环境工程原理试题库.pdf

一、填空题（每空 1 分，共 20 分） 1、 从技术原理上看，环境污染控制技术可以分为 隔离技术 、 分离技术 和 转化技术 三大类。 2、环境污染控制技术中，转化技术是利用化学反应或生物反应，使污染物转化 成无害物质或易于分离的物质，从而使污染物质得到净化与处理。 3、某室内空气中O3的浓度是 0.0810 -6（体积分数） ，在 1.013105Pa、25下， 该浓度可表示为 157.06 g/m 3。 4、某室内空气中O3的浓度是 0.0810 -6（体积分数） ，在大气压力为 0.83105Pa 和 15下，该浓度可表示为 2.7710 -9 mol/L。 5、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化，称 为 稳态系统 ； 当上述物理量不仅随位置变化， 而其随时间变化时， 则称为 非 稳态系统 。 6、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化，称 为稳态系统，其数学特征是0 t = 。 7、当能量和物质都能够穿越系统的边界时，该系统称为 开放系统 ；只有能 量可以穿越边界而物质不能穿越边界的系统称为 封闭系统 。 8、流体流动存在两种运动状态： 层流 和湍流， 脉动 是湍流流动资基本 的特征。 9、雷诺数综合反映了流体的物理属性、流体的几何特征和流动速度对流体运动 特征的影响，可用以判别流体的流动状态。 10、 流动阻力 指流体在运动过程中，边界物质施加于流体且与流动方向相反 的一种作用力。 阻力损失起因于粘性流体的内摩擦造成的 摩擦阻力 和物体前 后压强差引起的 形体阻力 。 11、管道内局部阻力损失的计算一般采用两种方法，即阻力系数法和当量长度法 。 12、以伯努利方程为基础的测量装置可分为 变压头流量计 和 变截面流量计 两大类，转子流量计就是后者中常见的一种。 13、热量传递主要有三种方式： 热传导 、对流传热和 辐射传热 。传热可 以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 14、导热系数是物质的物理性质，气体的导热系数对温度的升高而增大，液体的 导热系数对温度的升高而减小。 15、换热器传热过程的强化措施多从以下三方面考虑：增大传热面积、 增大平 均温差 和 提高传热系数 。 16、在深层过滤中，流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获，该过程 主要包括以下几个行为：迁移行为、附着行为、脱落行为。 17、重力场中颗粒的沉降过程受到重力、浮力和 流体阻力 的作用，当三者达 到平衡时，颗粒以恒速作下沉运动，此时的速度称为 沉降速度 。 18、反映旋风分离器分离性能的主要指标有 临界直径 和 分离效率 。 19、反应器一般主要有三种操作方式，即 间歇操作 、连续操作和 半间歇或 半连续 操作。 20、反应器设计经常用到四类基本方程： 反应动力学方程 、连续方程、热量 方程、 动量方程 。 21、 单位时间单位体积反应层中某组分的反应量或生成量称为该组分的 反应速 率 ， 有时可用反应物浓度减少到初始浓度的 1/2 时所需要的时间即 半衰期 来表达。 22、反应器设计经常用到的基本方程主要基于 质量恒定原理 、能量守恒定律 和 动量守恒定律 ，它们都符合“输入=输出+消耗+累积”模式。 23、 连续操作中一物料 “微元” 从反应器入口到出口经历的时间称为 停留时间 ； 单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量称为 空间速度 ， 单位为时间 的倒数。 24、 在实际的反应器中， 物料的流动和混合状态十分复杂， 为了便于分析和计算， 常设想存在两种极端的理想流动状态： 完全混合流 和 平推流 。 25、吸收操作本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程，所用的液体 溶剂称为吸收剂，吸收后得到的溶液称为吸收液。 26、吸收操作本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程，混合气体中 能显著溶于液体溶剂的组分称为溶质，吸收后的气体称为吸收尾气（或净化气） 。 27、 对于恒温恒容条件下的不可逆单一反应， 零级反应的半衰期为 1/2AO tc/ 2=k， 一级反应的半衰期为 1/2 0.693 t k =。 二、选择题（每空 3 分，共 30 分） 1、从传热角度看，下面几种冷却发电机的方式中，（ D ）的冷却效果最好。 A.水冷 B.氢冷 C.气冷 D.水沸腾冷却 2、物体能够发射热辐射的基本条件是（ A ） A.温度大于0K B.具有传播介质 C. 具有较高温度 D.表面较黑 3、下列气体中，可以视为热辐射透明体的是（ B ） A. 二氧化碳 B. 空气 C. 水蒸汽 D. 二氧化硫气体 4、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度 一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ D ）。 A.气体走管外，气体并联逆流操作 B.气体走管内，气体并联逆流操作 C.气体走管内，气体串联逆流操作 D.气体走管外，气体串联逆流操作 5、有一转子流量计，原来采用钢制的转子，现用形状相同的塑料转子代替，此 时，同刻度下的流量（ B ）。 A.增加 B.减少 C.不变 D.不确定 6、水在两根同轴套管组成的环隙内作稳定的轴向层流流动，对流动充分发展的区域， 下述结论中的（ A ）是错误的。 A.速度分布沿半径方向呈抛物线型 B.速度分布沿轴向均匀 C.速度最大处的剪应力为零 D.在环隙的内外两壁面上的速度相等 7、在外径为d的圆管外包裹厚度为b的保温层（导热系数为），保温层外的对 流传热系数为 。若 d/，则对单位管长而言（ C ）。 A. 当b=/-d/2 时，热损失最小 B. 当/=d+2b 时，热损失最大 C. 当 b=/-d/2时，热损失最大 D. 包上保温层总比原来（不包）要小 8、为减少室外设备的热损失，保温层外包一层金属皮，一般说来应该是（A ） A. 表面光滑，颜色较浅 B. 表面粗糙，颜色较深 C. 表面粗糙，颜色较浅 D.表面光滑，颜色较深。 9、327 的黑体辐射能力为 27黑体辐射能力的（ C ）倍。 A. 4 B. 8 C. 16 D. 32 10、 一定流量的含有A组分的液体沿平壁面湍流流动， 其对流传质系数k=100m 2/s， 如浓度和物性都不变，流速增加，则k值（ A ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 11、在管壳式换热器中，冷热流体之间换热，若将壳程由单程改为双程，则传热 温度差（ A ）。 A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 12、气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响是（ A ）。 A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 不确定 13、下面各影响因素中，使流动阻力减小的是（ C ） A. 流过进口段 B. 流过弯管段 C. 升高壁面温度 D. 增加流速 14、通常流体粘度随温度的变化规律为（C） A、温度升高，粘度减小 B、温度升高，粘度增大 C、对液体温度升高，粘度减小，对气体则相反 D、对液体温度升高，粘度增大，对气体则相反 15、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为（A） 。 A、空间时间 B、反应时间 C、停留时间 D、空间速度 16、降尘室的生产能力与下列哪一项无关（C） 。 A、降尘室的沉降面积 B、颗粒的沉降速度 C、降尘室的高度 D、降尘室的层数 17、下列沉降设备中，哪一种不是利用离心沉降的原理来分离悬浮物的（B） 。 A、旋液分离器 B、沉降槽 C、旋风分离器 三、简答题（每题 5 分，共 10 分） 1、为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？ 答：多孔材料的孔隙中保留大量气体，气体的导热系数小，从而起到保温效果。 （2分）水的导热系数较大，如果保温材料受潮，将会增大整体的导热系数，从 而使得保温性能降低，所以要防潮。（3分） 2、试比较深层过滤和表面过滤的特点和差异。 答：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容 易形成的情况。此时固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼，其 后逐渐增厚的滤饼层成为真正有效的滤饼层。（3分）深层过滤通常发生在以固 体颗粒为过滤介质的过滤操作中，过滤通道长而曲折，颗粒物随流体可进入过滤 介质层，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒物附着在介质表面上而与流 体分开。（2分） 3、对于由以下两个反应构成的反应系统，试通过浓度变化曲线定性说明在下述 半间歇操作系统中各组分的浓度变化。 （1）先向反应器中加入 A，之后连续加入 B； （2）先向反应器中加入 B，之后连续加入 A； 答：（a）先向反应器中加入 A，之后连续加入 B 的浓度变化曲线：（3 分） （b）先向反应器中加入 B，之后连续加入 A 的浓度变化曲线：（2 分） 4、某工业废气中含有氨，拟采用吸收法进行预处理。根据所学知识，分析提高 氨去除效率的方法和具体措施。 答：（1）采用吸收能力较强的洗液，如酸性溶液； （2）采用喷雾等方法增大接触面积； （3）适当增加压强； （4）加快废气流速，加强扰动； （5）逆向流动等等。 5、在深层过滤中，为什么要尽量避免表层滤料的堵塞？ 答：深层过滤中表层的堵塞引起的水头损失接近于指数函数增加，后果会造成滤 料表层以下的滤料层不能充分利用而使过滤运行周期变短。 6、空气中含有SO2和CO气体，其分压相同，试判断哪种污染物更易被水吸收？如 果采用化学吸收，哪个物质的吸收速率提高更大？为什么？ 答： GG 111 KkHk =+ L ，通常吸收条件下，kG和kL的数值大致相当，但是不同溶质 的亨利系数相差很大，SO2比CO在水中有更大的溶解度，则H更大，所以SO2液膜的 阻力相比CO小，总阻力小，相同分压条件下SO2更容易被水吸收。化学吸收减少 液膜阻力，CO相比SO2液膜阻力在总阻力中比例更大，所以CO吸收速率提高更大。 7、有一个套管换热器，内管外侧装有翅片，用水冷却空气，空气和水各应走哪 里（管内和壳间）？试解释原因。 答：装有翅片的目的一方面是为了加大接触面积；另一方面是为了破坏边界层形 成以提高对流传热系数。 要提高传热器的传热效果，应当提高限制步骤的传热 效果。因此，在用水冷却空气的换热过程中，空气对流传热慢，是制约因素。所 以，翅片应放在空气一侧，即空气走壳间，水走管内。 8、燃烧废气中含有SO2，欲采用吸收法去除。根据你所学的知识，分析提高去除 效率的方法。 答：吸收法可近似认为单向扩散，为了提高吸收效率，可以增加SO2的浓度（浓 缩尾气） ，换用高效的吸收液（碱液等） ；同时及时更换新的吸收液；增大吸收液 与SO2的接触面积（雾状喷淋） ；适当增加温度和压强，以加快碱液对SO2的吸收速 率。 9、在空气水间壁换热器中，为强化换热可采取哪些措施？传热壁面的温度接 近于哪一侧的温度？ 答： （1）提高总传热系数：气侧传热控制，所以强化气侧，走管外，加翅片；水 侧提高流速；提高温差采用逆流操作。 （2）接近水侧温度，因为水侧热阻小， 温差小。 10、采用旋流分离器和离心机对悬浊液中的固体成分进行分离，如果改变装置直 径，其各自的离心分离因数将如何变化？ 答：旋流分离器分离因数 2 i C m u K r g =，增加直径分离因数变小，减少直径分离因数 变大，保持不变。离心分离器分离因数 2 C r K g =，增加直径分离因数变大，减 少直径分离因数变小，保持不变。 11、什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义各是什么？ 答： （1） 空间时间指反应器有效体积(V)与物料体积流量(Q)之比值。其物理意 义为处理与反应器体积相同的物料所需要的时间。 （2）空间速度指单位反应有效 体积所能处理的物料的体积流量。 空间速度表示单位时间内能处理几倍于反应器 体积的物料，反映了一个反应器的强度。 12、简述气体辐射的特点。 答： （1）不同气体的辐射能力和吸收能力差别很大； （2）气体的辐射和吸收对波长具有选择性； （3）气体发射和吸收辐射能发生在整体气体体积内部。 四、计算题（每题 10 分，共 40 分） 1、乙酸的水解反应可以近似看作一级反应，该反应在 300K时的速率方程为： -rA(molm -3s-1)=2.7710-3c A。将乙酸浓度为 600mol/m 3的液体以 0.05m3/min 的速度送入一完全混合流反应器。试求以下几种情况下的乙酸的转化率： （1）反应器的体积为 0.80m 3时； （2）0.40m 3的反应器，2 个串联使用时； （3）0.20m 3的反应器，4 个串联使用时。 解：（1）平均空间时间为： 3 0.80 60 s960s 50 10 = 3 A0 A1 3 c600 c164.0mol/m 1+k1+2.77 10960 = A0A1 A1 A0 cc600 164 x7 c600 2.7% = （2）每个槽的平均空间时间为： 3 0.40 60 s480s 50 10 = () () 3 A0 A2 22 3 c600 c110.6mol/m 1+k 1+2.77 10960 = A0A2 A2 A0 cc600 110.6 x8 c600 1.6% = （3）每个槽的平均空间时间为： 3 0.20 60 s240s 50 10 = () () 3 A0 A444 3 c600 c78.1mol/m 1+k 1+2.77 10240 = A0A4 A4 A0 cc60078.1 x8 c600 7.0% = 2、 在常压 101.3kPa、 温度为 25时， CO2在水中溶解的亨利系数为 1.6610 5 kPa， 现将含CO2摩尔分数为 0.05 的空气与CO2浓度为 1.010 -3kmol/m3的水溶液接触， 试： （1）判断传质方向； （2）以分压差和浓度差表示传质推动力； （3）计算逆流接触时空气中CO2的最低含量。 解：（1）空气中CO2的分压为： pCO2= 101.30.05 kPa= 5.06 kPa 因为水溶液中CO2浓度很低，可以认为其密度和平均相对分子质量皆与水相 同，所以溶液的总浓度为： 33 0 997 ckmol/ m55.4kmol/ m M18 = CO2在水溶液中的摩尔分数为： 3 5 1.0 10 x1.8 10 55.4 = 根据亨利定律，可得CO2的平衡分压为： 2 5-5 co pEx1.66 101.8 10 kPa2.99kPa = CO2在空气中的实际分压为pCO2=5.06 kPa 2 co p 2 co p，可以判断发生CO2吸收过程，CO2由气相向液相传递。 （2）以分压差表示的传质推动力为： 22 coco ppp(5.062.99)kPa2.07kPa = 根据亨利定律，和空气中CO2分压平衡的水溶液摩尔分数为 2 CO *5 5 p 5.06 x3.05 10 E1.66 10 = 以浓度差表示的传质推动力为： *5534 0 c(xx )c(3.05 101.8 10 ) 55.4kmol/ m6.92 10 kmol/ m = 3 （3）逆流接触时，出口气体可以达到的极限浓度为进口水溶液的气相平衡 浓度，由前面的计算可知，与水溶液平衡的气相CO2分压为 2.99kPa，因此空气中 CO2的摩尔分数最小为： * min2 2.99 yy0.0 101.3 =3 3、在实验室中，用过滤面积为 0.1m 2的滤布对某种悬浮液进行过滤，在恒定压差 下，过滤 5min得到滤液 1L，再过滤 5min得到滤液 0.6L。如果再过滤 5min，可 以再得到多少滤液？ 解：在恒压过滤条件下，过滤方程为： 2 e q2qqKt+= 1 t5 60s=300s= ； 3 232 1 1 10 q1 10 m / m 0.1 = 2 t600s=； 3 232 2 (1+0.6) 10 q1.6 10 m / m 0.1 = -6 代入过滤方程得到： 22-2 e (1 10 ) +2 1 10 q =300K 22-2 e (1.6 10 ) +2 1.6 10 q =600K 联立上面两式，可以求得： 232 e q =0.7 10 m / m 62 K0.8 10 m /s = 因为过滤方程为 22 q2 0.7 10 q0.8 10 t+ = 当t3=1560s=900s时，有 22-6 33 q2 0.7 10 q0.8 10900+= 解得： -232 3 q2.073 10 m /m= 所以 -2-2333 32 qq(2.073 101.6 10 ) 0.1m0.473 10 m = 因此，如果再过滤 5min，可以再得到 0.473L 滤液。 4、用一台过滤面积为 10m 2的过滤机过滤某种悬浮液。已知悬浮液中固体颗粒的 含量为 60kg/m 3，颗粒密度为 1800 kg/m3。已知滤饼的比阻为 41011m-2，压缩指 数为 0.3，滤饼含水的质量分数为 0.3，且忽略过滤介质的阻力，滤液的物性接 近 20的水。采用先恒速后恒压的操作方式，恒速过滤 10min后，进行恒压操作 30min，得到的总滤液的量为 8m 3。求最后的操作压差和恒速过滤阶段得到的滤液 量。 解：设恒速过滤阶段得到的滤液体积为V1，根据恒速过滤的方程式（7.2.18a） ， 得 21 2 1 0 2 s KA tpA t V r f = 2 滤液的物性可查得：黏度=110 -3Pas，密度为 998.2 kg/m3，根据过滤 的物料衡算按以下步骤求得f： 已知 1m 3悬浮液形成的滤饼中固体颗粒质量为 60kg， 含水的质量分数为 0.3， 所以滤饼中的水的质量y为： 0.3 60 y y = + ，所以kg， 25.7y = 所以滤饼的体积为 6025.7 0.059 1800998.2 += m 3，滤液体积为1 0.059 0.941=m 3， 所以 0.059 0.0627 0.941 f= 所以 122 20 1 311 0 101060 2.394 10 1 104 100.0627 s pA t Vp r f = .730.7 p t （1） 在恒压过滤阶段，应用式（7-2-15） ， 222 1 VVKA= 122 220.720 1 311 0 2 103060 81.436 10 1 104 100.0627 s pA t Vp r f = .7 p（2） 联立（1） 、 （2）式，得 2 1 2 1 641.436 6 0.2394 V V =， 所以，求得恒速过滤的滤液体积 1 3.02V =m 3， 进而求得恒压过滤的操作压力Pa 5 1.3 10p = 5、一高位水箱下接33.5mm3.25mm 的水管，将水引向一楼和高于一楼 6m 的 三楼用户。已知从水槽到一楼和三楼管出口处的总长度分别为 20m 和 28m，以上 长度中包括除球心阀和管出口损失以外的所有局部阻力损失的当量长度在内。 水 槽水面距一楼垂直高度为 17m，摩擦系数为 0.027，球心阀半开和全开时的阻 力系数分别为 9.5 和 6.4。试求 （1）当一楼阀半开、三楼阀全开时，三楼的水流速度为多少(m/s)？ （2）当一楼阀全开时，三楼是否有水流出？ 解： （1）当一楼阀半开时，在截面1-1和2-2之间列伯努利方程 22 1 AA 22 1 1 22 llu z g dd =+ 阀半开 u 22 2 2022 17 9.810.0270.0279.5 1 0.02720.0272 uu =+ 22 2 96.25166.77uu+= 在截面 1-1 和 3-3 之间列伯努利方程，得 22 A 331 A 13 1 22 lulu z gz g dd =+ 阀全开 () 22 3 28202202 17 9.816 9.81 0.0270.0276.4 1 0.02720.0272 uu =+ 22 3 98.7107.91uu+= 对分支点A作质量衡算，因为总管和支管管径相等，所以有 uu2u3 联立、式，解得 u3.45m/s；u23.10m/s；u30.35m/s （2）由上述计算结果可以看出，u3很小，因此先假设当一楼阀全开时，三楼没 水，此时输水系统为简单管路。 在截面 1-1 和 2-2 之间列伯努利方程，得 22 1 AA 2 1 1 22 lluu z g dd =+ 阀全开 22 2022 17 9.810.0270.0276.4 1 0.02720.0272 uu =+ 解得：u3.49m/s 校核假设是否正确。 若压力以表压表示，则分支点 A 所在截面的总机械能为 22 2A 2 tA2 22 22 3.4923.49 000.0276.4 20.0272 57.25J/kg pluu Ez g d =+ =+ = 阀全开 而 33 截面的总机械能为 2 33 t333 6 9.8158.86J/kg 2 pu Ez gz g =+= 可见，Et3EtA。因此，三楼没水流出的假设成立。 6、某厂计划建一水塔，将 20水分别送至第一、第二车间的吸收塔中。第一车 间的吸收塔为常压，第二车间的吸收塔内压力 20kPa（表压） 。总管内径为 50mm 钢管， 管长为 （30+z0） ， 通向两吸收塔的支管内径为 20mm， 管长分别为 28m和 15m （以上各管长均包括所有局部阻力当量长度在内） 。喷嘴的阻力损失可以忽略。 钢管的绝对粗糙度为 0.2mm。现要求向第一车间的吸收塔供应 1800kg/h的水，向 第二车间的吸收塔供应 2400kg/h的水，则水塔需要距地面至少多高？ 已知：20水的粘度为 1.010 -3Pas，摩擦系数可由式 0.23 58 0.1() dRe =+计算。 解：总管路的流速为： 23322 0m0 uq/(r )4200kg / h(1 10 kg / m0.025 m )0.594m /s= 第一车间的管路流速为： 23322 1m1 uq/(r )1800kg / h(1 10 kg / m0.01 m )1.59m /s= 第二车间的管路流速为： 23322 2m2 uq/(r )2400kg / h(1 10 kg / m0.01 m )2.12m/s= 则： 0 Redu/29700 =； 0.23 0 0.1( /d58/ Re)0.0308=+= 1 Redu/31800 =； 0.23 1 0.1( /d58/ Re)0.036=+= 2 Redu/42400 =； 0.23 2 0.1( /d58/ Re)0.0357=+= 以车间一为控制单元，在0和1 0 1 断面间列伯努利方程，有 2 111f100 u/ 2gzp /hgzp /+=+ p1=p0，故 22 0 22 0 (1.59m/s) / 29.8m/s3m0.0308 (0.594m/s) (30+z )m/(2 0.05m) +0.036 (1.59m/s)28m/(2 0.02m)9.8m/sz + = 解之得： 0 z10.07m= 以车间二为控制单元，在0和 0 2 2 断面间列伯努利方程，有 2 222f200 u/ 2gzp /hgzp /+=+ 2233 22 00 (2.12m/s) / 29.8m/s5m20kPa /(1 10 kg/ m )0.0308 (0.594m/s) (30+z )m/(2 0.05m)+0.0357 (2.12m/s)15m/(2 0.02m)9.8m/sz + = 解之得： 0 z13.90m= 故水塔需距离地面 13.90m。 7、如下图所示，从城市给水管网中引一支管，并在端点B处分成两路分别向一楼 和二楼供水（20） 。已知管网压力为 0.810 5Pa（表压） ，支管管径均为 32mm， 摩擦系数均为 0.03，阀门全开时的阻力系数为 6.4，管段AB、BC、BD的长度各 为 20m、8m和 13m（包括除阀门和管出口损失以外的所有局部损失的当量长度） ， 假设总管压力恒定。 （1）当一楼阀门全开时，二楼是否有水？ （2）如果要求二楼管出口流量为 0.2L/s，求增压水泵的扬程。 解：设二楼的流速为u2，一楼的流速为u1，以AC所在平面为基准面，在A、C断面 之间建立伯努利方程，有 22 AA11 1f upup gzh 22 +=+ AC 因为p1=0（表压） ，z1=0 则有 22 AA1 fAC upu h 22 +=+ 在 A、D 断面之间建立伯努利方程，即 22 AA22 2f upup gzh 22 +=+ AD 因为p2=0（表压） ，z2=3m 则有 22 AA2 2f upu gzh 22 +=+ AD （1）假设二楼没有水，即u2=0，此时uA= u1，则式变为 A fAC p h = 即： fACA hp / 所以有 2 u0 假设不成立，二楼有水。 （2）当二楼出口流量为 0.2L/s 时， 2 u =0.249m/s 联立、两式，得 22 12 fAC2fAD uu hgz 22 +=+ h 22 2 12 uu (0.03 8m/0.032m6.4 1)(0.03 13m/0.032m6.4 1)3m 9.8m/s 22 +=+ 可得： u1=2.02m/s 此时AB段流速为 u0=2.26m/s 22 fAC 22 h0.03 20m/0.032m (2.26m/s) / 2(0.03 8m/0.032m+6.4+1) (2.02m/s) / 2 78.67m /s =+ = 因为 fACA hp / 所以不需要增压泵。 8、在套管换热器中用冷水将 100的热水冷却到 50，热水的质量流量为 3500kg/h。冷却水在直径为180mm10mm的管内流动，温度从 20升至 30。 已知基于管外表面的总传热系数为 2320W/（m 2K）。若忽略热损失，且近似认 为冷水和热水的比热相等，均为 4.18 kJ/(kgK)。试求： （1）冷却水的用量； （2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。 解：（1）由热量衡算方程可得 mcpccmhphh qcTqcT= qmc=3500kg/h50/10=17500kg/h （2）并流时有 2 T80K=， 1 T20K= 21 m 2 1 TT80K20K T43.28K T80K lnln 20KT = 由热量守恒可得 mmhph KA TqcTh= 即： mmhph K dL TqcTh= mhphh 2 m qcT 3500kg/ h4.18kJ/(kg K) 50K L3.58m K d T2320W /(mk)0.18m 43.28K = 逆流时有 2 T70K=， 1 T30K= 21 m 2 1 TT70K30K T47.21K T70K lnln 30KT = mhphh 2 m qcT 3500kg / h4.18kJ/(kg K) 50K L3 K d T2320W /(mk)0.18m 47.21K = .28m 比较得逆流所需的管路短，故逆流的传热效率较高。 9、某一60mm3mm 的铝复合管，其导热系数为 45W/(mK)，外包一层厚 30mm 的石棉后，又包一层厚为 30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为 0.15 W/(mK)