工程原理计算题

1、45、从传热角度来看，工业锅炉与工业冷凝器的设计是依据（ ）现象来考虑的。核状沸腾及膜状冷凝；膜状沸腾及膜状冷凝；核状沸腾及滴状冷凝；膜状沸腾及滴状冷凝46、换热器中任一截面上的对流传热速率=系数×推动力，其中推动力是指（ ）。两流体温度差（T-t）；冷流体进出口温度差（t2-t1）；热流体进出口温度差（T1-T2）；液体温度和管壁温度差（T-Tw）或（tw-t）47、在通常操作条件下的同类换热器中，空气的对流传热系数为1，水的对流传热系数为2，蒸汽冷凝的对流传热系数为3，则（ ）。123 231 321 21348、一套管式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于流体入口温度下降，在流

2、量不变的情况下，为仍然达到原来的出口温度（不可提高压强），采取简便有效的措施为（ ）。管内加麻花铁； 提高壳程数；减少壳程数； 换封头49、对管壳式换热器，当管束和壳体温差超过（ ）时，应采取适当的温差补偿措施。60； 50； 40； 30三：计算341用一复式U形压差计测量水流过管路中A、B两点的压力差。指示液为汞，两U形管之间充满水，已知h1=1.2m，h2=0.4m，h4=1.4m，h3=0.25m，试计算A、B两点的压力差。2根据附图所示的双液体U管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m3和998 kg/

3、m3，压差计的读数R300mm。两扩大室的内径D为60mm，U管的内径d为6mm。h11h3某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为45×2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管内的流速）。试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。4附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70，

4、则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？ 5如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，试计算泵所需的有效功率。 6如附图所示，密度为800 kg/m3、粘度为1.5 mPa·s 的液体，由敞口高位槽经114×4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管

5、壁的相对粗糙度0.002，试计算两槽液面的垂直距离。 7、试计算直径为30m的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m3），在20水中和20常压空气中的自由沉降速度。8、用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m和45m。泵吸入管与排出管分别为内径205mm和内径180mm的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm，水的密度1000 kg/m3，粘度1.0×10-3 Pa.s，泵的效率为65%，圆管内

6、湍流摩擦系数用下式计算：                                   试求：（1）吸入管和排出管内流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？（2）泵吸入口处A点的真空表读数？（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？9、离心泵吸

7、入管直径为d1=80mm，长L1=6m，阻力系数为1=0.02，压出管直径为d2=60mm，长L2=13m，阻力系数为2=0.03。吸入管和压出管上各有一个弯头，局部阻力系数B=F=0.75，压出管E处装有阀门，局部阻力系数为E=6.4，管路两端水面高度差H=10m，泵出口高出水面2m，管内流量12×10-3m3/s。求：（1）每kg流体需从离心泵获得的机械能；（2）泵前后C、D的压强及泵处的阻力损失；（3）如果是高位槽中的水沿同样的管路向下流动，管内流量不变，是否需要安装离心泵？         

8、60;                        10、贮槽内水位维持恒定,槽的底部与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀。举例入口端15m处装有以汞为指示剂的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气，压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长为20m。U管汞面上有一小段水柱，计算时可以忽略。（1）当闸阀关闭时，测得R=60

9、0mm、h=1500mm；当闸阀部分开启时，R=400mm、h=1400mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。求每小时从管中流出若干立方米的水。（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为多少（表压）？闸阀全开时le/d=15，摩擦系数仍可取为0.025。11、用离心泵将水以10m3/h的流量由水池打到敞开的高位槽，两液面保持不变，液面高度差为20m，管路总长度（包括所有的当量长度）为100m，压强表后管路长度为80m（包括当量长度），管路摩擦系数为0.025，管子内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为80%。试求：（1）泵的轴功率；（2）若

10、泵的允许吸上真空度为6m，吸入管路阻力为1m，实际安装高度为1.5m，问该泵能否避免汽蚀现象（动压头可忽略， ）。12.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?13.设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖、绝热砖和普通砖。耐火砖和普通砖的厚度为0.5m和0.25m。三种砖的系数分别为1.02 W/(m·)、0.14 W/(m·)和0.92 W/(m·)，已知耐火砖内侧为1000，外壁

11、温度为35。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖温度不超过940，普通砖不超过138。14.直径为57×3.5 mm钢管用40mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-120，绝热层外表面温度为10。软木和保温灰的导热系数分别为0.043W/(m.)和0.07 W/(m.)，试求每米管长的冷量损失量。15. 一套管换热器，用热柴油加热原油，热柴油与原油进口温度分别为155和20。已知逆流操作时，柴油出口温度50，原油出口60，若采用并流操作，两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同，试问并流时柴油可冷却到多少温度？16.在

12、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150和100现因生产任务要求油的出口温度降至80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为lm，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。17.在逆流换热器中，用初温为20的水将1.25kgs的液体(比热容为1.9kJkg·、密度为850kgm3)，由80冷却到30换热器的列管直径为25×2.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW(m2·)和1.70kW(m2·)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50，

13、试求换热器的传热面积。18.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为19×2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490W(m2·)，管外油侧对流传热系数为258W(m2·)。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.000 26m2·W，油侧污垢热阻为0.000 176m2·W。管壁导热系数为45W(m·)，试求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。19. 有一列管换热器，热水走管内，冷水在管外，逆流操作。经测定热水的流量为200kgh，热水进出口温度分别为323K、31

14、3K，冷水的进出口温度分别为283K、296K换热器的传热面积为1.85m2。试求该操作条件的传热系数K值。20、在一 列管式换热器中，用冷却水将100的热水冷却到50，热水流量为60m3/h，冷却水在管内流动，温度从20升到45。已 知传热系数K为2000W/m2.K，换热管为25×2.5mm的钢管，长为3m.。求冷却水量和换热管数（逆流）。 已知：21.利用管外的水蒸气冷凝来加热管内的轻油，已知水蒸气冷凝的传热膜系数1=10000W/(m2·K)，轻油加热的传热膜系数2= 200W(m2·K)。若钢管是57×2.5mm的无缝钢管,其导热系数为 46.

15、5W/(mK) ,求传热系数K。若考虑污垢热阻，已知水蒸气冷凝一侧的污垢热阻 RS1为 0.09 m2K/kW,轻油一侧的污垢热阻RS2为1.06m2K/Kw,求传热系数K。22在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由20加热到106。列管换热器尺寸为：列管直径为19×2mm、管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW，蒸汽冷凝传热系数为7000W(m2·)，油侧污垢热阻可取为0.0005(m2·)W，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增

16、加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。23、有一列管换热器，装有25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20加热到85，空气流量为8000kg/h。用108的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求：（1）空气在管内的对

17、流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）；（3）通过计算说明该换热器能够满足要求。 24、在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水在25×2.5mm的管内流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和苯的对流传热系数分别为0.85kW/（m2·）和1.7kW/（m2·），两侧污垢热阻忽略不计，求所需冷却水消耗量及所需的换热器的管长。（苯的比热为1.84kJ/(kg.K)）25、在管长为1m的套管换热器中用热水将管内的果汁从t1=10加热至t2=50，热水从进口温度T1=98降至T2=68，两流体并流流

18、动，求（1）欲将果汁加热至 t2=60，管长需增加多少米？ （2）若改用逆流操作后管长增加多少米？（上述各工况下热水、果汁的流量，入口温度，所有的物性参数均不变且忽略热损失）26、在由118根25×2.5mm，长3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。加热蒸汽温度为132.9，空气的质量流量为7200kg/h，空气进、出口温度分别20和60，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg.)，空气的对流传热系数50w/(m2.)，蒸汽冷凝传热系数8000w/(m2.)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求：（1）加热空气需要的热量Q为多少？（2）以

19、管子外表面为基准的总传热系数K为多少？（3）此换热器能否完成生产任务？27. 每小时500kg的常压苯蒸气，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30，冷却介质为20的冷水，冷却水的出口温度不超过45，冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸气的冷凝温度为80，汽化潜热为390kJkg，平均比热容为186kJ(kg·K)，并估算出冷凝段的传热系数为500W(m2·K)，冷却段的传热系数为100W(m2·K)，试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少?若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少?28、用一单效蒸发器将2500kg/h的NaOH水溶液由10%浓缩到25%（均为质量百分

20、数），已知加热蒸气压力为450kPa，蒸发室内压力为101.3kPa,溶液的沸点为115，比热容为3.9kJ/(kg·)，热损失为20kW。试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。（）进料温度为25；（2）沸点进料。29. 有一传热面积为30m2的单效蒸发器，将35，浓度为20%（质量）的NaOH溶液浓缩至50%（质量）。已知加热用饱和水蒸气的压力为294kN/m2（绝压），蒸发室内压力为19.6 kN/m2（绝压），溶液的沸点为100，又蒸发器的总传热系数为1000W/m2k,热损失可取为传热量的3%，试计算加热蒸气消耗量D和料液处理量F。30. 在单效蒸发器中用6atm的饱和水蒸气将质量浓度68%的溶液浓缩到90%，进料流量104kg/h。溶液的沸点