中国石油大学（北京）题库《化工原理i》计算题

1（20分）如图所示，油在光滑管中以U2M/S的速度流动，油的密度920KG/M3，管长L3M，直径D50MM，水银压差计测得R150MM。试求（1）油在管中的流动形态；（2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化层流64/RE；湍流03164/RE025。解12ABRCD（1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面FHUPGZUPGZ21HF2121PDPDPCP2（Z2ZA）GR0GPDP1（Z1Z2）G（Z2ZB）GRGP1P2R（0）G（Z1Z2）GR（0）GP1P2（Z1Z2）G（J/KG）0328190365HF设管中为湍流250E314032R6250UDLUDLHFRE12241052000（湍流）741832140RE5油在管中为湍流流动（8分）（2）5104EDU（CP）（4分）7516015671024954SPA（3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面FHUPGZUPGZ11221212DLHFHFHF|Z2Z1|Z1Z2|P2P1|P1P2|即压差计读数R不变，但左边低右边高。（8分）2（20分）如图所示，已知D100MM，D50MM，H150MM，气12KG/M3。当U形管读数R25MM时，将水从水池中吸入水平管中，问此时气体流量V为多少M3/S（阻力可忽略）。PAR1HGD气体20DPA2H1水解以0截面为基准，列截面1和截面2之间的柏努利方程GUPG221P1HGRG1360000259813335PAP2H水G01510009811472PA214UDD12122450UUDDGPGPGU622121121215PUM/S12315473211/65/804033212HMSUDV3（16分）如图示循环管路，离心泵的安装高度HG3M，泵特性曲线可近似表示为H23143105Q2，式中Q以M3/S表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10M，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120M，管内径均为50MM，假设摩擦系数002，水温20。试求（1）管路内的循环水量为多少（2）泵进、出口压强各为多少（1）列管路进出口间柏努利方程FEHGUPZHGUPZ22211Z1Z2U1U2P1P2GDVLGDLFE42225258193018VLHEHE688105V2H23143105Q2HHEVQ23143105V2688105V2V526103M3/S189M3/H（8分）（2）列进水液面与泵入口处之间柏努利方程GUDLGPUHGPA2211（M/S）6805432321DVHG2111UDLGHPA（PA）（真空度）47386102680589031A列进水液面与泵出口处之间柏努利方程GUDLGPHUDLGPUHGPGEA212212112LGEAU2U1268M/SHE688105V2688105526103219（M）（PA）522103968051819039AP（表压）（4分）4（40分）如图所示，用清水泵将池A中水打到高位槽B中，泵的特性曲线可用H250004Q2表达，式中Q的单位为M3/H，吸入管路的阻力损失为4M水柱，泵出口处装有压力表，泵的阻力损失可忽略。管路为5735MM钢管。管路C处装有一个调节阀，调节阀在某一开度时的阻力系数60，两U形管压差计读数R1800MM，R2700MM，指示液为CCL4（密度01600KG/M3），连通管指示液面上充满水，水的密度1000KG/M3，求（1）管路中水的流量为多少（单台泵）（2）泵出口处压力表读数为多少（单台泵）（3）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程；（4）若并联后管路特性曲线方程L1350006Q2，求并联后输水量为多少M3/HBCHP2MR1R2ARCCL4解（1）2UP由静力学基本方程PAPBPCPDPEPFPAPBP1（HR1）GPCPDPB0R1GP1（HR1）G0R1GPEPFPD（R1R）GP1（HR1）G0R1G（R1R）GPFP2（HR1RR2）G0R2GP1（HR1）G0R1G（R1R）GP2（HR1RR2）G0R2GPP1P2R20GR2GR10GR1G（R1R2）（0）G（0807）（16001000）9807882103（PA）U171（M/S）942106832PU（M3/H）1607542DQ（2）列池面与泵出口压力表截面的柏努利方程FEHGUPZHGUPZ21211P10（表）U10FEGZG222HEH250004Q225000412112244（M）（M）51849742GPP21825G182510009811789103（PA）（表）（3）H并HQ并2Q代入H250004Q2并Q1241050425并并并21并并H（4）L1350006Q22015并并QH并联后泵的工作点LH并QQ并2201506513并并Q并405（M3/H）5（15分）某液体由一敞口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12M，流体经换热器的压力损失为03KGF/CM2，精馏塔压强为1KGF/CM2（表），排出管路为1144MM的钢管，管长为120M（包括局部阻力的当量长度），流速为15M/S，液体比重为096，摩擦系数为003，其它物性参数均与水极为接近。泵吸入管路压力损失为1M，吸入管径为1144MM。试通过计算，选择下列较合适的离心泵。（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米注当地大气压为736MMHG。型号QM3/HHMHSM2B19221666603B57A5037564644B9190916862换热器精馏塔12MHG（1）列贮槽液面与塔进口间的柏努利方程20,22200FHGUPZHGUPZU00Z00P00表P21KGF/CM20981105PA（表）960KG/M3HF,02HF吸入管路HF换热器HF排出管路M89312506132GUDLHF排出管路M0589960120,F20,22FHGUPZM531895819601HM3/H6470422UDQ选择3B57A型水泵。（9分）（2）M48610316310GPHASSM3758924210,FSGU最大垂直距离不能超过5373M。（6分）6（18分）在如图所示的管路系统中，有一直径为3825MM、长为30M的水平直管段AB，在其中装有孔径为164MM的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为063，流体流经孔板流量计的永久压降为6104PA，AB段摩擦系数为0022，试计算（1）流体流经AB段的压强差；（2）若泵的轴功率为800W，效率为62，求AB段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知操作条件下所输送液体的密度为870KG/M3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600KG/M3。孔板流量计ABR06M解（1）GRDCGRACV0200042（M3/H）28568701913620164360V（M/S）485422DU列A、B间柏努利方程FBBAHPUGZPGZ22ZAZBUAUBFA（J/KG）7108620430216244DLHF（PA）（12分）97870BAP（2）有效功NEN800062496WAB段所消耗的功率NFVHF62858701107/36001681W（6分）93104968EF7（18分）在如图所示的管路系统中，用离心泵将40的油品（800KG/M3）由容器A送至罐B，全部管线的直径均为5735MM，在其中装有孔径为20MM的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为063，今测得孔板流量计读数R为06M，指示液为汞。泵前后压力表读数分别为08AT和48AT（两压力表间的垂直距离很小，可忽略）。容器A液面上方压强为064AT（表），罐B则与大气相通。在操作过程中，A、B液面及其上方的压强均保持不变，油品在管内的流动处于阻力平方区，摩擦系数为003。试求（1）泵在该流量下的有效扬程（M）；（2）自A至B全部管线的总当量长度（包括局部阻力的当量长度）。解（1）M（4分）5081904412GPH（2）列A和B两截面的柏努利方程FBBHGPUZGPUZ2UAUB0PB0（表）GRDCRCV02042（M3/H）798811360413602BA孔板流量计3MR25M12（M/S）3816051437922DVUBABAFZGPHM362581906454FM（14分）183522UGDLF8（20分）用离心泵将密闭储槽中20的水（密度为1000KG/M3）通过内径为100MM的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10M，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600MMHG（真），泵进口处真空表P2读数为294MMHG（真）。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径D070MM，流量系数C007，U形管水银压差计读数R170MM。已知管路总能量损失为44J/KG，试求（1）出口管路中水的流速；（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少（已知P2与P3相距01M）解（1）VC0A0（P/）05PRG0017981（136001000）21104V0707850072（221104/1000）0500174M3/SUV/0785D200174/（0785012）222M/S（8分）（2）选低位水池的水面为基准面，列11和44两截面的柏努利方程Z1P1/GU12/2GHZ4P4/GU42/2GHFU1U40Z10P4/G0HZ4HFP1/G1044/98106136227（MH2O）再选泵入口管所在截面为基准面，列22和33两截面的柏努利方程Z2P2/GU22/2GHZ3P3/GU32/2GP3/GHH0U22/2GU32/2GP2/GU3U4P3/GHH0P2/G227010294136186（M）P31000981186182105PA（表）（12分）9（32分）如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100MM的钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15M处安有一个指示液为汞的U形管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20M。（1）当闸阀关闭时测得R600MM，H1500MM；当闸阀部分开启时，测得R400MM，H1400MM，管路摩擦系数取002，入口处局部阻力系数取05，问每小时从管中流出水量为多少M3（2）当阀全开时（取闸阀全开LE/D15，0018），测压点B处的压力为多少PA（表压）。AA15MB20MCBCHROO解（1）当闸阀全关时，由静力学关系（ZAH）GR0G得水槽液位高度ZAR0/H0613600/100015666M列AA与BB截面间柏努利方程ABFHGUPZ,2PBHGR0GHRP0（M）41364GGUDLGUPZBBA226204654015BBM/S3854926BUM3/H（18分）59601022DV（2）当阀全开时，列AA与CC截面间柏努利方程GUDLHGUZCEFCA2,260785108350182M/S247926CU列AA与BB截面间柏努利方程ABFHGPZ,2UBUCGUDLBA2181920451086LZGPBABMPB32100098131392104（PA）（表）（14分）23B10（28分）用一离心泵将密度为1000KG/M3的溶液从池A抽出，经一主管后分成两个支管。支管1去罐C，支管2去容器D。已知罐C的真空度为3678MMHG，容器D的表压为001962MPA，两容器之间液面差为7M。泵的特性曲线为H35144Q2（HM，QM3/MIN）。两支管的数据如下表支管1支管2支管总长（包括当量长度），（M）429100管内径（MM）50100摩擦系数00210018现将一U形管压差计（内装四氯化碳，密度为1603KG/M3）接到支管1上长4M的直管段的两端，其读数为0142M，试求（1）两支管的流量比V2/V1；（2）泵的有效功率（KW）。C4M7MDR支管1CCL4BA支管2解（1）在U形管上取两等压面A，BPAPCRCCL4G（ZACR）GPBPDZBDGPAPBPCRCCL4G（ZACR）GPDZBDGPDPCZBDZACGRCCL4GPDPCGLRCCL4G列D与C间的柏努利方程FCHUPGZUPGZ2211GLPGZDLHCDCDCDF1GRULCL421LRUCL1214U11M/S05891063EBECHF1EDHF22212FDFHPGZHUPGZ212UDLDLHCDCF03126950421096238678192ULU21M/S03218分450221122DAUVBACD（2）1212122144UDUDV（M3/S）058875M3/MIN0985054VH35144Q235144058875230MNEGHV100098130000981252888KW10分11（20分）如图所示，管路由5735MM钢PA管组成，管长18M，有标准直角弯头两个（075），闸门阀一个（017），直管阻力系数为0029，高位槽内水面距管路出口的垂直距离H为9M。试求（1）管路出口流速及流量；（2）若在管路出口装一直径为25MM的喷嘴，喷嘴的局部阻力系数为05，管路出口流速和流量为多少（3）改变喷嘴尺寸，可能获得的最大喷出速度为多少（设喷嘴05不变）（4）若将流体视为理想流体，安装喷嘴前后流量各为多少（1）列11与22截面间柏努利方程222UDLUHUGHF21DLLGU2A05B075C017D075ABCD217SMU/631720582912管内流量HMSUDV3324521074（2）D20025M列11与22截面间柏努利方程222UDLUGHE24422DU1242DLUGHESMLUE/785021708295019824422HSUDV33214743在管路出口安装喷嘴后，使出口流通面积减小，局部阻力增加，使流量减小。但流量的减小又使沿程阻力大大减少，甚至减少量远远超过喷嘴产生的局部阻力损失。因此，就整个管路而言，阻力损失不是增加了，而是减小了。喷嘴出口流速增加，其原因就是阻力损失减小，有更多的位能转变为动能。（3）当喷嘴直径足够小时，管内流量变得很小，以至于可以忽略沿程阻力损失，这时喷嘴的流速为最大。SMGHUE/8510921MAX（4）若流体为理想流体，则不存在阻力损失，安装喷嘴前后流速均为SG/2938922流量变化为502DUVHMD32891305413V02593892347（M3/H）12（20分）如图所示的输水系统，输水量为36M3/H，输水管路均为802MM的钢管。已知吸入管路的阻力损失为2J/KG，排出管路的压头损失为05MH2O，排出管路上压力表的读数为25KGF/CM2，试求水泵的升扬高度；（2）水泵的轴功率（KW），设泵的效率70；（3）吸入管路上U形管压差计的读数R（MM）。设指示剂上液面至连接点距离H为068M。（4）若泵的允许吸上真空高度HS65M，水温为20，校核此系统的安装高度是否合适若水温升高至60，此系统的安装高度是否合适60水的饱和蒸汽压为1494MMHG。注当地大气压为98104PA，水1000KG/M3。压力表5M48MHRHG列水池与泵出口间的柏努利方程12125FHGUPHM45308928904列两水池间的柏努利方程21FFHZHMFF752908453（2）KWGQN6476190（3）列水池与泵进口间的柏努利方程12184FAHUPG121FAPAPA5108289401PAP1HGHGRGMGHRH36081936051（4）240GPVAS1763058910356420,SH38479130562489140,S20时MHGUHFS7512162H48MHE此泵可用（6分）（2）（KW）1832360891290GQN用阀门调节所损失的功率（KW）（6分）1093608814290GHQNE损（3）NQ52HHH2412609则泵的特性曲线为1244H124503921115QH1000351QH1000351906841M（KW）6724360819490GHQN节约能量为32182467751（KW）比第（2）问节约能量751/3218233（6分）17（17分）某一型号离心泵，用20清水为介质测量其单台泵特性曲线可近似表示为H5011106Q2（式中Q的单位为M3/S）。测量时，当流量Q为20M3/H时，用功率表测得电机所消耗的功率为15KW，电动机的效率为93。泵由电动机通过联轴器直接带动，传动效率为96。试求此时的轴功率N和效率。若用两台此型号的离心泵从水池向密闭容器供水，适当关闭或开启阀门，两泵即可串联又可并联工作。如图所示，已知水池和容器内液面间的高度差为10M，容器内压强为981KPA（表压），管路总长为20M（包括各种管件的当量长度，但不包括阀门A），管径为50MM。假设管内流动已进入阻力平方区，其阻力系数0025，若两支路皆很短，其阻力损失可以忽略。当地大气压PA1013105PA。试求当阀门A的阻力系数为A100时，哪一种组合方式的输送能力大解（1）Q20M3/H556103M3/SH5011106Q25011106556210616（M）有效功率NEQHG5561031610009810873（KW）电机功率150931395（KW）轴功率N1395096134（KW）效率1650341870E（2）列水池与容器内两液面间的柏努利方程224QGDLGPZUDLGPZHAA管24230513892105081901管642QH管两泵并联时流量加倍，压头不变。Q并2Q，H并H，所以合成特性曲线为25262610754105105并并并并QHH并H管201456106Q并250275105Q并2Q并416103（M3/S）150（M3/H）两泵串联时流量不变，压头加倍。Q串Q，H串2H，所以合成特性曲线为261052串串H串2（5011106Q串2）10022106Q串2H串H管201456106Q串210022106Q串2Q串468103（M3/S）168（M3/H）显然，Q串Q并，所以串联组合可获得较大的流量。18（18分）一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14MM的文氏管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400KG/M3）抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为573MM，自A至文氏管喉部M处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为20M，摩擦系数可取0025。当水流量为8M3/H时，试计算文氏管喉部M处的真空度为多少MMHG；判断槽B中的浓碱液能否被抽吸入文氏管内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小于与哪些因素有关主管道UVS/A8/3600/078500512109M/S文氏管喉部M处U2VS/A28/3600/078500142144M/S在高位槽水面与M处截面间列柏努利方程得P2/GZ1Z2U22/2GL/DU2/2G81442/2G0025（20/0051）（1092/2G）316MH2O232MMHG（真空度）H碱碱H水水H水151400/100021MH2OHE当D/DQ0时，泵效率最大。D/DQ2542Q0Q25/420595MAX25Q21Q225059521059520744Q及与最高效率处相差不远泵可适用。此时阀所消耗的功率增加为（W）721725036891491占泵所耗功率的百分数为9124（18分）某离心泵工作转速为N2900R/MIN，其特性曲线可用H30001Q2（M）表示。当泵的出口阀全开时，管路系统的特性曲线可用L10004Q2（M）表示。上述式中Q的单位均为M3/H。若泵的效率为06，水的密度1000KG/M3，求（1）泵的最大输水量为多少（2）当所需供水量为最大输水量的75时（A）采用出口阀节流调节，节流损失的压头增加量为多少（B）采用变速调节，泵的转速应为多少解（1）泵的特性曲线与管路特性曲线交点处所对应的流量为该泵在系统中所提供的最大流量。30001Q210004Q2QMAX20M3/H此时泵的压头H3000120226（M）（2）当所需供水量为最大输水量的75时Q0752015（M3/H）（A）H30001Q2300011522775（M）L10004Q21000415219（M）节流损失的压头增加量HHL277519875（M）（B）根据比例定律Q/QN/N，H/H（N/N）2HH（N/N）2，QQ（N/N）泵的特性曲线为H（N/N）230001Q2（N/N）2即H30（N/N）2001Q2新的工作点为30（N/N）2001Q210004Q2当Q15M3/H时，（N/N）08416N0841629002440（R/MIN）25（15分）如图所示，由敞口高位槽A将1000KG/M3的水通过1084MM的钢管供给用户（用户处通大气）。用阀门D控制流量，在管路B处接一指示液为水银（HG13600KG/M3）的U形管压强计；在阀门D的两侧接指示液为四氯化碳（CCL41630KG/M3）的U形管压差计。高位槽至B截面管线全长为75M（包括全部直管及管件的当量长度）。由B截面到用户管路出口端为40M（包括除阀门D以外的全部直管及管件当量长度）。（1）当阀门D关闭时测得R1600MM，H1500MM；当阀门D部分开启时测得R1400MM，管路摩擦系数取003，计算阀门在此开度下给用户的供水量（M3/H）。（2）当阀门全开时，R2300MM，摩擦系数不变，计算阀D全开时的局部阻力系数及测点B的表压（MPA）。AAZAR1H阀门D用户BR226（21分）如图所示，油在光滑管中以U2M/S的速度流动，油的密度920KG/M3，管长L3M，直径D50MM，水银压差计测得R150MM。试求（1）油在管中的流动形态；（2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化层流64/RE；湍流03164/RE025。ABRCD解27（15分）在如图所示的管路中装有一球心阀和一压力表，管路出口距高位槽液面的垂直距离为10M，压力表轴心距管中心的垂直距离为05M，假定压力表接管内充满液体。试求调节阀门开度，使出口流速为1M/S，此时压力表M的读数为7848104PA（表压），则阻力损失HF,AC,HF,AB和HF,BC各为多少若将阀门开大，使流量加倍，则HF,AC,HF,AB和HF,BC各为多少此时压力表读数为多少（设阀门开大前后，沿程阻力系数不变）。PA11A10M05MM2B2C解（1）列截面11和截面22之间的柏努利方程（以管出口高度为基准）ACFHUPGZUPGZ,21P1P20（表）U10（J/KG）69721089221,UGHZGHACF列截面11和截面BB之间的柏努利方程ABFBHUPGZUPGZ,221PBPMGH7848104100098105834104（PA）（J/KG）211034892,UGHHBACF列截面BB和截面22之间的柏努利方程BCFHUPGZUPGZ,22（J/KG）483102,HBCFORHF,BCHF,ACHF,AB976142834（J/KG）（6分）（2）阀门开大，流量加大，U2U2M/S（J/KG）19210891,UGHZGHACF2,UDLBAF,UDLHABF不变412,UABFHF,AB4HF,AB4142568（J/KG）HF,BCHF,ACHF,AB961568393（J/KG）（PA）（表）42,109310PHPBCFB压力表读数PMPBGH393104100098105344104（PA）（9分）28（10分）精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如图所示。已知管路系统的管径为222MM，管路总长为25M（包括所有局部阻力的当量长度）。操作条件下液体的密度为1000KG/M3，粘度为25CP。冷凝器壳方各处压强近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算层流时，64/RE；湍流时，03164/RE025。气体冷凝器430MMA气体13600KG/M36M冷水B精馏塔450MM13600KG/M3解列截面A和截面B之间的柏努利方程（以B截面为基准）AFBHUPGZUPGZ,22ZA6MZB0UAUBUPAR1（0气）G043136009815737104PAPBR2（0气）G045136009816004104PA设流动为层流UDLUHABF736110825323,PGZABF94769,U091M/S校核RE10475196RE3I1408PRPC8PR023IIIUDW/M279364156723514080IOISIODRK1W/M276513054026579364OM2（10分）713MOTKQA（3）80UI808028028051SUIIII9367150812956（W/M2）W/M2389160540561294OKMOPTAKTCMQ1OPCTTT12212LN3764086405739L22POTT1456（10分）4712TT45、（18分）现有一套测定对流传热膜系数的装置（如图），拟测空气在管内作强制湍流时的对流传热膜系数，该装置的管子外壁绕有电阻丝，以加热管壁，热电偶丝外面包有保温层。问在实验中需要测定哪些参数在图中标出欲测参数的测试位置，并注明所采用的测试仪表；写出通过实验计算传热膜系数的计算步骤。46在套管换热器中，用冷水冷凝苯蒸汽。冷水在管内作湍流流动。欲通过实验方法测定苯蒸汽在管外冷凝时的传热膜系数及水在管内的对流传热膜系数，设苯的凝液在蒸汽的饱和温度下排出。试问需要哪些测定仪器需要测定哪些数据写出求得苯、水的步骤，并注明计算式中各符号的意义及单位。其中苯为苯蒸汽冷凝传热膜系数；水为管壁向水的对流传热膜系数。47用120的饱和水蒸汽将流量为36M3/H的某稀溶液在双管程列管换热器中从80加热至95。若每程有直径2525MM的管子30根，且以管外表面积为基准的传热系数K2800W/M2。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求换热器所需的管长；当操作一年后，由于污垢积累，溶液侧的污垢系数为000009M2/W，若维持溶液的原流量及进口温度，其出口温度为多少又若必须保证溶液原出口温度，可以采取什么措施注溶液的密度及比热与水近似1000KG/M3，CP42KJ/KG。48流量为017M3/S的某油品用单程列管式换热器进行预热，所用的换热器具有80根长度为6M的3210MM的钢管，管外用饱和蒸汽加热，可将油品预热至指定温度。现欲提高油品的预热温度，将加热管数增至400根（管子规格同上），管长及其它条件不变。问出口油温能否提高已知油品在进、出口平均温度下的有关物性参数为800KG/M3，72103PAS，CP18103J/KGK，012W/MK。（层流时）1403030PRRE861WLDD（湍流时）140308R023保温层钢管空气加热电阻丝解在原换热器内（M/S）380143722NDVU0RE3因流动为湍流，所以管内给热系数可用下式计算140308PRE023WID在新换热器内（M/S）6043017422NVU86ERD流动状态为层流，所以管内给热系数为1403030PRE861WILDD620330803I以外表面为基准，新旧换热器换热面积之比为580400NLDA（IT2112（3）由于流经路程增加一倍，管内流速为原来的两倍，P2/P1（2/1）L2/L1U22/U12（RE1/RE2）025L2/L1U2/U12（1/2）02522267350有一单程列管式换热器，装有2525MM钢管300根，管长为2M。要求将质量流量为7600KG/H的常压空气于管程由20加热到80，选用108饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝传热系数为1104W/M2K，管壁及两侧污垢的热阻均可忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为CP1005KJ/KGK，283102W/MK,，196105PS。试求（1）空气在管内的对流给热系数2求换热器的总传热系数（以管子外表面积为基准）3通过计算说明该换热器能否满足需要4计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。（湍流时0023/DRE08PR04；层流时186/D（REPRD/L）1/3）解（1）ISISISIEDNMNDAMDUR421109014309667445E管内空气呈湍流流动690183290525PRCP06Q需能满足换热要求（4）由牛顿冷却定律IIOOATT管壁热阻可忽略TWTW（）TW61074169085OWA管壁温度接近外侧蒸气温度（或大的一侧流体的温度）51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2525MM，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45W/M，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880KG/M3，粘度为12CP（厘泊），比热为402KJ/KG,导热系数为042W/M，水蒸汽的冷凝传热系数为10000W/M2，在操作条件下，垢层热阻及热损失可忽略不计，试确定（1）此换热器能否完成生产任务（2）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）解（1）Q需M2CP2（T2T1）Q需36000/36004021000（8025）2211（KW）Q供KOAOTMSVUSITINND242MVS（M/S）804901336/422TIINDM（湍流）443117584IEUR07Q需此换热器能完成生产任务（2）原处理量时，RE104现处理量增加20，RE10408003PIIICUD80802802801MUIII12082318926830W/（M2）OMWIOODK1W/（M2）31590524026835O2112LNTTTAKTCMOP7014360/259LN321POTTTT12TT2021TT277552有一单壳程单管程列管换热器，管外用120饱和蒸汽加热，干空气以12M/S的流速在管内流过，管子规格为3825MM，总管数为200根。已知空气进口温度为26，要求空气出口温度为86，管壁和污垢热阻可以忽略，试求（1）该换热器的管长应为多少（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而管径增大为542MM，总管数减少20，此时的出口温度为多少（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失）。定性温度下空气的物性数据如下CP1005KJ/KGK,107KG/M3,00199CP,00287W/MK,PR0697。（1）空气流量（KG/S）2071304242UDNMSQMSCPT2T122100586261327KJ/S湍流431859097UDRIEW/M2K350697032023484480REIP忽略蒸汽冷凝、管壁和污垢的热阻KII586120LNLN212TTTTM（M2）745930MIITKQA（M）162031427IDNAL（2）原管截面（M2）7现管截面（M2）314054现管内流速U0171/031412654M/S437810956UDRIEW/M2K5869701522023484480REIIPAI160314005216543M2KII21212LNTTTAKTCMIPS32054806LNTT273353某套管换热器中，用温度为20，流量为13200KG/H的冷却水，冷却进口温度为100的醋酸，两流体逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45，醋酸出口温度为40。运转一段时间后，冷热流体流量不变，进口温度不变，而冷却水的出口温度降至38，试求总传热系数下降的百分率。冷热流体的比热可视为常数，热损失可以忽略不计。已知M213200KG/HT120T245T1100T240T238求K解352041LN5MT由QM2CP2T2T1M1CP1T1T256121TTCP过一段时间后由热平衡方程QM2CP2T2T1M1CP1T1T2112PTT42203811PCMT100T21824解得T256834862LN085631LNMT由QM2CP2T2T1KATMQM2CP2T2T1KATM72045312TTK87070MT847105211KK54柴油与原油在由A、B两套管组成的换热系统中进行热量交换，流程如图，原油在两套管中等量分配。已知原油及柴油的进出口温度分别为T140，T2100，T1170，T250，且两流体均不发生相变化，两流体的比热为恒量。若A、B两台换热器传热面积及传热系数相等，且热损失可忽略不计。1试比较两台换热器的传热单元数NTU及传热效率的大小；2试求出口温度TA、TB、T及两换热器传热能力之比QA/QB。柴油M1CP1T1ATA原油M2CP2T2TT1TBBT2解（1）501742121TTCMRPTOLM1CP1Q以上措施可行。57在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液。苯在542MM的钢管内流动。196KPA的饱和水蒸汽在环隙冷凝。已测出苯的进口温度为30，出口温度为60，流量为4000KG/H，苯和水蒸汽的对流传热系数分别为500W/（M2K）和104W/（M2K），管内壁的污垢热阻为00004M2K/W，忽略热损失、管壁及管外污垢热阻。试求（1）饱和水蒸汽的消耗量；（2）套管的长度；（3）内管壁外侧的平均温度；（4）现由于某种原因，蒸汽压力减至137KPA，假定苯的流量、进口温度、物性和蒸汽的对流传热系数不变，求苯液的出口温度。注（1）操作条件下苯的比热为19KJ/（KGK）。（2）196KPA时的蒸汽温度为120，汽化潜热为2204KJ/KG；137KPA时的蒸汽温度为109。解（1）121TCMRQP（KG/S）10332K