【正文】 可求出逆流流動(dòng)時(shí)換熱器的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 并流流動(dòng)時(shí)換熱器的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 526 ，將流量為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的空氣由20℃加熱到90℃。傳熱系數(shù)為。重油和原油的流量分別為及，重油和原油的比熱分別為及。當(dāng)空氣流量增加一倍，而空氣的進(jìn)、出口溫度仍然不變，問該套管換熱器的長度應(yīng)增加百分之幾？解：由于用蒸汽加熱空氣，控制熱阻在管內(nèi)的空氣一側(cè)，即有 當(dāng)空氣的流量增加一倍時(shí)有 而空氣的進(jìn)出口溫度不變，即 則換熱器長度之比 %。已知兩流體均在湍流情況下進(jìn)行傳熱，套管直徑為φ251mm。試求：⑴以管子外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)；⑵產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。水側(cè)污垢熱阻為，油側(cè)污垢熱阻為。已知水的對流傳熱系數(shù)為，煤油的對流傳熱系數(shù)為。試問傳熱系數(shù)為多少？解：甲苯在定性溫度下的比熱 則換熱器傳熱量： 甲苯和水逆流傳熱的對數(shù)平均溫差： 根據(jù)傳熱速率方程： 則 522 在列管式換熱器中，用冷卻水冷卻煤油。解：由題中給出的水和有機(jī)溶劑的進(jìn)出口條件可以判斷出只能采用逆流操作 521 甲苯和水通過套管換熱器進(jìn)行換熱，甲苯在內(nèi)管中流動(dòng)，水在環(huán)隙中流動(dòng)，兩流體呈逆流流動(dòng)。520 在間壁式換熱器中，用水將某有機(jī)溶劑由80℃冷卻到35℃，冷卻水的進(jìn)口溫度為30℃，出口溫度不能低于35℃。試分別計(jì)算兩流體作并流流動(dòng)、逆流流動(dòng)及折流（單殼程和雙管程）流動(dòng)時(shí)的平均溫差，并討論計(jì)算結(jié)果。解：(絕)的飽和水蒸氣， 對二甲苯在95℃下的比熱為 冷流體吸收的熱量： 此即為換熱器的熱負(fù)荷，即 水蒸氣放熱 根據(jù) 得水蒸氣用量： 519 煉油廠在一間壁式換熱器內(nèi)利用渣油廢熱加熱原油。已知對二甲苯的流量為，密度為860。 由 得 如果水的流量為，即 由 得 518 在單管程和單殼程換熱器中，用(絕)的飽和水蒸氣將對二甲苯由80℃加熱到110℃。如將冷卻水流量增加到，求冷卻水的出口溫度。解：， 在定性溫度下水的物理性質(zhì)為： 設(shè)液膜為層流，則其對流傳熱系數(shù)為： 由 得 517 用冷水將油品從138℃冷卻至93℃，油的流量為，水的進(jìn)、出口溫度為25℃及50℃。管子外壁溫度為15℃。又若將管子水平放置時(shí)，每小時(shí)蒸汽的冷凝量為多少？解：100℃的飽和蒸汽的汽化潛熱 在定性溫度下水的物理性質(zhì) ①當(dāng)單管垂直放置時(shí)：設(shè)液膜為層流，則其對流傳熱系數(shù)為： 由 得 檢驗(yàn) 為層流，假設(shè)正確。管外壁的平均溫度為94℃。試計(jì)算單位面積平板上借自然對流散失的熱量W。試求每小時(shí)每平方米蒸汽管對重油的傳熱量。解： 查表56可得在第一列時(shí): 則第一列的對流傳熱系數(shù)為： 第二列以后 則第二列的對流傳熱系數(shù)為： 煙道氣通過管束的平均對流傳熱系數(shù)： 513 油罐中裝有蒸汽管以加熱罐中的重油，重油的平均溫度為20℃，蒸汽管外壁的溫度為120℃，蒸汽管外徑為60mm。已知在煙道氣的進(jìn)、出口平均溫度下其運(yùn)動(dòng)粘度,導(dǎo)熱系數(shù),普蘭特準(zhǔn)數(shù)。煙道氣垂直流過管束，沿流動(dòng)方向有21排管子，每排有4根管子，管心距為215mm。試求環(huán)隙內(nèi)水的對流傳熱系數(shù)。冷卻水在環(huán)隙流動(dòng)，以冷卻管內(nèi)的高溫氣體。試求該液體的對流傳熱系數(shù)。解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為 校正系數(shù) 則 510 現(xiàn)用一蛇管換熱器冷卻某液體，該液體流量為3，進(jìn)口溫度和出口溫度分別為50℃及20℃，在平均溫度下該液體的密度為1200，粘度為。如空氣流速增加一倍，其它條件不變，對流傳熱系數(shù)為多少？解：在定性溫度下空氣的物理性質(zhì)為： 湍流 當(dāng)其他條件不變，空氣流速增加一倍時(shí)，有 所以 59 一列管換熱器，其蒸汽在管間冷凝，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為15℃及45℃，列管直徑為φ25?？諝獾娜肟诩俺隹跍囟确謩e為32℃及68℃。試求水與管壁間的對流傳熱系數(shù)。試求每米管長的熱損失和兩絕熱層界面的溫度。56 外徑為100mm的蒸汽管，先包一層50mm厚的絕熱材料[ ]，其外再包一層20mm厚的絕熱材料[]。解：已知：r1=80mm r2=85mm r3=115mm r4=145mm t1=300℃ t4=40℃ λ1=45 λ2= λ3= 根據(jù)圓筒壁傳熱量計(jì)算公式： 55 有一蒸汽管外徑為25mm，為了減少熱損失擬在管外包兩層絕熱材料，每層厚度均為25mm,兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)之比。管道長50m。為了減少熱損失，在管外包兩層絕熱材料：第一層為厚30mm的礦渣棉，；第二層為厚30mm的石棉灰。 ⑵根據(jù)穩(wěn)定傳熱，燃燒爐平壁的熱通量與耐火磚的熱通量相等，即 由此解得： ℃。試求： ⑴絕熱磚的厚度（絕熱磚的尺寸為65113230mm）； ⑵普通磚外側(cè)的溫度。絕熱磚導(dǎo)熱系數(shù)；普通磚導(dǎo)熱系數(shù)，厚度b=240mm。為了減少熱損失，在普通建筑材料外面又包一層厚度為50mm的石棉層[]，包扎后測得爐內(nèi)壁溫度為800℃，耐火材料與建筑材料交界面溫度為686℃，建筑材料與石棉交界面溫度為405℃，石棉外側(cè)面溫度為77℃。解： 在兩平壁交界處： 可解得界面溫度：52 某平壁爐的爐壁是用內(nèi)層為120mm厚的某耐火材料和外層為230mm厚的普通建筑材料砌成的，兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)未知。內(nèi)、外壁溫度分別為760℃和155℃。解：由起始流化速度得 即操作條件下起始流化速度為。為確定其起始流化速度，現(xiàn)用該催化劑顆粒及30℃的空氣進(jìn)行流化實(shí)驗(yàn)，測得起始流化速度為，求操作狀態(tài)下的起始流化速度。解：氣管的壓力損失 46 某氣固流化床反應(yīng)器在623K、壓強(qiáng)條件下操作。解：⑴20℃空氣物性：， 可用 ⑵先求的顆粒的帶出速度：先設(shè)為層流 設(shè)為過渡流： 假設(shè)成立 由于顆粒為非球形，需要校正，校正系數(shù)為： 則操作氣速 ⑶流化數(shù)： ⑷每米流化床壓力降： ⑸膨脹比：45 ，在10m長的距離上，兩端顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)均懸浮良好，求此10m長管路的壓降。已估計(jì)出此時(shí)流化床的空隙率。解：⑴ 可用 ⑵流化床能夠存在的流速上限即為顆粒的沉降速度 設(shè)為層流： 假設(shè)成立，在200℃的氣流中流化，氣體的物理性質(zhì)可近似地視為與空氣相同。為了簡化計(jì)算，空氣可假設(shè)為常壓下干空氣，待干燥物的顆?？梢暈榍蛐巍峥諝庠诖仓械钠骄鶞囟葹?00℃。試求： ⑴固定床空隙率； ⑵流化床空隙率； ⑶流化床的壓降。解：轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力： 313 有一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的轉(zhuǎn)速為，每小時(shí)可獲得濾液。已知過濾常數(shù),。試計(jì)算： ⑴該板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力； ⑵過濾后用1/8濾液體積的洗滌水在同樣壓力差下進(jìn)行橫穿洗滌濾餅時(shí)的生產(chǎn)能力（洗滌水與濾液粘度相近）； ⑶若當(dāng)濾框的厚度減為25mm，其它條件不變，濾液仍用1/8濾液體積的洗滌水洗滌濾餅時(shí)的生產(chǎn)能力。經(jīng)過2小時(shí)過濾，濾框完全充滿濾餅，并每平方米過濾面積得到濾液。試求濾框的數(shù)目及其厚度。試求過濾常數(shù)K與及濾餅的比阻γ。 ⑵氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力降； ⑶塵粒的分割直徑。塵粒的密度為，,進(jìn)口氣速為。若廢水的處理量為,求所需槽的長度L。在槽的出口端，除油后的水可不斷從下部排出，而匯聚成層的油則從槽的頂部移去。試計(jì)算水平隔板間的距離h和層數(shù)n。氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)[0℃，1atm()]下的體積流量為，氣體的平均溫度為427℃，壓力為1atm()。或使用課本提供的公式 即 則 校驗(yàn) 在阿侖區(qū)假設(shè)成立，即顆粒的臨界直徑為。試求粉塵的臨界直徑。在操作條件下空氣的密度為，粘度為，流量為。34 密度為的球形石英顆粒在20℃空氣中自由沉降，試計(jì)算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。解： 假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)： 則 校驗(yàn) 假設(shè)成立，、密度為的鋼球置于密度為的油內(nèi)。解：20℃空氣物性， 假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)： 校驗(yàn) 在斯托克斯區(qū)假設(shè)成立，即顆粒的沉降速度為32 求直徑為1mm、密度為的玻璃球在20℃水中的沉降速度。第三章 沉降及過濾31 塵粒的直徑為10μm、密度為。試選擇一合適的通風(fēng)機(jī)。試求所對應(yīng)的全風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)的效率。若活塞每分鐘往復(fù)55次，試求泵的容積效率。當(dāng)有15%的液體漏損和泵的總效率為72%時(shí)，試分別計(jì)算該泵的活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)與軸功率（忽略速度頭）。試選擇一臺(tái)合適型號的離心泵，并估算泵的軸功率。 其， 則其允許安裝高度為： 則其實(shí)際安裝高度210 將密度為的硝酸從貯酸槽輸送到反應(yīng)釜，流量為，貯酸槽內(nèi)液面至反應(yīng)釜入口之間的垂直距離為8m。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmHg。吸入管與排除管的壓頭損失分別為1m和4m。輸送管尺寸為的鋼管。29 其常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為，粘度小于20cSt，在貯存條件下的飽和蒸汽壓為600mmHg。 從表中知該型水泵的允許吸上真空度 則在750mmHg，25℃下的允許吸上真空度為： 則離心泵的允許安裝高度為： 則其實(shí)際安裝高度 。試選擇合適的離心泵，并確定其安裝高度。管路中的動(dòng)壓頭可忽略不計(jì)。解：⑴齒輪泵、柱塞泵； ⑵齒輪泵； ⑶開式葉輪的耐腐蝕泵； ⑷雙吸離心水泵； ⑸螺桿泵； ⑹計(jì)量泵。從圖中可求出泵的工作點(diǎn)為。Q,0H,m26232112解：⑴在水池與涼水塔管口間列柏努利方程： 式中：， 代入式中得： 此即為管路特性曲線。26 在某一車間，要求用離心泵將冷卻水由涼水塔下的水池經(jīng)換熱器返回涼水塔，入涼水塔的管口比水池液面高10m，管口通大氣，管路總長（包括當(dāng)量長度）為400m，管子直徑均為，換熱器的壓頭損失為，離心泵的特性參數(shù)如下表所示。試確定該泵能否正常操作。異丁烷在輸送條件下的密度為，飽和蒸汽壓為。25 用油泵從貯罐向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷。今擬將該泵安裝于水源水面之上3m處，問此泵能否正常操作？該處夏季水溫為20℃?，F(xiàn)因馬達(dá)損壞，用一轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)代用，問此時(shí)泵的流量、壓頭和軸功率將為多少？（泵的效率取60%）解：轉(zhuǎn)速變化后，其他參數(shù)也相應(yīng)變化。 ⑴在兩敞口容器液面間列柏努利方程： ， 因此泵的壓頭不變。試問： ⑴泵的壓頭有無變化； ⑵泵的出口壓力表讀數(shù)有無變化； ⑶泵的軸功率有無變化。解：15℃水的密度為 以真空表位置為1截面，壓力表位置為2截面 (表壓) （表壓） ， 在2截面間列柏努利方程： 22 原來用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為的水溶液，水溶液的其它性質(zhì)可視為與水相同。真空表與壓力表間垂直距離為400mm，吸入管與排出管的直徑分別為和。解： 假設(shè)在極限點(diǎn)上，查圖141得 根據(jù)代入數(shù)據(jù) 解得： 校驗(yàn)：由查圖141得 再代入前式中求得 則再由查圖141得， 即選用孔徑為55mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)。當(dāng)U形管壓差計(jì)讀數(shù)為1250mmH2O時(shí)，輕油的體積流量和質(zhì)量流量各為多少？解： 先假設(shè)為定值，由查圖141得 再由此查得，如上法計(jì)算后得 ， 再由此查得基本不變，則認(rèn)為此即為管內(nèi)的實(shí)際流速 則 125 在輸送空氣管道上安裝了一個(gè)孔徑為75mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板前空氣壓力為，溫度為25℃。當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù)為50mm時(shí)，空氣的質(zhì)量流量為多少？解：21℃空氣的物性：， 壓差計(jì)指示值： 由皮托管測得的管中心流速： 查圖125得 即 124 在直徑的輸送輕油管路上，安裝了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)以測量輕油的流量。123 在的輸送空氣管道中心安裝了一個(gè)皮托管，空氣的溫度為2