中石油化工原理作业题.doc

第一章一、填空 1. 某流体的相对密度（又称比重）为0.8，在SI制中，其密度_，重度_。 2. 按定义写出传热速率（单位时间所传递的热量）的SI单位_及工程单位_。 3. 将30时水的粘度0.008g/cms换算成SI单位_。 4. 下列关于化工过程进行的速率、推动力及阻力关系的四种议论，正确的是_。 A. 化工过程进行速率的大小决定于过程的推动力 B. 一个确定了推动力的过程，其进行速率决定于过程的阻力 C. 任何化工过程的阻力，决定于过程进行的初终状态 D. 一个化工过程的阻力与其进行速率成反比 5. 国际单位制中，粘度的因次式是_。 A. ML-1T-1 B. MLT-2 C. ML2T-2 D. ML-1T-2二、计算题 1. 气体常数J/(molK)，试通过换算分别以kcal/(kmolK)、kgfm/(kmolK)和atmm3/(kmolK)等单位表示。 2. 苯的饱和蒸汽压与温度的关系符合下述经验公式： 式中：饱和蒸汽压，mmHg； 热力学温度，K。 今需将式中的单位改为Pa，试对该式加以变换第二章一、判断题（正确的划，错误的划并改正） 1. 如图所示的管道中有流体流过。从所装的压差计显示的情况，可以判断流动方向一定是由左向右。 2. 同一流体以同样的质量流过不同管径的管子时，管径愈大，流体的雷诺数愈大。 3. 层流流动时，雷诺数愈大，摩擦系数愈大。 4. 湍流流动时，相同的雷诺数下，相对粗糙度愈大，摩擦系数愈小。 5. 不可压缩流体流经串联管路各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。 6. 根据连续性方程式可知，流体通过串联管路中任一截面的体积流量均相等。 7. 孔板流量计的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的压强降随流量不同而变化。 8. 用转子流量计测量流量，无论转子悬浮在什么位置（量程范围内），转子上下的流体压差是不变的。 二、填空 1. 当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为_。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为_。 2. 在重力场内，当容器液面上方的压强一定时，静止液体内部任一点压强的大小与_有关；当液面上方的压强有改变时，液体内部各点的压强_。 3. 混合式冷凝器处于负压下操作，真空表指示数为700 mmHg。当地大气压强为760 mmHg。为使冷凝器内的水能连续排入水池，冷凝器下部的排水管（又称大气腿）高度最少应为_米。 4. 气体的粘度随温度的升高而_，水的粘度随温度的升高而_。 5. 在水管某断面上，水的流速为1m/s，压强为147kPa，每kg质量水的动能_；静压能为_。 6. 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量一定，当气体温度升高时，雷诺准数Re将_。 7. 水在内径d=50mm的管内流动，其流速m/s，水的密度kg/m3，水的粘度Pas，则其雷诺准数为_，流动类型为_。 8. 流体在管内做湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数随_和_而变。 9. 流体在水平圆直管内作滞流时，若流速从0.5m/s增加到1.0m/s，则流经同长度管的压降从2000Pa增加到_。 10. 因次分析法的目的在于_。 11. 某流体在管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的_倍。 12. 在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液面代表 ，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。 13. 孔板流量计的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的_随_不同而变化。 14. 某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2 kg/ m3的空气时，最大流量为400m3/h。现用来测量密度为0.8 kg/ m3的氨气时，其最大流量为_ m3/h。11223344 15. 分析流体在如附图所示管路中流动时，能量是如何变化的(阻力不计)。 从截面1-1到截面2-2， 转变成 ； 从截面2-2到截面3-3， 转变成 ； 从截面3-3到截面4-4， 转变成 。 16. 边长为0.5m的正方形通风管道，其润湿周边长为_，其当量直径为_。 17. 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1的压强、流速也相等。则：112211221122(a)(b)(c) 在三种情况中，下游截面2-2的流速_； 在三种情况中，下游截面2-2的压强_。 18. 有一并联管路如图所示，并联的两个管内的流体均作滞流流动。两管的直径、长度、体积流量分别为d1,d2,l1,l2,V1,V2。若d1=2d2,l1=2l2,则V2/V1等于 。 A. 1:2 B. 1:4 C. 1:8 D. 1:16三、计算题 1. 用水银压强计测量容器内水面上方的压强p0，测压点C位于水面以下0.2m处，测压点C与U形管内水银界面的垂直距离为0.3m，水银压强计的读数R =300mm，=13600kg/m3。试求：RACp00.2m0.3m 容器内压强p0为多少？ 若容器内表压增加一倍，压差计的读数R为多少？（容器内液面维持恒定） 2. 质量为6kg，尺寸为60cm50cm的一块木板，沿着涂有滑油并与水平面称45的斜面等速向下运动。已测得木块下滑速度m/s，油膜厚度1mm，求滑油的粘度。 3. 如附图所示，为测量管道中煤气的密度，在一直立的煤气管下部用形管测得此处管内煤气压强为mm（H2O），在距此处m的煤气管上部测得管内煤气压强为mm（H2O），煤气管外的空气密度为1.29kg/m3，试求管内煤气的密度。 4. 二根长度为L的管子，直径分别为d及d/2，总流量为Q，设二管在流动情况下摩擦阻力系数相同，试比较二管在作串联布置及作并联布置时的沿程阻力大小。 5m2m 5. 用一虹吸管将水从池中吸出，水持液面与虹吸管出口的垂直距离为5m，管路最高点与水面的垂直距离为2m，虹吸管出口流速及虹吸管最高点压强各为多少？ （忽略阻力损失，大气压按101.3kPa计算，=1000kg/m3） 6. 密度为1000kg/m3，粘度为110-3 Pas的水，以每小时10m3流量在513mm的水平钢管中流动，在管路上的某处流体的静压力为1.5 kg/cm2（表），若管路的局部阻力忽略不计，问距该处100m的下游处流体的静压力有多大？ 湍流时摩擦系数与雷诺数关系为： 7. 图示管道中通过流量=310-3 m3/s的水，在1-1截面处和2-2截面处管道直径分别为d1=5cm，水1122hpad2=2.5cm，同时测得1-1截面处的压强p1=0.1atm(表)。从1-1截面到2-2截面间的压头损失较小， 可以略去不计。试问： 联接在该收缩断面2-2上的小管，可将水自容器内吸上多大高度？ 如果用阀门调节流量，当流量增加或减少时，小管中水面将如何变化？为什么？ 8. 某输水管道中有一段由垂直转为水平的管子（如图所示），水流方向如箭头所示，A，B两点与一U形管压差计相联，压差计指示液为二氯乙烷，试画出U形管内指示液的液面，并定量计算压差计的液面高度差。若水流方向与图示方向相反，则压差计的指示液面又如何?已知： 管子内径为100 mm，90弯头的当量长度为30d ； 水的密度为1000 kg/m3，粘度为1 cp；二氯乙烷的密度为1260 kg/m3 ；10m5m BAA 水流量为25 m3/h ； 管内摩擦系数可按下式计算 。 9. 一丙烯精馏塔的回流系统如图所示。塔顶操作压强为14105 Pa（表压，下同），回流液贮罐内丙烯的密度为600 kg/m3，其液面上方压强为21105 Pa。塔的回流液入口距贮罐液面高度为30 m。贮罐塔30m输送管路为1594.5 mm。回流液的流量为10 t/h。设全部管路的压头损失为15 m液柱。试核算将丙烯由贮罐送至精馏塔顶是否需要泵。 10. 高位槽内的水面高于地面6 m，水从1084 mm的管道中流出，管路出口高于地面1 m。在本 题特定条件下，水流经系统的能量损失可按计算（不包括出口阻力），其中为水在管内的流速，m/s。试计算： A-A截面处水的流速； 水的流量，以m3/h计。 11. 密度为860 kg/m3的本和甲苯混合物在图示管段内流动，管轴线与水平面的夹角为30，管径mm，mm。在突然扩大的前后接一U形压差计，压差计两臂接点相距0.5m，指示 d1d2R 液为CCl4（kg/m3），若忽略直管阻力，当压差计读数为0.2m时，管内流量和两接点间的压差为多少？若将管段水平放置，则压差计读数变为多少？ 12. 图为一直径相同的输水管路，液面1至截面3全长300m（包括局部阻力的当量长度）。截面3至截pa10m5m12pa3面2间有一闸阀（全开时局部阻力系数=0.17），其间的直管阻力可以忽略。输水管内径为53mm，摩 擦系数为0.03。当闸阀全开时，求： 管路的输水量（m3/s）； 截面3处的表压，以水柱高度表示。 13. 一个直径为0.6m的水平管道输送相对密度为0.825的油，以0.44m3/s的流量流动。要求沿管道的四台泵相同，即吸入口和排出口的压强均分别为0.55105 Pa和24.1105 Pa。设在上述情况下输油时，每1000m管道的压头损失是6.0m。这样配置的油泵可以间隔多少公里？ 14. 用泵将水从水池输送到高处密闭容器。容器内压强为500 kPa（表），输水量15 m3/h，输送管内径为53 mm，其出口位置高于水池水面以上20 m，能量损失为40 J/kg，试计算输送功率。设泵效为0.6，求泵的轴功率。 15. 某离心风机输送空气时，已测得其进口处真空度为104Pa，出口处表压为140Pa，空气流量为9000m3/h。空气温度为20，风机吸管内径为300mm，送出管内径为400mm，空气经过风机的机械能损失为40Pa，求风机的有效功率。 16. 原油用规格为114mm4mm钢管从贮油码头送到炼油厂，总管长为4000m（包括当量长度），根据油泵提供的出口压头，油输送过程中允许的压强降为3105 Pa，若油的相对密度为0.85，粘度为5.0mPas，管子的绝对粗糙度取0.3mm，试计算管路中油的流量（单位：m3/h）。 17. 用皮托管测定风道中热空气的流量，风道直径为910mm，空气温度为95，将皮托管插入风道中心，皮托管压差计读数为15mm（H2O）,测量点的空气静压为4000Pa，求风道中空气的流量。 18. 在内径为150mm的空气管道中安装一个孔径为75mm的标准孔板，孔板前空气的压强为0.13MPa，温度为25。当U形压差计的读数为150mm(H2O)时，试计算管道中空气的质量流量。 19. 现有一个型号为LZB-40的转子流量计，其流量刻度范围在2502500L/h，转子材质为不锈钢，其相对密度为7.9，若将此流量计用来测量相对密度为1.5的溶液时，其测量范围又为多少？第三章一、判断题（正确的划，错误的划并改正） 1. 为了防止气蚀现象发生，启动离心泵前必须向壳体内灌满液体。 2. 进行离心泵的流量调节时，改变离心泵出口管线上的阀门开度，实质是改变了泵的特性曲线。 3. 被输送的液体中混有部分腐蚀性气体，因而对离心泵叶片产生腐蚀作用的现象称为气蚀现象。 4. 离心泵的允许安装高度是指离心泵的安装位置距地面的垂直距离。二、填空题 1. 离心泵的主要部件有 、 和 。 2. 是离心泵直接对液体做功的部件，而 则是将动能转变为压力能的部件。 3. 离心泵的泵壳制成蜗牛状的作用是 。 4. 已知泵的型号为2B19，试填写下列内容：输送介质为 ；泵的扬程为 ；泵的吸入口直径为 。 5. 在相同流量下，离心泵的实际压头比理论压头 ，这是因为 存在。 6. 离心泵扬程的含义是 。离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是 时的流量和扬程。 7. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 ，压力表的读数 。 8. 当离心泵出口阀门开大时，流量 ，泵出口压力 。 9. 离心泵的主要性能参数包括 ， ， ， 等。 10. 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。 11. 调节离心泵工作点的方法主要有 ， ， 。 12. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。 13. 离心泵铭牌上的允许吸上真空高度是当大气压力= ，且被输送的液体为 时的数值。 14. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的扬程_、流量_、效率_、轴功率_。 15. 已知离心泵的允许吸上高度为2.5m，该泵最高可安装在吸入液面_处。 16. 在管路特性曲线不变的情况下，把单台离心泵并联上一台性能相同的泵，则并联后的排量_，扬程_。 17. 两台相同的泵串联后，与单台泵独立操作相比，每台泵的流量 ，压头 。（增大，减小，不变） 18. 离心通风机的全风压的单位是 ，其物理意义是 。 19. 往复压缩机的排气量（生产能力）是指 。 20. 选择压缩机时，首先应根据 选定压缩机的种类。结构形式确定后，再根据生产中所要求的 和 确定规格型号。 21. 离心泵铭牌上标明的流量是指_。 A. 效率最高时的流量 B. 泵的最大流量 C. 扬程最大时的流量 D. 最小扬程时的流量 22. 某泵在运行一年后发现有气缚现象，应_。 A. 停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度 C. 检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大 23. 已知离心泵的允许吸上高度为-2.5米，该泵可安装在_。 A. 吸入液面上方2米处 B. 吸入液面上方3米处 C. 吸入液面下方2米处 D. 吸入液面下方3米处 24. 在如图的管路中，离心泵于额定点下操作。当调节阀门使流量增加时，则泵前真空表读数 ，泵后压力表读数 ，泵的扬程 ，泵的轴功率 ，泵的效率 。 A. 升高; B. 降低; C. 不变; D. 不确定。 三、计算题 1. 测得某离心泵的牌水量为12m3/h，泵出口处压力表的读数为3.8at（表），泵入口处真空表的读数为200mmHg，轴功率为2.3kw，压力表和真空表的两测压点的垂直距离为0.4m,吸入管和排出管的内径分别为68mm和41mm，大气压强为760mmHg。试求此泵产生的压头及其效率。因两测压点距离很短，摩擦阻力可以忽略。 2. 内径为150mm，长200m的管路输送某液体，液体提升高度为20m，管路上的全部管件当量长度为60m，管路中的摩擦系数取0.03，上、下游液面上的压强均为大气压。试写出该管路特性方程式。 3. 某厂一离心泵每分钟排放1.2 m3的水，测得该泵出口管路上的表压强为38 mH2O，吸入管路上的真空度为2.86 mH2O。真空表测压截面与压强表测压截面间的垂直距离为0.41m，泵的进、出口管径相等，水在管中的摩擦阻力可以忽略。已知泵效率为74%，求该泵的轴功率。 4. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m3，粘度小于20cSt，在贮存条件下的饱和蒸汽压强为80 kPa。现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15 m3/h的流量送往表压为177 kPa的设备内。贮槽液面维持恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m。吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m及4m。试计算该泵是否适用。 若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？泵安装地区大气压按101.33 kPa计。 65Y-60B型油泵的主要性能参数如下： 流量扬程效率轴功率允许气蚀余量19.8 m3/h38 m55 %3.75 kw2.6 m 5. 温度为20的水从地下水池送到水塔，要求水流量为80m3/h，已知泵的安装高度为3m，泵入口至水塔液面高30m，泵吸入管长度为14m，压出管长度为78m，吸入管上装有底阀1个、90的弯头1个；压出管上装有闸阀、止逆阀各一个、90弯头6个，试选用合适的水泵。 6. 有一离心泵，在转速为1450 r/min下其特性参数如下表所示：流量，L/s02468101214压头，m1110.810.5109.28.47.46效率，%015304560655530 管路特性方程式为，其中流量为L/s，求： 该离心泵在此管路中提供的流量、压头和效率； 当用改变转速使工作点下的流量变为6L/s，泵的转速为多少？相应的其他工作参数为多少？ 7. 用一离心泵输送稀氨水，该泵的特性参数为流量m3/h，压头m，允许吸上真空度为6m。现根据氨水池到泵的距离及所用管径和流量，估计泵吸管流动阻力压头损失单位为2.5m(H2O)，试计算： 输送20水时，泵的允许安装高度为多少米？ 输送80稀氨水，泵的允许安装高度为多少米？（设稀氨水的蒸气压与水相同）。 8. 如图的输水系统。已知管内径为mm，在阀门全开时输送系统的m，摩擦系数可取，泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：，此处为泵的扬程m，为泵的流量m3/h。问：10m 如要求输送量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少？此泵能否完成任务？ 如要求输送量减至8 m3/h（通过关小阀门来达到），泵的轴功率减少百分之多少？ （设泵的效率变化忽略不计） 9. 一水泵的名牌上标有：流量39.6 m3/h，扬程15m，轴功率2.02kw，效率80%，配用电机容量2.8kw，转数2400转/分钟。今欲在以下使用是否可以？如果不可以采用什么措施才能满足要求？（要求计算结果说明） 输送密度为1800kg/m3的溶液，流量38m3/h，扬程15m； 输送密度为800kg/m3的油类，流量40m3/h，扬程30m。 10. 用离心泵在两敞口容器间输液，该水泵铭牌标有：流量39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kW，效率80%，配用2.8 kW 电机，转数1400r/min，今欲在以下情况使用是否可以？如不可以采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）。 输送比重为1.8的溶液，流量为38 m3/h，扬程30 m。 输送比重为0.8的油类，流量为40 m3/h，扬程30 m。 输送比重为0.9的清液，流量为38m3/h，扬程15 m。 11. 水库将水打入一水池。水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量为90m3/h，输水管内径均为156mm。在阀门全开时，输水管路的管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的离心泵在Q=65135 m3/h范围内属于高效区。在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线H=124.50.392Q表示，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h。泵的转速为2900 r/min，管子摩擦系数=0.025，水的密度=1000 kg/m3。求： 核算一下此泵能否满足要求？ 如泵的效率在90 m3/h时可取为68，求泵的轴功率。如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？ 如将泵的转速调为2600 r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90 m3/h，比第（2）问的情况节约能量百分之多少？第四章一、判断题（正确的划，错误的划并改正） 1. 传热面积相同、材料不同的三层平壁稳定热传导过程，其中导热系数132，各层的温度差为t1t2t3，则各层的热阻R1R2b1b2，热阻R1R2R3, 则三层的温度差为t1t2t3。 3. 导热系数及对流传热系数均为流体的物性参数。 4. 现有比重为0.3、0.5的两种玻璃棉用作保温材料。从利于保温考虑，最好选用比重为0.3的玻璃棉。 5. 水在管内作湍流流动。若使流速提高至原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的3倍。 6. 一般工程材料，其辐射能力愈大，则其吸收辐射的能力愈小。 7. 欲提高总传热系数K值，关键在于提高热阻较小一侧的。二、填空题 1. 单层圆筒壁热阻的表达式为_。 2. 平壁稳定传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化如图所示，则可判断各层导热系数的大小t1t2t3t4R33 R22 R11 顺序为_，以及每层热阻的大小顺序为_。 3. 在多层平壁稳定热传导中，通过各层的热通量 _。 4. 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应 _，主要原因是_。 5. 对流传热的特点是_。 6. 在对流传热过程中，总热阻是由_那一侧的对流传热所控制。当两个对流传热系数相差较大时，要提高总传热系数值，关键在于提高_。 7. 液体的沸腾曲线分成_、_、_区，工业锅炉的设计是依据_。 8. 627时钢的黑度为0.87，则此温度下对热辐射的反射率为_；吸收率为_；透过率为_；辐射能力为_。 9. 影响两固体表面间辐射传热量大小的主要因素有 _， _， _， _。 10. 黑体表面温度由40加热到347K，则辐射能力增加为原来的_倍。 11. 有一套管换热器，环隙有119.6蒸汽冷凝，管内空气从20被加热到50，管壁温度应接近 _ 。 12. 如图所示为间壁式换热器中冷热流体稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由_、_及_三个 12t1t3t2串联的传热环节组成，由图分析可知：_；控制热阻应在_侧，因此若强化该传热过程，应从_侧着手。 13. 在相同温度下，实际物体的吸收率与黑体的吸收率的关系为_。 A. B. C. D. 不一定 三、计算题 1. 壁炉系用厚225mm的耐火砖、厚120mm的绝热砖及厚225mm的建筑砖筑成。炉内壁温度为1200K，外壁温度为330K。若各种砖的热传导系数分别为1.4W/mK，0.2 W/mK和0.7W/mK，求单位面积的热损失及耐火砖与绝热砖交界处的温度。 2. 有一内径50mm的圆管，壁厚3mm，包以两层同心的绝热层，内层厚25mm，热传导系数为0.04W/mK；外层厚为40mm，热传导系数为0.06。若管内壁温度为550K，外表面温度为330K，问每米管长的热损失速率为多少？ 3. 有一外径150mm的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料的热传导系数之比，两层绝热层厚度相等皆为30mm。试问应把哪一种材料包在里层时，管壁热损失较小。设两种情况下两绝热层的总温度不变。 4. 苯通过一套管换热器的环隙，自20升至80，该换热器的内管规格为f19mm2.5mm，外管规格为f38mm3mm。苯的质量流量为1800kg/h。试求苯对内管壁的表面传热系数。 5. 饱和温度为100的水蒸汽在长为2.5m，外径为38mm的竖直圆管外冷凝。管外壁温度为92。试求每小时蒸汽冷凝量。又若将管子水平放置每小时蒸汽冷凝量又为多少。 6. 用热电偶测量管内空气温度，测得热电偶温度为420，热电偶的发射率为0.6，空气对热电偶的表面传热系数为35W/m2K，管内壁温度为300，试求空气温度。 7. 某一逆流操作的套管换热器。冷却水进口温度，出口温度；热流体进口温度，出口温度。改为并流操作，其他条件均不变，两流体的进出口温度分别为多少？ 8. 一列管换热器，管外用2.0105Pa的饱和水蒸汽加热空气，使空气温度从20加热到80，质量流量为2000kg/h。现因生产任务变化，如空气流量增加50%，进、出口温度仍维持不变，问在原换热器中采用什么方法可完成新的生产任务？ 9. 在一逆流换热器中，将1.25kg/s的苯用冷却水从350K冷却到300K，苯的平均比热取1.9 kJ/kgK。冷却水入口温度290K，出口温度320K。换热器中采用外径25mm，内径20mm的钢管。水走管程，水和苯的对流传热系数分别为0.85和1.7 kw/m2K，管壁导热系数为45 w/mK，水的比热为4.18 kJ/kgK。若忽略污垢热阻，试求所需管子总长。 10. 在一管壳式换热器中，要求用初温为30的原油来冷却重油，使重油从180冷却到120。重油的流量为10000 kg/h，比热为2177 J/kg；原油的流量为14000 kg/h，比热为1926 J/kg。若换热时的总传热系数Ko=116.3 w/m2，试问当原油和重油为并流操作时： 原油的出口温度为多少？ 所需换热器的换热面积为多少？ 11. 今欲设计一台管壳式换热器，将流量为每小时80吨、温度为25的水，用2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽加热到60。已知水一侧的对流传热系数为0.46 kw/m2，蒸汽一侧的对流传热系数为116 kw/m2。管子为壁厚仅1 mm的薄壁管。若忽略管壁及污垢热阻，问： 所需换热面积为多少m2? 单位时间的蒸汽耗量为多少kg/h? 2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽的温度为120，冷凝潜热为2205 kJ/kg,水的比热取4.18 kJ/kg。 12. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15和40，油的进、出口温度分别为140和95。现因生产任务要求油的出口温度降至80，设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1 m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 13. 在传热面积为10m2的管壳式换热器中，用工业水集中冷却车间内各离心泵的轴封冷却用水，工业水走管程，进口温度为20；轴封冷却水走壳程，进口温度为70，采用逆流操作方式。当工业水流量为1.0 kg/s时，测得工业水与轴封冷却水的出口温度分别为40与29；当工业水流量增加一倍时，测得轴封冷却水出口温度为24。假设管壁两侧刚经过清洗，试计算： 工业水流量变化前后的总传热系数； 管程和壳程的对流传热系数。 （传热管可看作薄壁管，水的比热可近似取为4.2 kJ/kg，管内流动已达湍流。） 14. 在壁温为38的房间内，有长6m，直径为12.5cm的水平管道，管壁温度为150，房间内的空气温度为20，若管道的黑度为0.7,试计算管道通过对流和辐射一共散失多少热量。已知管道与空气的对流传热系数为7.496 w/m2。 15. 某厂在单壳程双管程换热器中，用130的饱和水蒸汽将乙醇水溶液从25加热到80，列管换热器由90根252.5mm，长3m的钢管所构成，乙醇水溶液处理量为36000kg/h，并在管内流动。饱和水蒸汽在管间冷凝。已知钢的导热系数为45 W/m，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3，粘度为1.2cP（厘泊），比热为4.02kJ/kg,导热系数为0.42 W/m，水蒸汽的冷凝传热系数为10000 W/m2，在操作条件下，垢层热阻及热损失可忽略不计，试确定： 此换热器能否完成生产任务？ 当乙醇水溶液处理量增加20，在溶液进口温度和饱和水蒸汽温度不变的情况下，仍在原换热器中加热乙醇水溶液，则乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变）第五章一、填空 1. 在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热。若将壳程由单程改为双程，则传热温差_。 2. 在列管换热器中，拟用饱和蒸汽加热空气，则传热管的壁温接近_的温度；总传热系数接近_的对流传热系数；饱和蒸汽应流经_。 3. 将单程列管式换热器改为双程的作用是 _，但这将使 _ 减小， _ 增大。 4. 在一卧式加热器中，利用水蒸气冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 _程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 _。 5. 在设计列管式换热器中，设置折流挡板，以提高 _程流速，设置隔板以提高_程流速，以达到强化传热的目的。 6. 在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 _ ；易结垢的流体走管 _ ；高压流体走管 _ ；有腐蚀性流体走管 _ ；粘度大或流量小的流体走管_。二、计算题 1. 一列管换热器，由252mm的136根不锈钢管组成。平均比热为4.187kJ/kg的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15被加热到100。温度为110的饱和水蒸汽在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数为520w/m2，蒸汽对管壁的对流传热系数为1.16104w/ m2，不锈钢管的导热系数17 w/ m，忽略垢层热阻和热损失。试求： 管程为单程的列管长度（有效长度，下同）； 管程为四程时的列管长度（总管数不变，仍为136根）。 2. 某厂用两台结构完全相同的单程列管换热器（由44根252.5mm、长2m的管子构成），按并联方式预热某种料液。122饱和蒸汽在两换热器列管外冷凝，料液以等流量在两换热器管内流过。料液的比热为4.01 kJ/kg，密度为1000 kg/m3，当料液总流量为1.5610-3m3/s时（料液在管内呈湍流流动），料液由22被加热到102，若蒸汽冷凝给热膜系数为8 kW/m2，管壁及污垢热阻均可忽略不计。试问： 管内料液对流给热膜系数为多少？ 料液总流量与加热条件不变，将两台换热器由并联改为串联使用，料液能否由22加热到112? 两台换热器由并联改为串联后，在料液总流量不变情况下，流经列管的压力降将增加多少倍?（湍流时可按考虑） 3. 拟在单程逆流列管换热器中用35的冷水将流量为1kg/s、温度为150的热油冷却至65，油走管内，水走壳程，水的出口温度为75。管子的规格为252.5mm。已知油与水均处于湍流，并知此条件下对流传热系数分别为：水2000W/(m2)，油1000 W/(m2)。油的平均比热为4kJ/(kg )。若换热器传热面积为13 m2（以管外表面为基准），热损失、垢层及管壁热阻均可不计，试求： 该换热器是否可用？ 若油的流量增至1.2kg/s，其它条件均不变，仅将单程改为双程，并知双程时温度校正系数为0.86，该换热器能否用？ 4. 拟设计由252mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/(kg)的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15加热到100。温度为110的饱和水蒸汽在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数W/(m2)，蒸汽冷凝时的对流传热系数W/(m2)，不锈钢的导热系数W/(m)，忽略污垢热阻和热损失。试求： 管程为单程时的列管有效长度。 管程为4程时的列管有效长度。（总管数不变，仍为136根，温差校正系数） 5. 比定压热容为2.0kJ/kgK的油流进一列管式换热器，从300K加热到325K，金属换热管的内径为10mm。水在管外流动，其入口温度为372K，出口温度为361K。从水到油的总传热系数基于管内面积计算时可设为230W/m2K不变，每根管内油的质量流量为75g/s。 油在换热器内作两程流动，水则按单程沿管外流过，试计算所需的管长。 6. 用两个相同结构的换热器按并联方式加热某物料。换热器的管束由32根长3m的252.5mm钢管组成。壳程为120的饱和蒸汽。料液总流量为20m3/h，按相同流量分配在两个换热器管程中作湍流流动，由25加热到80。蒸汽冷凝对流表面传热系数为8kW/m2K，管壁及污垢热阻可不计，热损失也可不计。料液比定压热容为4.1kJ/kgK，密度为1000kg/m3。试求： 管壁对料液的对流表面传热系数； 料液总流量不变，将两换热器串联，料液加热程度有何变化？ 此时蒸汽的用量有无变化？若有变化，为原来用量的多少倍？ （将两种情况下蒸汽一侧的对流表面传热系数和料液的物性视为不变）第六章 一、判断题（正确的划，错误的划并改正） 1. 球形颗粒的自由沉降过程为匀加速运动。 2. 在非均匀物系重力沉降分离过程中，颗粒开始沉降时的速度谓沉降速度。 3. 颗粒在旋风分离器内沿径向沉降的过程中，其沉降速度为常数。 4. 过滤速度是单位过滤面积上的过滤速率。 5. 恒压过滤是最常见的过滤方式。连续过滤机上进行的过滤都是恒压过滤，其特点是随着过滤的进行，过滤速率逐渐变小。二、填空题 1. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20升到50，则其沉降速度将_。 2. 颗粒群筛分组成中用到的“目”是指：_；目数越多，则粒径越_。 3. 颗粒的粒度分布愈不均匀，所形成床层的空隙率越_。在器壁附近床层空隙率较_，床层中心处空隙率较_。 4. 降尘室的生产能力只与降尘室的_和_有关，而与_无关。 5. 含尘气体通过长为4m、宽为3m、高为1m的除尘室。已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为_m3/s。 6. 含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子（沉降在斯托克斯区），正常情况下能100%除去50m的粒子，现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为_m。 7. 降尘室是用来分离_的设备，如内设隔板形成多层降尘室，其优点在于_。 8. 对于一定的非均相体系，当例子的密度大于介质密度时利用重力沉降法或离心沉降法进行分离，其沉降速度的差别在于：_。 9. 旋风分离器的分离总效率是指_。 10. 在讨论旋风分离器性能时，临界直径这一术语是指_。 11. 旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越_；而离心分离机随着转鼓直径的增大其