已知，判斷流場(chǎng)是否存在。解： 因?yàn)?+=-sinx+0=-sinx 所以，流場(chǎng)不存在。注意：判斷流場(chǎng)存在的條件是+=0。1-7 在間距3cm的兩平行板正中有一極薄平板以3.0m/s的速度移動(dòng)，兩間隙間為兩種不同粘度的流體，其中一種流體的粘度為另一種的兩倍。已測(cè)知極薄平板上下兩面切應(yīng)力之和為44.1N/m2，在層流及線性速度分布下，求

3、流體的動(dòng)力粘度。解：根據(jù)牛頓粘性定律注意： 不是1-8 如圖，質(zhì)量為1.18×102kg的平板尺寸為b×b=67×67cm2，在厚度為的油膩支承下，以勻速下滑，問(wèn)油的粘度為多大。解：根據(jù)受力分析注意： 不是 或 不是Pa/s 不是1-9 高粘度流體在重力作用下沿斜管向下流動(dòng)，求穩(wěn)定層流時(shí)1)當(dāng)時(shí)的流動(dòng)微分方程式；2)速度方程；3)粘度和流體流量的關(guān)系。解：1)根據(jù)題設(shè)條件可知，對(duì)柱坐標(biāo)系僅存在z方向的運(yùn)動(dòng)，不考慮方向的參量變化，及.按連續(xù)性方程,且，將上述簡(jiǎn)化條件代入柱坐標(biāo)系下粘性流體動(dòng)量平衡方程得： 2)上式可變?yōu)?積分可得： 當(dāng)r=0時(shí), 上式為： 兩邊積分：

4、 當(dāng)r=R時(shí), 3)1-10 流體的密度，運(yùn)動(dòng)粘度在水平板上流動(dòng)，速度分布式為，求1)在x=x1處板面上的切應(yīng)力；2)在x=x1處，y=1mm處粘性動(dòng)量通量;3)在x=x1處，y=1m處，于x方向有動(dòng)量通量存在否？若有動(dòng)量通量，試計(jì)算其數(shù)值。解：1)2)3)無(wú)粘性動(dòng)量通量，有對(duì)流動(dòng)量通量。 1-11 如圖，水箱中的水經(jīng)過(guò)管道AB，BC，CD流入大氣。水管直徑分別為，出口流速，求AB及BC段的流速及管內(nèi)水的體積流量。解：根據(jù)連續(xù)性方程 同理 注意：W=10m/s ，而不是1-12 如圖，一變直徑管道，dA=0.2m，dB=0.4m，高差H=1.0m，現(xiàn)測(cè)得pA=68.6kPa，pB=39.2kP

5、a。若流體體積流量V=0.2m/s，試判斷流體在管道中的流向。解：流量公式 =>0 由此判斷水在管道中的流向?yàn)锳到B.注意：流體在管道中的流向由總能量來(lái)判斷，不是由位能的大小來(lái)判斷。1-13 如圖，立管從水箱接出，圖(a)(b)立管的直徑及高度均相等，圖(b)中立管下部有一縮口，若不計(jì)阻力損失，試問(wèn)兩圖中A，B兩點(diǎn)流速是否相同？壓力是否相同。解： 由題意知：PA,WB相等，由于(b)中的立管是收縮 的，WA不等 (b>a) (b<a)（a） (b) (a)WA=WB,PA>PB (b)WA>WB ,注意：兩圖相比；同一圖相比。1-14 大氣壓下20的水及空氣分別流

6、過(guò)同一光滑管道，若通水通氣時(shí)阻力系數(shù)相等，即，問(wèn)在壓差相等的條件下，空氣與水的流量比。解：根據(jù) 注意：20的空氣密度。1-15 水箱下部開(kāi)口面積為A0.當(dāng)水位恒定時(shí)，試計(jì)算流出水流截面A與x的關(guān)系(不計(jì)阻損)。 解：由題意及公式可得注意：伯努利方程的適用條件，穩(wěn)定流動(dòng)。1-16 某氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐所用氧槍內(nèi)氧氣的原始參數(shù)為:(工程大氣壓),;.轉(zhuǎn)爐爐膛的壓力P0=1at.試求氧氣由氧槍噴頭噴出時(shí)的密度,kg/m3和比容V0,m3/kg? 若知原始溫度T1=293K.試求氧氣噴出時(shí)的絕對(duì)溫度T0K. 氧槍噴頭的臨界速度和噴出速度之值？若知氧氣的體積流量V0=7200m2/h，試確定該氧槍噴頭的臨界斷

7、面f界和噴口斷面f？試根據(jù)上述條件確定：管嘴的形式和管嘴的主要尺寸。解:（1）噴出壓力和原始?jí)毫Φ谋戎禐檠鯕獾膋=1.4,故查附圖,當(dāng)壓力比為0.1時(shí)的密度比為.氧氣噴出時(shí)的密度應(yīng)為氧氣噴出時(shí)的比容為計(jì)算表明，氧氣由10個(gè)大氣壓降至1個(gè)大氣壓時(shí)，其密度由12.9kg/m3降為2.49kg/m3，而其比容由0.0775m3/kg增為0.403m3/kg。當(dāng)壓力比時(shí),查圖得溫度比.則得計(jì)算表明，氧氣由10個(gè)大氣壓降至1個(gè)大氣壓時(shí)，氧氣的溫度由20降至-122,共下降142。根據(jù)氧氣的原始溫度T1=293K，得氧氣的臨界速度為取速度系數(shù),則可得實(shí)際臨界速度為當(dāng)氣體由P1=10at降為P0=1at時(shí),

8、壓力比.查圖得,則在噴出壓力P0為1at時(shí)噴出速度為實(shí)際噴出速度為計(jì)算表明，氧氣在該原始條件下被噴向一個(gè)大氣壓的爐膛時(shí)，其實(shí)臨界速度，實(shí)際噴出速度。（2）氧氣的質(zhì)量流量為將已知值代入公式可得臨界斷面為當(dāng)壓力比時(shí),查圖得斷面比.所以噴口斷面為取,則（3） 管嘴形式的確定。已知氧氣的原始?jí)毫1=10at,，爐膛壓力P0=1at，故P12P0。因此，應(yīng)采用超音速管嘴。管嘴主要尺寸的確定1) 收縮管尺寸的確定.已知氧氣流量V0=7200m3/h,取氧氣在氧槍管內(nèi)的流速(壓力為10-20at的氧氣管內(nèi)經(jīng)驗(yàn)流速為30-50m/s),則管嘴的原始斷面f始為原始直徑為臨界直徑為取收縮角,則收縮管長(zhǎng)度為2)

9、擴(kuò)張管尺的確定.已知管嘴的出口斷面.得出口直徑為取擴(kuò)張角,則擴(kuò)張管長(zhǎng)度為注意：計(jì)算公式的正確選用。1-17 在實(shí)驗(yàn)室中建立一研究生產(chǎn)設(shè)備摩擦損失的模型，該設(shè)備內(nèi)流體為壓力1.0132×105Pa，溫度1000的空氣，流速為3m/s。模型擬采用常壓，20的空氣，實(shí)驗(yàn)風(fēng)機(jī)所能提供的出口風(fēng)速為90m/s，求模型比例。 解： V20=15.06×10-6m2/s Wn=90m/s V1000=177.7×10-6 m2/s W=3 m/s 根據(jù)相似的條件 Re=Rem 注意：模型與原型流動(dòng)相似的條件。1-18 推導(dǎo)在靜壓頭P作用下，孔口出流的流速為w的計(jì)算公式，設(shè)w與孔口

10、直徑d，流體密度，粘度及P有關(guān)(用因次分析法推導(dǎo))。解：根據(jù)影響流速的因素寫(xiě)出表達(dá)式及各物理量的因次 注意：各物理量的因次。第二章2-1 冬天，經(jīng)過(guò)在白天太陽(yáng)下曬過(guò)的棉被，晚上蓋起來(lái)感到很暖和，并且經(jīng)過(guò)拍打后，效果更加明顯。試解釋原因。 解 棉被經(jīng)過(guò)晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)入更多的空氣。而且空氣在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較?。?0，1.01325×10Pa時(shí)，空氣導(dǎo)熱系數(shù)為0.0259W/（m·K），具有良好的保溫性能。經(jīng)過(guò)拍打的棉被可以讓更多的空氣進(jìn)入，因而效果更加明顯。2-2 冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風(fēng)比無(wú)風(fēng)時(shí)感到更

11、冷些？解 假定人體表面溫度相同時(shí)，人體的散熱在有風(fēng)時(shí)相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流換熱，而在無(wú)風(fēng)時(shí)屬自然對(duì)流換熱（不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時(shí)）。而空氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱強(qiáng)度要比自然對(duì)流強(qiáng)烈。因而在有風(fēng)時(shí)從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。2-3 試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過(guò)程，各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式?以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。 解 有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及熱傳遞方式： （1）由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式是對(duì)流換熱； （2）由暖氣片管道內(nèi)壁至外壁，熱傳遞方式為導(dǎo)熱； （3）由暖氣片外壁至室內(nèi)環(huán)境和空氣，熱傳遞方式有輻射換熱和對(duì)流換熱。2-4 一雙層玻璃窗，寬1.1m，厚3mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.05W/（m

12、83;K）；中間空氣層厚5mm，設(shè)空氣隙僅起導(dǎo)熱作用，導(dǎo)熱系數(shù)為；室內(nèi)空氣溫度為25。表面熱傳遞系數(shù)為20W/（·K）；室外空氣溫度為-10，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為15W/(·k)。試計(jì)算通過(guò)雙層玻璃窗的散熱量，并與單層玻璃窗想比較。假定在兩種情況下室內(nèi)、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同。 解 見(jiàn)圖。 分析（1） 雙層玻璃窗情形，由傳熱過(guò)程計(jì)算式： =（2） 單層玻璃窗情形： 顯然，單層玻璃窗的散熱量是雙層玻璃窗的2.6倍。因此，北方的冬天常常采用雙層玻璃窗，使室內(nèi)保溫。2-5 一外徑為0.3m，壁厚為5mm的圓管，長(zhǎng)為5m，外表面平均溫度為80 。200 的空氣在管外橫向掠過(guò)，表面穿

13、熱系數(shù)為80W/（·K ）。人口溫度為20 的水以0.1m/s的平均速度在管內(nèi)流動(dòng)。如果過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，試確定水的出口溫度。水的比定壓熱容為4184J/(kg·K)，密度為680Kg/m3。解析：（1） 管外空氣與管子之間的對(duì)流換熱量： （2）由于過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，管外空氣所加的熱量由管內(nèi)水帶走，因此， 其中Ac為管內(nèi)流通截面積，。故出口溫度為2-6 平壁與圓管壁材料相同，厚度相同，在兩側(cè)表面溫度相同條件下，圓管內(nèi)表面積等于平壁表面積，如圖所示，試問(wèn)哪種情況下導(dǎo)熱量大？ 解 由題意，平壁導(dǎo)熱量圓管壁導(dǎo)熱量故換熱量之比： 顯然，<1，所以圓管壁的導(dǎo)熱量大。2-7 在嚴(yán)寒的北方

14、地區(qū)，建房用磚采用實(shí)心磚還是多孔的空心磚好？為什么？ 解 在其他條件相同時(shí)，實(shí)心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.5W/（m·K ）（35），而多孔空心磚中充滿(mǎn)著不動(dòng)的空氣，空氣在純導(dǎo)熱（即忽略自然對(duì)流）時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)很低，是很好的絕熱材料。因而用多孔空心磚好。2-8 厚度為的單層平壁，兩側(cè)溫度分別維持在t1及t2，平板材料導(dǎo)熱系數(shù)呈直線變化，即（其中a,b為常數(shù)），試就b>0,b=0,b<0畫(huà)出平板中的溫度分布曲線，并寫(xiě)出平板某處當(dāng)?shù)責(zé)崃髁康谋磉_(dá)式。解 由題意，沿平板厚度方向，熱流量為常數(shù)，即 由于A不變，故有=常數(shù)。設(shè)t1>t2，當(dāng)b>0時(shí)，顯然(t1)>

15、;(t2),所以=，故溫度分布曲線如下圖所示。同理，b=0,b<0時(shí)的溫度分布曲線如下圖（b），（c）所示。某處熱流密度表達(dá)式： 討論：利用傅里葉定律表達(dá)式來(lái)判斷溫度分布曲線凹向是一種很重要的方法。2-9 電影泰坦尼克號(hào)里，男主人公杰克在海水里被凍死而女主人公羅絲卻因躺在筏上而幸存下來(lái)。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)解釋這一現(xiàn)象。 解 杰克在海水里其身體與海水間由于自然對(duì)流交換熱量，而羅絲在筏上其身體與空氣之間產(chǎn)生自然對(duì)流。在其他條件相同時(shí)，水的自然對(duì)流強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于空氣，因此杰克身體由于自然對(duì)流散失能量的速度比羅絲快得多。因此杰克被凍死而羅絲卻幸免于難。2-10 用熱線風(fēng)速儀測(cè)定氣流速度的實(shí)驗(yàn)中，將直

16、徑為0.1mm的電熱絲與來(lái)流方向垂直放置，來(lái)流溫度為25，電熱絲溫度為55，測(cè)得電加熱功率為20W/m。假定除對(duì)流外其他熱損失可忽略不計(jì)。試確定此時(shí)的來(lái)流速度。解 本題為空氣外掠圓柱體強(qiáng)制對(duì)流換熱問(wèn)題。由題意，由牛頓冷卻公式 定性溫度 空氣的物性值：，,pr=0.699由此得 假設(shè)Re數(shù)值范圍在40-4000，有 ，其中C=0.683,n=0.466即 得 Re=233.12 符合上述假設(shè)范圍。故 2-11 水以2kg/s的質(zhì)量流量流過(guò)直徑為40，長(zhǎng)為4m的圓管，管壁溫度保持在90，水的進(jìn)口溫度為30。求水的出口溫度和管子對(duì)水的散熱量。水的物性按40查取。不考慮由溫差引起的修正。解 本題屬于水

17、在管內(nèi)的強(qiáng)制對(duì)流換熱。40水的物性參數(shù)如下 =0.635W/（m·k）,Cp=4174J/(kg·k), 則 屬湍流，考慮到水被加熱，取公式 由題意，l/d=4/0.04=100>60,Cl=1,且不考慮溫差修正，Ct=1。出口水溫度為: = =49.7管子對(duì)水的散熱量 2-12 一套管式換熱器，飽和蒸汽在管內(nèi)中凝結(jié)，使內(nèi)管外壁溫度保持在100，初溫為25，質(zhì)量流量為0.8kg/s的水從套管換熱器的環(huán)型空間中流過(guò)，換熱器外客絕熱良好。環(huán)形夾層內(nèi)管外徑為40，外管內(nèi)徑為60，試確定把水加熱到55時(shí)所需的套管長(zhǎng)度，及管子出口截面處的局部熱流密度。不考慮由溫差引起的修正。

18、解 由定性溫度 ，得水的物性參數(shù) Cp=4174J/（kg·k）,Pr=4.31當(dāng)量直徑Re=水被加熱 Nu=0.023=0.023××=93.3假設(shè)換熱達(dá)充分發(fā)展Cl=1 h=/(·K)換熱量 =所以 L= m 故不考慮管長(zhǎng)修正。管子出口處的熱流密度按下式計(jì)算2-13 人造衛(wèi)星在返回地球表面時(shí)為何容易被燒毀？ 解 衛(wèi)星在太空中正常運(yùn)行時(shí)，其表面的熱量傳遞方式主要依靠與太空及太陽(yáng)等星體的輻射。而在返回地面的過(guò)程中，由于與大氣層之間的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，無(wú)法及時(shí)散熱，因而易被燒毀。2-14 一直徑為0.8m的薄壁球形液氧儲(chǔ)存容器，被另一個(gè)直徑為1.2m的

19、同心薄壁容器包圍。兩容器表面為不透明漫灰表面，發(fā)射率均為0.05，兩容器表面之間是真空的，如果外表的溫度為300K，內(nèi)表面溫度為95K，試求由于蒸發(fā)使液氧損失的質(zhì)量流量。液氧的蒸發(fā)潛熱為2.13×J/kg 解 本題屬兩表面組成封閉系的輻射換熱問(wèn)題，其輻射網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。其中 =5.67× W/ 故 = =32.77 W故由于蒸發(fā)而導(dǎo)致液氧損失的質(zhì)量流量 kg/s =0.554 kg/h注明:選自傳熱學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及典型題精解，王秋旺編著，西安交通大學(xué)出版社，2001年。第四章4-1 已知煤的下列成分，將其換算為應(yīng)用成分：C煤=83.38%，H燃=4.92%，O燃=9.87%，N

20、燃=1.12%，S燃=0.71%，A干=11.23%，W用=7.65%解：先求出灰分的應(yīng)用成分為再根據(jù)W用和A用按換算系數(shù)求其他元素的成分，同理可得： 4-2 某天然氣的干燥成分為CH4干=90.80%,C2H6干=5.78%,C3H8干=1.59%,CO2干=0.40%,N干1.43%,求25時(shí)的濕成分。解： 由附錄表查出25時(shí)的飽和水蒸氣量為gH2O干=26.0g/m3。 則所以 4-3 已知煙煤的成分：當(dāng)n=1.3時(shí)，試計(jì)算完全燃燒時(shí)的空氣需要量，燃燒產(chǎn)物量，燃燒產(chǎn)物的成分和密度。解 ：（1）空氣需要量 （2）燃燒產(chǎn)物量 （3）燃燒產(chǎn)物成分 （4）燃燒產(chǎn)物密度 （5）當(dāng)考慮空氣濕度時(shí)的計(jì)

21、算 其余的各參數(shù)根據(jù)計(jì)算公式依此類(lèi)推。4-4 已知發(fā)生爐煤氣的濕成分： 計(jì)算煤氣燃燒所需的空氣量，燃燒產(chǎn)物量，燃燒產(chǎn)物成分和密度。解：（1）空氣所需量 （2）燃燒產(chǎn)物生成量 （3）燃燒產(chǎn)物成分 （4）燃燒產(chǎn)物密度 當(dāng)已知燃燒產(chǎn)物成分時(shí)密度的計(jì)算： 4-5 求例4條件下，空氣預(yù)熱到300，煤氣預(yù)熱到200時(shí)的理論燃燒溫度。解：由例4已知 （1） 求煤氣的低發(fā)熱量 得 （2）求燃燒產(chǎn)物熱含量 根據(jù)附錄表，查得300時(shí)空氣的平均比熱為)根據(jù)附錄表，查得200時(shí)煤氣各各成分的平均比熱為C COC H2C CH4C C2H4C CO2C N2C O2C H2OkJ(M3.)1.30631.29791.7

22、5852.28181.78781.30211.33561.5240由煤氣各成分的百分含量，可以算出煤氣的平均比熱（3）求燃燒產(chǎn)物中的過(guò)?？諝夂?（4）由i-t圖查得理論燃燒溫度 4-6 已知某高爐煤氣的干成分為:高爐煤氣平均氣溫為30.試確定當(dāng)空氣消耗系數(shù)n=1.2時(shí),高爐煤氣燃燒時(shí)的各燃燒系數(shù).解:理論空氣需要量: 實(shí)際空氣需要量: 理論燃燒產(chǎn)物量: 實(shí)際燃燒產(chǎn)物量: 燃燒產(chǎn)物成分: 燃燒產(chǎn)物密度: 4-7 某焦?fàn)t煤氣的干成分為: 燃燒產(chǎn)物的成分中包括有:,試用空氣平衡法燃燒時(shí)的空氣消耗系數(shù),并通過(guò)燃燒計(jì)算驗(yàn)算其準(zhǔn)確性.解: 當(dāng)燃料完全燃燒時(shí),其空氣水泵系數(shù)可按式(21-20)確定.當(dāng)燃燒

23、產(chǎn)物成分書(shū)籍并由表21-5中查得K=2.15,則計(jì)算結(jié)果為: 下面按n=1.2進(jìn)行計(jì)算: 則不包括水蒸氣的干燃燒產(chǎn)物體積Vn,d為: 由此算出燃燒產(chǎn)物的干成分: 試結(jié)果與題中燃燒產(chǎn)物成分相符,說(shuō)明計(jì)算空氣消耗系數(shù)的結(jié)果是正確的.4-8 已知高爐煤氣的濕度成分為:CO濕=25.96%, H2濕=6.12%, CH4濕=0.29%, CO2濕=10.55%, N2濕=53.0%, H2O濕=4.18%. 求低發(fā)熱量是多少?解:將上列各濕成分體積百分含量的絕對(duì)值代入公式即得 4-9 已知發(fā)生爐煤所的濕成分如下: 成分 CO H2 CH4 C2H4 CO2 N2 O2 H2O% 29.0 15.0 3

24、.0 0.6 7.5 42.0 0.2 2.7并知 L0=1.41m3/m3; V0=2.19 m3/m3.該煤氣的低發(fā)熱量為6762kJ/m3. 求:(1)空氣消耗系數(shù)n=1.2時(shí)的理論燃燒溫度; (2)空氣消耗系數(shù)n=1.2時(shí),空氣預(yù)熱到300.煤氣預(yù)熱到200的理論燃燒溫度. 解:(1)空氣與煤氣不預(yù)熱時(shí),燃燒產(chǎn)物的熱含量為:燃燒產(chǎn)物中過(guò)?？諝獾捏w積百分?jǐn)?shù)為查i-t 圖,得到 T理=1640 ( 2)當(dāng)n=1.2時(shí),t空氣=300,t煤氣=200時(shí),該發(fā)生爐煤氣的理論燃燒溫度的計(jì)算如下: 根據(jù)表2-10,300時(shí)干空氣的平均熱容量為1.318kJ/m3. 查附表,當(dāng)煤氣溫度為200時(shí),各

25、種煤氣組成成分的平均熱容量;根據(jù)煤氣成分及各種成分的平均熱容量,可以處出該發(fā)生煤氣在200時(shí)的熱容量為 查i-T圖,得到t理=18404-10 試求:D=40毫米的標(biāo)準(zhǔn)套管式燒嘴用于Q低=6700kJ/m3煤氣時(shí)的燃燒能力和所需的煤氣壓力及空氣壓力. 解:當(dāng)發(fā)熱量Q低=6700kJ/m3時(shí),根據(jù)燃燒計(jì)算,在空氣消耗系數(shù)n=1.2時(shí),空氣消耗量為L(zhǎng)n=1.75m3/m3;煤氣密度為.(1) 計(jì)算燒嘴燃燒能力 設(shè)混合物噴出速度為25m/s,則混合物噴出流量為則煤氣流量為 空氣流量為燒嘴燃燒能力為 B=0.0114×3600=41.04m3/h(2)計(jì)算所需煤氣壓力及空氣壓力查表2-12,

26、第二組No4燒嘴,煤氣噴口直徑為20mm,外徑29mm.則故燒嘴前煤氣和空氣壓力都先取為785-834Pa即可.4-11 若某燃油加熱爐的油耗為70千克/噸鋼，重油的=39776.5千焦/千克，而某燃煤加熱爐的煤耗為110千克/噸鋼其=24285千焦/千克，試問(wèn)誰(shuí)的燃耗更大呢？ 解：先變成標(biāo)準(zhǔn)燃料燃油加熱爐：70千克標(biāo)煤/噸鋼燃煤加熱例：千克標(biāo)煤/噸鋼顯然，燃油加熱爐的燃耗大于燃煤加熱爐。第五章5-1 海拔100m的地方，大氣壓力應(yīng)是多少？ 解： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101326Pa，是以海平面為基準(zhǔn)的。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度為1.293kg/m3.根據(jù)，得 5-2 設(shè)兩容器A和B位于同一高度，內(nèi)部充滿(mǎn)

27、不同壓力，密度為的同一流體，且與U形管相連，管內(nèi)測(cè)液密度為1，液面高差為h，試求A，B的壓力差解： 設(shè)A，B容器內(nèi)流體的絕對(duì)壓力分別為PA，PB， 等壓面CD的絕對(duì)壓力為P*。 對(duì)C，A兩點(diǎn)：P*=PA+g(l +h)對(duì)D，B兩點(diǎn)：P*=PB+g l+1gh兩式相減，即得A，B的壓力差 PA-PB=（1-）gh若U形管右端直接與大氣相通時(shí)，U形管內(nèi)氣體絕對(duì)壓力P與大氣Pa之差 P-Pa=1gh此壓差即為容器內(nèi)氣體的相對(duì)壓力Pg，其數(shù)值等于U形管內(nèi)的液柱重量1gh，此乃U形管測(cè)壓計(jì)的測(cè)量原理。5-3 設(shè)爐膛內(nèi)的爐氣溫度為1300時(shí)，爐氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.3kg/m3,爐外大氣溫度為20。問(wèn)

28、當(dāng)爐底表壓力為零時(shí)，距爐底2 m高處爐頂下面的表壓力為若干？解： 當(dāng)爐氣溫度為1300時(shí)，爐氣的密度為 20的空氣密度為 將基準(zhǔn)面取在爐頂，則爐底H0=2m，爐頂H=0，代入式，得 5-4 某爐的熱風(fēng)管一端與換熱器相連，另一端通往燒嘴。熱風(fēng)管垂直段高10m，熱空氣平均濕度400，車(chē)間空氣濕度20。-截面處的靜壓頭Pg1=250mmH2O，-截面處的靜壓頭Pg2=200mmH2O，求-至-這段熱風(fēng)管的壓頭損失。解: 就-和-截面寫(xiě)出伯努里方程式由于管徑不變， ,設(shè)基準(zhǔn)面取在-截面的水平中心線，則H1=0,H2=10m根據(jù)題設(shè)的濕度，求出密度及5-5 爐子的供風(fēng)系統(tǒng)如圖所示. 已知各段長(zhǎng)度:AB=

29、2m,BC=5m,CD=20m,DE=2m,DE=3m.總風(fēng)管ABCD的直徑D=0.435m,支管DEF的d=0.25m,空氣溫度t=20,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣流量qv0=5335m3=0.045)解: 先分別計(jì)算總管與分管中的摩擦阻力:1) 總管ABCD摩擦阻力的計(jì)算 總管截面積A總等于 總管內(nèi)空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流速等于 所以總管的摩擦阻力為 2) 支管DEF摩擦阻力的計(jì)算 支管截面積A支等于 設(shè)空氣流入支管DEF及DGH的流量均等,則流經(jīng)每邊的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量為 則支管空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流速為 支管的摩擦阻力為 3) 由A至F的總摩擦阻力等于5-6 已知某加熱爐煙道系統(tǒng)總能量損失為184.9Pa,煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

30、流量為qv=6.88m3/s,煙囪底部的溫度為420,煙氣密度為1.28kg/m3,空氣溫度為30,試計(jì)算煙囪的高度和直徑.(P74)解: 煙囪的抽力應(yīng)比總的壓頭損失大30%,保證抽力有一定的裕量,故其抽力為 取煙囪出口流速 故煙囪頂部直徑為 煙囪底部直徑為 煙囪平均直徑為 煙囪底部氣流速度為 煙囪內(nèi)煙氣的平均流速為 為了求煙囪內(nèi)煙氣的溫度降落,必須根據(jù)H（2530）d2估計(jì)煙囪高度的近似值,取H40(m). 已知煙囪底部溫度,設(shè)為磚砌煙囪,每米高度的溫度降落為1,則煙囪頂部煙氣的溫度為 ()煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度為 ()在400時(shí),煙氣的密度為 在30時(shí),空氣的密度為 煙囪頂部煙氣動(dòng)壓頭為 煙

31、囪底部煙氣的動(dòng)壓頭為 煙囪煙氣平均流速下的動(dòng)壓頭為 煙囪內(nèi)部摩擦阻力造成有壓頭損失 (每米高)為 所以煙囪的高度為 5-7 如圖所示，計(jì)算煙氣從連續(xù)加熱爐尾部沿途的壓頭損失（阻力）。已知條件：（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)煙氣流量V0=1800m3/h；（2）煙氣離爐時(shí)溫度為650；煙氣在煙道中每米降溫平均為3；（3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)煙氣密度=1.3/m3，外界空氣密度（20時(shí)）=1.2/m3；（4）圖中有關(guān)尺寸為：截面F1=0.4, F2=0.4×0.5, F3=0.5,H=3.0m，L=20m，垂直煙道與水平煙道的截面積相等；（5）煙道閘門(mén)的平均開(kāi)啟度按80%計(jì)。解：（1）爐尾900轉(zhuǎn)彎的阻力h1按

32、局部阻力公式（1-44b）計(jì)算 h局=K（1+t）Pa式中 K-對(duì)于900直角轉(zhuǎn)變，根據(jù)，由表達(dá)1-6查得（取中間值）為0.66；應(yīng)于K值，應(yīng)為煙道內(nèi)的流速，按煙氣流量及煙道截面積求出=m/s，t-已知條件； -常數(shù)。為了便于以后的計(jì)算，先分別算出h局中的有關(guān)數(shù)值=4.061+t=1+=3.88將以上各有關(guān)數(shù)值代入h局式中，可求出爐尾900轉(zhuǎn)彎的阻力為h1=0.66×4.06×3.38=9.06Pa（2）垂直煙道到水平煙道900轉(zhuǎn)彎的阻力h2此處K-按900直角轉(zhuǎn)彎前后截面積比等于1的條件，查表得，K=1.20；t-考慮煙道降溫，煙氣至煙道轉(zhuǎn)彎處的溫度應(yīng)為 t=650-3&

33、#215;3=641 則 1+t=1+=3.35其它參數(shù)與前h1相同。將各數(shù)值代入h局公式中，可求得h2=1.2×4.06×3.35=16.32kPz（3）水平煙道至煙囪底部900轉(zhuǎn)彎的阻力h3此處 K-根據(jù)， 查得K=0.85； t-到煙囪底部轉(zhuǎn)彎處，煙氣溫度降，其值為t=641-3×L=641-3×20=581則 1+t=1+=3.13水平煙道內(nèi)的流速，故的值未變。將有關(guān)各數(shù)值代入h局公式中，可算得h3=0.85×4.06×3.13=10.8Pa（4）煙道內(nèi)摩擦阻力h摩根據(jù)公式（1-40b） h摩=·（1+t）Pa式中-

34、摩擦阻力系數(shù)，對(duì)于磚砌煙道，一般可媽0.05；L-煙道總長(zhǎng)，L=3+20=23m；D-當(dāng)量直徑， D=m-按前面計(jì)算為4.06；t-煙道內(nèi)煙氣的平均溫度，由煙氣始末端的溫度確定 t=615.5則 1+t=1+=3.26將有關(guān)各數(shù)值代入h局公式中，可算得h3=0.05××4.06×3.26=10.8Pa（5）煙道閘門(mén)的阻力h閘按局部阻力公式計(jì)算其中 K根據(jù)煙道閘門(mén)開(kāi)啟度80%的給定條件查表得K=0.62； t-煙氣流至閘門(mén)處的溫度，設(shè)閘門(mén)安置于水平煙道的中部t=641-3×10=611則 1+t=1+=3.24按附表規(guī)定取煙道內(nèi)流速，故仍為4.06。將各值

35、代入局部阻力公式中，可求得h閘=0.62×4.06×3.24=8.16Pa（6）垂直煙道內(nèi)負(fù)位壓頭阻力h負(fù)位垂直煙道內(nèi)煙氣下降，負(fù)位壓頭給它的阻力按拉壓頭公式計(jì)算h負(fù)位=Hg（）式中 H煙氣下降的高度，題給為3m； 外界空氣的實(shí)際密度，已知為1.2/m3； 垂直煙道內(nèi)煙氣的實(shí)際密度，按式=計(jì)算 其中 t-垂直煙道內(nèi)煙氣的平均溫度，應(yīng)等于=645.5 ；煙氣0時(shí)的密度，已知為1.3/m3；故 =0.386/m3將各值代入h負(fù)位式中，可求得h負(fù)位=3×9.81(1.2-0.386)=23.96 Pa綜合以上計(jì)算，煙氣從爐尾到煙囪底部沿途的總阻力（壓頭損失）為h總=9.

36、06+16.32+10.8+34.2+8.16+23.96=102.5 Pa5-8 某爐子體系的總阻力為265 Pa；煙氣流量V0為1.8m3/s；煙氣密度為1.3/m3；煙氣至煙囪底部時(shí)的溫度為750 ；空氣的平均溫度為20；煙囪之備用能力為20%。試計(jì)算煙囪的高度和直徑。解：（1） 計(jì)算煙囪底部之抽力 h抽=1.2h失=1.2×265=318 Pa（2） 計(jì)算煙囪中的壓頭增量1)求煙囪出口內(nèi)徑d2和底部?jī)?nèi)徑d1，取出口速度=2m/s，則出口斷面=0.9 m2煙囪出口內(nèi)徑d2=1.07 m煙囪底部?jī)?nèi)徑d1=1.5 d2=1.5×1.07=1.61 m2) 求出口煙氣溫度t

37、2：設(shè)煙囪高H40米，煙氣在煙囪中之溫降為1.5 /m，則 t2=t1-1.5×40=750-60=690 3）求出口煙氣動(dòng)壓頭h動(dòng)2 h動(dòng)2=（1+t2）=×1.3(1+)=9.17 Pa4)求煙囪底部煙氣動(dòng)壓頭h動(dòng)1底部斷面 =2.04 m2則流速 m/s故得 h動(dòng)1=（1+t）=1.89 Pa煙囪中動(dòng)壓頭增量 h囪動(dòng)=h動(dòng)2-h動(dòng)1=9.17-1.89=7.28 Pa（3）煙囪中的摩擦阻力煙氣在煙囪中的平均溫度t均=720 煙囪平均內(nèi)徑d均= m煙氣在煙囪中的平均速度 m/s則 h囪動(dòng)=（1+t均）=5.78 Pa（4）根據(jù)煙囪計(jì)算公式（1-53）求煙囪高度H=）=（318+7.28+5.78）=40 m5-9 某爐子的供風(fēng)系統(tǒng)如圖所示，并知：爐子所需風(fēng)量V0=31000m3/h；該爐所在地的平均氣溫t=30 ；該爐所在地的實(shí)際大氣壓P=100658Pa。試求：（1）供風(fēng)金屬管道的內(nèi)直徑；（2）當(dāng)燒嘴前要求靜壓頭為h靜2=1960Pa時(shí)風(fēng)機(jī)的型式、型號(hào)和規(guī)格。解：（1）確定管徑。取冷在管內(nèi)流速=8m/s，并取供風(fēng)量為需風(fēng)量的1.3倍時(shí)，管道斷面為 1.4 m2金屬管道內(nèi)徑為 D=1.38 m（2