【正文】 解：本題采用法計(jì)算 （1）逆流時 查圖得 能滿足要求 （2）并流時 查圖得 不能滿足要求12．在一單程管殼式換熱器中，管外熱水被管內(nèi)冷水所冷卻。℃)。℃)； kJ/(kg現(xiàn)有一傳熱面積為10 m2的套管式換熱器，問在下列兩種流動型式下，換熱器能否滿足要求： （1） 兩流體呈逆流流動； （2） 兩流體呈并流流動。 解：先求逆流時平均溫度差 油 120 → 75 水 65 30 55 45 計(jì)算P及R 查圖511（a）得 11．某生產(chǎn)過程中需用冷卻水將油從105 ℃冷卻至70 ℃。油在管程流動，進(jìn)口溫度為120 ℃。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試計(jì)算所需的傳熱面積?？倐鳠嵯禂?shù)為450 W/(m2冷卻水的入口溫度為20 ℃，流量為35 000 kg/h， kJ/(kg解： 冷卻水的出口溫度為逆流時并流時 9．在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)為500 W/(m2有機(jī)溶劑的流量為14 000 kg/h，溫度由180 ℃降至120 ℃， kJ/（kg冷卻水的流量為10 000 kg/h，其初始溫度為30 ℃， kJ/（kg 解： kJ/(kg兩流體在換熱器中呈逆流流動。有機(jī)溶液的溫度由110 ℃降至65 ℃， kJ/(kg冷卻水的流量為28 000kg/h，其溫度由25 ℃升至38 ℃， kJ/(kg℃)；（2）兩種情況下，分別相同；（3）忽略壁面熱阻和熱損失。若換熱器清洗后，在冷、熱流體流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水的出口溫度升至40 ℃，試估算換熱器在清洗前壁面兩側(cè)的總污垢熱阻。冷卻水的流量為30 000kg/h，其溫度由22 ℃升高到36 ℃。設(shè)污垢熱阻可忽略?！?。冷卻水在管程流動，其對流傳熱系數(shù)為2 600 W/(m2換熱管為Φ25 mm mm的鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為℃)和℃)，試求每米管長的冷損失量?！?，設(shè)A的內(nèi)層溫度和B的外層溫度分別為170 ℃和40 ℃，試求每米管長的熱損失；若將兩層材料互換并假設(shè)溫度不變，每米管長的熱損失又為多少？ 解： A、B兩層互換位置后，熱損失為 4．直徑為mm的鋼管用40 mm厚的軟木包扎，其外又包扎100 mm厚的保溫灰作為絕熱層。 解：此為兩層平壁的熱傳導(dǎo)問題，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，通過各層平壁截面的傳熱速率相等，即 （532）或 （532a）式中 代入λλ2得 解之得 則 3．外徑為159 mm的鋼管，其外依次包扎A、B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為50 mm， W /(m設(shè)兩磚接觸良好，已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為，絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為。（2）生產(chǎn)設(shè)備的攪拌器轉(zhuǎn)速及攪拌功率==同理 = m/s及= m/s = 由Re值查圖48中的曲線6，得到Φ=PN=則P=PNρn3d5=1260=103W= kW 第五章 傳熱過程基礎(chǔ) 1．用平板法測定固體的導(dǎo)熱系數(shù)，在平板一側(cè)用電熱器加熱，另一側(cè)用冷卻器冷卻，同時在板兩側(cè)用熱電偶測量其表面溫度， m2， m， A，伏特表讀數(shù)為100 V，兩側(cè)表面溫度分別為200 ℃和50 ℃，試求該材料的導(dǎo)熱系數(shù)。試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷放大準(zhǔn)則，并計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備的葉輪轉(zhuǎn)速及攪拌功率。為了取得最佳攪拌效果，進(jìn)行三次幾何相似系統(tǒng)中的放大試驗(yàn)。試求攪拌功率。d=D=3m=1mn== = （1）全擋板條件下的攪拌功率Re===2120 （過渡區(qū)）由Re值查圖48中的曲線6，得Φ=PN=則 P=Φρn3d5=88015=103W=（2）無擋板條件下的攪拌功率用式412計(jì)算N，式中Φ=，ζ1=1，ζ2=40則 P=Φρn3d 5FryFr==y=== –∴ P=88013–=103kW≈ kW4．在直徑D= m的“標(biāo)準(zhǔn)攪拌槽”內(nèi)攪拌假塑性流體。試比較全擋板條件和不安裝擋板的攪拌功率。解：對于懸浮液，用平均密度ρm和黏度μm作為物料的物性參數(shù)，采用均相物系攪拌功率的方法進(jìn)行計(jì)算。槽內(nèi)徑D=3 m，葉輪轉(zhuǎn)速n= r/s。 用式411計(jì)算P，即P=Φρn3d5=91060=918 W或 用式410計(jì)算N，取K1=71 則 P=K1 μn2d3=7142=850 W2．用例41附圖中所示的攪拌槽來攪拌固體顆粒在20 ℃水中的懸浮液。解：根據(jù)題給條件，借助圖48中曲線6進(jìn)行計(jì)算。已測得達(dá)到預(yù)期攪拌效果要求葉端速度uT= m/s。該液體密度ρ=1 060 kg/m3，黏度μ=42 Pa?s。試求此過濾機(jī)的生產(chǎn)能力及濾餅厚度。），轉(zhuǎn)速為1 r/min。測得，υ=。試求：（1）過濾至濾框內(nèi)部全部充滿濾渣所需的時間；（2）過濾完畢以相當(dāng)于濾液量1/10的清水洗滌濾餅，求洗滌時間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15 min，求過濾機(jī)的生產(chǎn)能力（m3濾液/h）。解：（1）過濾面積由恒壓過濾方程式求過濾常數(shù)聯(lián)立解出，恒壓過濾方程式為代入恒壓過濾方程式求過濾時間（2）生產(chǎn)能力11．在Pa壓力下對硅藻土在水中的懸浮液進(jìn)行過濾試驗(yàn)，測得過濾常數(shù)K=5105 m2/s，qe= m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比υ=。試求過濾常數(shù)，濾餅的空隙濾ε，濾餅的比阻r及濾餅顆粒的比表面積a。濾餅不可壓縮，每1 m3濾餅烘干后的質(zhì)量為1 620 kg。已知碳酸鈣顆粒為球形，密度為2 930 kg/m3。 解：第一階段是恒速過濾，其過濾時間θ與過濾壓差之間的關(guān)系可表示為： 板框過濾機(jī)所處理的懸浮液特性及所用濾布均與試驗(yàn)時相同，且過濾速度也一樣，因此，上式中a，b值可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的兩組數(shù)據(jù)求出： 3104=100a+b 9104=600a+b解得 a=120，b=104即 恒速階段終了時的壓力差，故恒速段過濾時間為 恒速階段過濾速度與實(shí)驗(yàn)時相同 根據(jù)方程371， 解得： ， 恒壓操作階段過濾壓力差為6104 Pa，所以 板框過濾機(jī)的過濾面積 濾餅體積及單位過濾面積上的濾液體積為 應(yīng)用先恒速后恒壓過濾方程 將K、qe、qR、q的數(shù)值代入上式，得： 解得 9. m的小型濾框?qū)μ妓徕}顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行過濾試驗(yàn)。每獲得1 m3。今欲用框內(nèi)尺寸為635 mm635 mm60 mm的板框過濾機(jī)處理同一料漿，所用濾布與試驗(yàn)時的相同。解：恒壓過濾方程為，代入恒壓過濾方程得 8． m2的過濾面積上以1104 m3/s的速率進(jìn)行恒速過濾試驗(yàn)，測得過濾100 s時，過濾壓力差為3104 Pa；過濾600 s時，過濾壓力差為9104 Pa。已知操作條件下過濾常數(shù)為， 濾餅與濾液體積之比為v=。試求，過濾常數(shù)，并寫出恒壓過濾方程式。（3）若要維持原來的分離效果（臨界粒徑）， m的旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用。 m，(1) 試估算其臨界粒徑、分割粒徑及壓力降。用摩擦數(shù)群法計(jì)算該粒子的當(dāng)量直徑： 已知 =，由圖33查得Ret=30，則 與此當(dāng)量直徑相對應(yīng)的正方體棱長為 ～ mm。 顆粒的當(dāng)量直徑為 因此，顆粒的球形度， 用摩擦數(shù)群法計(jì)算最大石英粒子的沉降速度，即 已知=，由圖33查得Ret=70，則 m/s或略大于此值。 對于正方體顆粒 ，應(yīng)先算出其當(dāng)量直徑和球形度。 假設(shè)粒子在上升水流中作自由沉降，試求（1）欲得純方鉛礦粒，水的上升流速至少應(yīng)為多少？（2）所得純方鉛礦粒的尺寸范圍?！＝猓喝「舭彘g距為h，令 則 （1） 10 μm塵粒的沉降速度 由（1）式計(jì)算h ∴ 層數(shù)取18層 核算顆粒沉降雷諾數(shù)： 核算流體流型： 4．在雙錐分級器內(nèi)用水對方鉛礦與石英兩種粒子的混合物進(jìn)行分離。完全能夠沉降下來的最小顆粒的沉降速度為： 設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)，則： 核算流型： 原設(shè)滯流區(qū)正確，105 m。解：（1）在降塵室內(nèi)能夠完全沉降下來的最小顆粒的沉降速度為： 設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)，則： 核算流型： 原設(shè)滯流區(qū)正確，105 m。（1）若操作在20 ℃下進(jìn)行， kg/m3，105 Pa?s。氣體的處理量為3000（標(biāo)準(zhǔn)）m3/h。解：（1）單級壓縮的容積系數(shù)和氣體的出口溫度K=（2）兩級壓縮的容積系數(shù)和第一級氣體出口溫度改為兩級壓縮后，每級的壓縮比為則重復(fù)上面計(jì)算，得到K=401 K（3）壓縮極限