化工原理计算试题

1、离心泵的计算1 计算题 j01b10029如图所示 , 水通过倾斜变径管段(A-B), DA =100mm，DB =240mm, 水流量为 2m 3/min, 在截面 A 与 B 处接一 U 形水银压差计，其读数 R=20mm，A、 B 两点间的垂直距离为h=0.3m 试求 :(1) 试求 A、 B 两点的压差等于多少 Pa？(2)A、 B 管段阻力损失为多少 mmHg ？ (3) 若 管 路 水 平 放 置 ， 而 流 量 不 变 ， U 形 水 银 压 差 计 读 数 及 A 、 B 两 点 压 差 有 何 变 化 ?计算题j01b10029(题分： 20)(1) uA=(2/60)/(?

2、/ 4)×(0.10)2=4.244 m/s ，uB=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/spA/? uA2/2= ghpB/ ? uB2/2?hf pA/ ?(ghpB/?)=(?i ?)gR/? pA pB=(?i ?)gR ?gh=(13.6?1)×103× 9.81× 0.020+103× 9.81× 0.3=5415 Pa(2) ?hf=(pA/? ghpB/ ?) uA2/2 uB2/2 =(?i?)gR/?uA2/2 uB2/2=(13.6 1)×9.81× 0.020 (4.2

3、44)2/2(0.7368)2 /2=11.2 J/kg即 ?pf =?hf =103×11.2=11.2× 103 Pa换成 mmHg: ?Hf =?p f/( ?Hg?g)= 11.2×103/(13.6 ×103× 9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) pA/? uA2 /2=pB/? uB2 /2 ?hf 、 u 、?h 均不变，故 (? ?)gR 之值不变uA Bfi/?即 R不变， R=R=20 mm水平放置时pA? pB = (13.6?1)?103 ?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值

4、小。2 计算题j02b20067 (20 分)如图所示的输水系统, 输水量为 36m3 /h ，输水管均为 80× 2mm 的钢管， 已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m 水柱，压出管路的阻力损失为0.5m 水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm 2。试求：(1) 水泵的升扬高度；(2) 若水泵的效率 =70%,水泵的轴功率 (KW)；(3) 水泵吸入管路上真空表的读数 (mmHg 柱)。注: 当地大气压为 750mmHg 柱。0.24.8U=36/3600/(0.7852× 0.076) 2.2 m/s(1) 在 2-2 与 3-3截面列 B.eq.5 分Z2+

5、p/ g+U2 2/2g+He =Z3+P3 / g+U32/2g+Hf 2-3 U2 =U3不计 Hf 2-3 He =(Z3-Z2)+(P3 +P2)/ g=0.2 + (2.5+0.525)/(103× 9.81) ×9.81 ×410=30.5mH2 O 柱在 1-1 与 4-4 列 B.eq. He = Z1-4+Hf 1-4+Hf 3-4 Z1-4=He -(Hf 1-4+Hf 3-4)=30.5-(0.2+0.5)=29.8m升扬高度为29.8m(2)33 分Pa =Heqvg/ =30.5×0.01 ×10× 9.81

6、/0.7=4.27 KW(3)在 1-1 与 2-2 列 B.eq,得5 分0=Z2+(-P)/ g+U22 /2g+Hf 1-P=Z2 g-U22/2-Hf 1 - g3×9.8+2.2 /233=-(4.8 ××10× 9.81)10+0.2× 102225=-515 × 10N/M=515× 10/(0.981× 10)× 735.6=386mmHg表( )-P2=真空度吸入管路上真空表读数为 386mmHg 柱 =0.525at3 j01c20113用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m 、长

7、2公里 (包括局部阻力的当量长度 ) 的水平管送往炼油厂。输油量为 40m3/h 。油泵的总效率为 0.65，求泵的轴功率。 某天，该油泵突然发生故障， 于是开动一台备用泵， 其压头仅为原来泵的80%，问此 泵能输送原油多少 m3/h 。输送条件下 ,原油的密度为 890kg/m3, 粘度为 0.4Pa s。设油库和炼油贮罐均为常压。答案：该题条件下,油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。A=(/4)(0.15) 2=0.0177m2 u=40/(3600 ×0.0177)=0.63m/sRe=du / =0.15×0.63× 890/0.4=210(层流 )=64/

8、Re=64/210=0.304Hf= (l/d)(u 2/2g)=0.304× (2000/0.15)×0.63 2/(2 × 9.81)=82.1mWs=40×890/3600=9.9kg/sN=82.1×9.81× 9.9/(1000 × 0.65)=12.3kwH =0.8Hf=65.7m Pf=65.7× 9.81×890=5.736× 105N/m对于层流 Pf=32l u/d u=Pfd /(32l )=5.736×105× 0.15/ (32 × 20

9、00× 0.4)=0.504m/sV=3600× 0.504 ×0.0177=32.1m3/h4 j01a150616如图 ,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为 108× 4mm，长 2m 的钢管。泵压出管路为 76×3mm, 长 30m的钢管 , 压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90弯 头 4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数 C=0.62，水银差压计读数 R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm 2(表压 )，碱液密度 =1100kg/m 3，泵的效率=0.6，直管阻力系数=0.02

10、(吸入、压出管道取近似相同值) ，弯头 =0.75，标准阀 =6，闸阀 =0.17，孔板 =8，试求泵所55Pa空气水1 13 34 42 2需功率。j01a150616 =(/4)×0.042× 0.622g× 0.456× (13600-1100)/1100 0.5=0.00785m3/su1=0.00785/( /4)× 0.12=1m/su0 =1× (0.1/0.07)2=2.04m/s hf =(0.02 ×2/0.1+0.5)×12/2g+(0.02×30/ 0.07+4×0.75

11、+6+0.17+8)× 2.042/2g=5.51m He=5.51+(20-1.5)+0.5×104/1100+2.04 2/2g=28.77mN=28.77×0.00785× 1100/(102 × 0.6)=4.084kw5.j02b100556用泵将贮槽中的石油送至高位槽中，两槽液面恒定不变，且其液面差为。管子规格为×，管路总长为 （包括局部阻力的当量长度内。）要求流量为3/h 。已知石油密度为Kg/m 3，粘度为 N.S/m2。试计算：（ 1）由于阻力引起的压降；（ 2）泵的有效功率；（ 3）整理并写出管路特性曲线方程（注明

12、式中变量的单位）答案：（ 1）（） （ 2） 21 (3600× 0.785× 2) m/s e 0.080 ×1.16× 920/0.5层流 e 0.374 0.374×（ 200/0.08）× 920× 2 2 5.79× 5N/m2 f 5.8× 5920629.9 J/Kg（2） e 1000f 9.81× 15+629.9=777 J/Kg(3) e 21×920×777 (3600×1000)4.17 KW在层流范围内LZ+ f/g= Z+64/(du

13、/ )×( 1/d)(1/2g)(Q2/(0.785d 2)2)=15+1.104× 104QQ为 m3/s6j02b15064 6欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：流量3/h ，扬程 15m ，轴功率. Kw,效率 %，配用KW电机，转数r/min 。今欲在以下情况使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）（）输送比重为的溶液，流量为3/h ，扬程。（）输送比重为的油类，流量为3/h ，扬程。（）输送比重为的清液，流量为3/h ，扬程。答案：（）电动机功率不够 38/3600× 15×1800/(102 ×

14、 0.8)KW换大电机（）扬程不够（）2（）2 增加转分。检查功率：（）3（）3 KW换一电机功率为KW，转分。（）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。7 j01c201218如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为83×3.5mm, 泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表， 真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为 36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm 2，泵的效率为70%，试求：两液面的高度差H 为

15、多少 m?泵所需的实际功率为多少KW?真空表的读数多少kgf/cm 2?解：取截面 0-0, 1-1, 2-2, 3-3 如图 , 在截面 2-2 和 3-3 间列柏努利方程以2-2 为基准面 (目的求 H3222233)H g+(p / )+(u/2)=H g +(p /)+(u32 /2)+hf2-31at=9.807 × 104N/m 2=1kg/cm 2 u=Q/A=(36/3600)( /4)0.0762=2.21m/s(2.5×9.807 ×104/103 )+(2.212/2)=H3× 9.81+4.9245.2+2.44=9.81H3 +

16、4.9H3 =242.74/9.81=24.74mH=H3+5=24.74+5=29.74m在 0-0 和 3-3 间列柏努利方程以0-0 为基准面 ( 求 We)H0g+(p0/ )+(u02/2)+We=H3g +(p3/ )+(u32/2)+hf 0-3We=H3g +hf0-3=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgMs=Vs =(36/3600)×103=10kJ/sNe=Ms·We= 10× 298.62WN 实=Ne/ =2986.2/0.70=4267W=4.267kW在 C-C和 H 间列柏氏方程以0-0 为基

17、准面H0g +(p0/ )+(u02/2)=H1g+(p1/ )+(u12/2)+hf 0-1(pap1)/ =4.8×9.81+(2.212/2)+1.96=51.49m2 /s2=51.49×103/(9.807 ×104)at=0.525kgf/cm 28 j02b20066用一离心泵将20的水，由池中送至高位槽C。其流程如图a 所示。已知泵的排出口压力表B 读数为2.5at(表压 )，排出段管总长为180m(包括局部阻力的当量长度)，系统的摩擦系数可取0.024 。其它数据如图a 所示。试求：(1)系统输送的流量m3/h ；(2)若系统所用泵为3B33 型

18、离心泵，其特性曲线如图b 所示。试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率；(3)如果泵的吸入底阀 A 轻微堵塞，则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化？若严重堵塞有何现象发生？试用图说明。j02b20066解： (1) qv=?m3/h5 分在 B-B 及 C-C面上列柏努利方程2 U 2/2g +0+Zc +Hf B-CUC =0UB/2g + PB/ g + ZB CHf = (l/d)U B2/2g(l/d)-1)U B2/2g=25-18=7.0UB2 /2g =7/( (l/d)-1)=7/(0.024× 180/.-1)=0.166 UB=1.8m/sqv=( /

19、4)d2 UB=( /4)×0.12× 1.8=0.01417m 3/s=51.0m 3/h(2) 工作点 :由 qv 查图 b 得工作点 P(51,31)10 分 H=31.0m =70% Pf =? 在 0-0 及 C-C列方程 :0+H=ZC+ Hf0-CHf0-C=H-ZC Hf =31-(18+0.5+1.5)=11.0Pf =11 × 51× 1000×/(36009.813× 0.7 ×)=210.18 KW(3) 略5 分9 j01b15183如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm 钢管相连，管

20、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形压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(1) 当闸阀关闭时测得 =600mm， =1500mm ；当闸阀部分开启时，测得 =400mm ，=1400mm ，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，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/d=15，=0.018），测压点处的静压强为若干N/m 2（表压）。j01b15183解:(1) 当闸阀全关时 ,根据静力学关系:(ZA+h)g=RHgg得水槽液位高度:ZA=RHg/ -h=0.6 × 13.6-1.5=6.66m(2) 闸

21、阀部分开启时列 A-A 与 B-B 截面伯努利方程式ZA=uB2/2g+PB/ g+hfAB4PB/ g=(RHg- h)/ =(0.4 × 1.36 ×-110.4 × 1000)/1000=4.04mZA-PB/ g=uB2/2g+(L/d)+)uB2/2g=(1+(L/ d)+)uB2/2g6.66-4.04=(1+0.02/0.×1+05.5)uB2/2g=4.5uB2/2g uB= 2.62 2 9.81/4.5 =3.38 m/s223V=( /×4)d u× 3600=0.785× 0.×13.38&

22、#215; 3600=95.5 /hm(3)当闸阀全开时 ,列 A-A 与 C-C截面伯努利方程:ZA=uc2/2g+hfA-C=(1+(L+Le)/ d+)uc2/2g6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)uc2 /2g解得 uc=4.02m/s由 A-A 与 B-B 截面间伯努利方程式得 : ZA=uB2/2g+PB/ g+hfAB=PB/ g+(1+(L/ d)+)uB2/2g PB/ g=ZA-(1+(L/d)+)uB2/2g=6.66-(1+0.018 ×/015.1+0.5)× 4.202/(2 × 9.81)=3.20 mPB=3

23、.20 × 1000× 9.81=3.1442N/m10×10. 三 计算题 (15分 ) j01b20095某液体密度 800kg/m 3 ，粘度 73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm ，总长为 50m( 包括局部当量长度 )，两容器液面差为 3.2m(如图示 )。求： 管内流量为多少 ? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少?按该管折算的当量长度又是多少 ? 层流： =64/Re；湍流： =0.3164/Re0.25j01b20095在 1-1 面和 2-2面之间，列柏式以2-2 面为基准面： u1

24、 u20gz = hf2= (l/d)(u /2)11-2设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re0.250.2520.251.251.75Re=du / gz1=(0.3164/Re )(l/d)(u/2)=0.3164/( / )(l/d)(u/2)=2× 9.81 ×0.25(50/0.31.25)=9.01542 u=3.513m/s验证： Re=0.3×3.513 ×800./073=11550>3000，假设正确1.750.251.25 u =2gz1/0.3164 /( / ) × (l/d )V=Su=( /4)d

25、2u=(/4)(0.3)23× 3.513× 3600=893.95(m/hr)流量减半，即是流速减半u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775 符合柏拉斯式条件列 1-1 面至 2-20.252之间的柏式： gz1=(0.3164/Re)(l/d)+/2)(u =2gz1/u 2 -(0.3164/Re0.25)(l/d)=2× 9.81 ×/13.75652 2 -(0.3164/57750.25) × (50/.3)=14.3220.252又 (u /2)= (le /d)(u/2)=(0.3164/Re)(le /d)(u/2

26、) =(0.3164/Re0.25)(le /d)0.250.25le =(d 0.3164)Re/=(0.3 × 14/0.3.3164)× 5775 =118.2(m)传热过程计算1 j04c2012614有一套管换热器，由内管为54×2，套管为116× 4的钢管组成。内管中苯自被加热至，流量为 kg/h 。环隙中为 at（绝）的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m 2.。已知：苯在之间的物性数据平均值为： kg/m，P W/m. ， cP管内侧污垢热阻10.0004m 2./W管壁及管外侧污垢热阻不计。蒸汽温度与压强关系如下表所示压强

27、at( 绝 )1.02.03.0温度99.1120133试求： A)管壁对苯的对流传热系数；B)套管的有效长度；C)若加热蒸汽压力降为at（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？解: （1）Re=d1.G/ =0.05 ×4000/(3600 × /4×0.052)/(0.39 × 10-3) =7.2586× 104 r = P/ =1.86× 3×0.39× -3/0.134= 5.4 1 =0.023/ （ e ）0.8（ r ）0.4=(0.023×0.134/0.05)×（ 7.258

28、6× 4 ）0.8× 5.40.4=936.4 W/m 2 .（） 4000/3600× 1.86× 3(80-50)=6.2× 4 W 11/936.4 +1/10000+0.0004 1 637.8 W/m 2. m =（(120-50)-(120-80) ） (120-50)/(120-80)=53.6 1 （ 1 m ） 6.2× 4/(637.8 × 53.6)= 1.814m2 1（内） 1.814/( × 0.05)=11.55 m（）不变，不变，变为99.1，苯的流量及比热均不变。设出口温度为2 ，

29、在新条件下，传热速率方程变为Q=GCp(t2-t 1)=KA t m4000/3600× 1.86× 3 (2 -50)=637.8×1.814（(99.1-50)-(99.1- 2 ) ） (99.1-50)/(99.1- 2)解得 (99.1-50)/(99.1- 2 )=0.5598 2 = 712、 j04b200891 (20 分 )用一传热面积为 3m2由 25× 2.5mm 的管子组成的单程列管式换热器, 用初温为 10 的水将机油由200 冷却至100 , 水走管内 , 油走管间。已知水和机油的质量流量分别为 1000kg/h 和 120

30、0kg/h,其比热分别为4.18kJ/kg.K 和2.0kJ/kg.K; 水侧和油侧的对流传热系数分别为 2000W/m2.K 和250W/m 2.K, 两流体呈逆流流动 ,忽略管壁和污垢热阻。A)计算说明该换热器是否合用?B)夏天当水的初温达到 30, 而油的流量及冷却程度不变时 ,该换热器是否合用 ? 如何解决 ? (假设传热系数不变 )2. (20分 )j04b2008910解： (1) Q1=1200× 2×(200-100)=240000KJ/hQ2=Q1, t2=t1 +Q1/(m 2· Cp2)=10+24000/(1000 ×4.18)=

31、67.4 tm=(123.6-90)/ln(123.6 /90)=1101/K1=1/ 1+d1/( 2· d2)=1/250+25/(2000 ×20)K1=216.2W/m 2 KA1=Q1/(K tm)=240000 × 103/(216.2 × 3600× 110)=2.8m2<3m2故适用(2) t1=30时t 2=30+240000/(1000 × 4.18)=87.4 tm=(112.6-70)/ln(112.6 /70)=89.6A1 =240000×103/(3600 × 89.6×

32、;216.2)=3.45m 2>3m2不适用解决办法是调大水量 , 使 t2 , tm , 并使 , K3 j04c201288在逆流操作的列管换热器中，把氢氧化钠溶液从70冷却到 35，氢氧化钠走管内，流量为kg/s ，比热为3770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m 2.k现用的水作为冷却剂，水走管外，流量为kg/s ，比热为 J/kg.K，管壁对水的传热系数为1000W/m2.K,(管壁热阻及垢阻略计),忽略热损失 (可近似按平壁处理 )试求：A)冷却剂出口温度及所需传热面积；B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变，而两流体的流量都增大一倍，则流量增大后的冷、

33、热流体的出口温度变为多大？（假设两流体均为湍流，其物理性质不变, 传热温度差可取用算术平均值）。解：） 1P1 ( 1 - 2 )=1.11× 3770×(70-35)=146464.5 W忽略热损失，则2P2 ( 2 -1 )即 146464.5=1.67× 4180(t2 -15)解得2 =36 1 / 2 m （）为薄壁园筒，按平壁近似计算 1 2 /( 1 + 2 )=930×1000/(930+1000)=481.9 W/m m 146464.5/(481.9 × 27)=11.3 m2）忽略热损失，吸放2.K 1P1 ( 1 -2)

34、 2P2 ( 2- 1 )2×1.11× 3770(70- 2)=2×1.67× 4180( 2-15)得 2 =95 - 1.67 2 传热速率方程式：Tm 1 P1 (70- 2 )其中： （ (× 930) + (× 1000) 838 W/m 2 .K m2 m （ (70-2 )+( 2-15)） (55+2 -2 )/2代入原公式：838× 11.3×(55+2 -2 )/2 = 2×1.11× 3770×(70- 2 )得：2.77 2- 68.7 =2联立方程与得： 2

35、 =37.3 （升高了） 2 =34.6 （冷却水温度下降）4 j04b151096的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到，换热器的换热面积为2，传热系数 K=230W/m 2 ，正丁醇的流量为1930Kg/h 。冷却介质为18水 ,热损失可以忽略。求：A)冷却水出口温度；B)冷却水消耗量。正丁醇 p KJ/Kg.水p KJ/Kg.解： h P h (1 - 2 ) (1930/3600)× 2.98× 3 (90-50) 6.39× 4 w m 6.39× 4(230× 6) 46.3 m （ ( 1 - 2 )+( 2 - 1 )）（ (90-2

36、 )+(50-18)） 2 2 c P(2 -1 )冷却水消耗量c （ P c ( 2 - 1 )） 6.39× 104/(4.18 ×1000×(29.4-18) 1.34kg/s=4.8×103Kg/h t1=90-29.4=60.6 t2=50-18=32 t1/ t2 =60.6/32=1.89<2故平均温度差采用算术均是可以接受的.5. j04c20119在某列管式换热器中 ,将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动 ,饱和水蒸汽在管外冷凝。今因生产任务加大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。如果使新旧两台换热器并联使用，且使二台换

37、热器在空气流量、进、出口温度及饱和蒸汽温度都相同的条件下操作。原换热器列管数为1，管内径为 1，管长为 1，而新换热器管数为2（ 2 1），管内径为 2（ 2 1 ）。试问新换热器管长2为原换热器管长 1的几倍。解：原换热器：1 = 2 P 2 (2 - 1 ) = m 1新换热器：1 = 2 P 2 ( 2 - 1 ) = m 21 2 m 1 m 2 e0.8×(1/ 1 ) 0.8/ 0.2e = 1 1 / 2 2 2 2即： 1 (/4)12 1 2 (/4)22 2 2（ 1 (/4) 1 2 1 ）（ 2 ( /4)22） 1（ 1 ） 0.8（ 1 /2）0.2 10

38、.8 10.2 0.8（） 0.2即 ， 2 2 L2 1 1 L1× 1/2L2 = 1 1L1 /(21 1 /2)× 2 L16. 04c2012212某厂在由根×,长的钢管构成的单壳程单管程列管换热器内, 用 132.9 的饱和水蒸汽在管间冷凝，将管内作湍流流动的常压乙烯气体加热。已知乙烯气体流量为kg/s ，进口温度为，在操作条件下的密度为kg/m 3 ，比热为 1.84kJ/kg. ，对流传热系数为 53W/m 2，饱和水蒸汽冷凝传热膜系数为8000W/m ,可忽略管壁及垢层热阻。A)确定乙烯气体出换热器时的温度；B)若乙烯气体通过换热器的压降要求不超

39、过kgf/cm 2，通过换热器的总长度（包括局部阻力当量长度）为，摩擦系数，试确定该换热器最多能允许通过多少kg/s的乙烯气体？C)当乙烯气体流量增加到最大允许量，且要求进出口温度保持不变时，若锅炉能供给该换热器的水蒸汽最高压力为kgf/cm 2（表压）（即） ，问此蒸汽能否满足传热要求？04c2012212解：（） P ( 2 -1 )=0.6P ( 2 -20) m i i 177 × 0.021× 3 =35.012 m2 i << 0i （1 2 ） 1/(1/53+1/8000)=52.65 W/m 2 .则 0.6× 1.84×1

40、03× (2 -20)=52.65×35.014×(2 -20) (132.9-20)/(132.9- 2 ) (112.9/(132.9- 2 )=1.668112.9/(132.9- 2 )=5.304704.89 - 5.3042 =112.9 2 =111.61（） 0.01 kgf/cm=0.01 × 9.804 × 4 =9.807× 2 Pa × 2 /2× 0.04×5.5/0.021× 2 /2×19.807× 2=0.04×5.5/0.021 &

41、#215; 2 /2 13.683 m/s /4i 177× 0.785× 2×13.683 0.8389 Kg/s（）P ( 2 - 1 ) =0.8389× 0.44× 4.187×(111.612-20)=141586.85 J/s=141.59 KJ/s 1 =53×（ 0.8389/0.6） 0 .8=69.3 W/m 2.（ 1/69.3 + 1/8000 ） 68.705 W/m 2 . m m =(111.612-20) (142.9-20)/(142.9-111.612)=66.96 68.705×

42、; 35.032× 66.96=161167.2 J/s=161.167KJ/s因高于需要的141.59KJ/s ，故能满足要求。7. j04c2011612有一套管换热器，内管为×，外管为×的钢管。现用120的饱和水蒸汽加热苯，将苯由加热至，苯在内管中以kg/h 流量流动，试求：A)加热蒸汽消耗量；B)所需套管的有效长度；C)由于某种原因，加热蒸汽的温度降为，苯的出口温度将变为多少？（假设苯不变）（在范围内，苯的物性为：P kJ/kg.，×Pa.s， W/m. ， kg/m 3 ，钢的导热系数为 W/m. ，时水蒸汽冷凝潜热kJ/kg， 蒸汽侧对流传热

43、系数汽W/m. ，壁两侧垢层热阻及换热器热损失均可忽略, 加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。 ）j04c2011612解：传热量 C P 4000×1.86× (80-50)蒸汽消耗量h 4000× 1.86×(80-50)/2205 =101.2 Kg/h 4000/(3600 × 880× (/4)×（ 0.05）2)= 0.643 m/s e = 0.05×0.643×880/(3.9 × -4)= 72500 e0。 8 = 0.8= 7731.6 r = P 1.86× 3 &

44、#215;3.9× -4/0.145 = 5 r 0.4= 1.9苯 = (0.023 / 1) e0.8 r0.4 = 0.023×0.145/0.05× 7731.6×1.9=980W/m. 汽 = 10000W/(m 2 .)o = 1/ 汽+ (b/ ) ( o / m) + o /( 苯 i ) 1/10000 + 0.002×54/(45 × 52) + 54/(980 ×50) 802W/(m 2. ) m = （ (120-50)+(120-80)） 55 C P m o 4000× 1.86

45、15; 1000× 30/(802 × 55×× 0.054 ×3600) = 8.29 m 设苯出口温度为则 m （ (110-50)+(110-t) ） 85- 0.5t 4000× 1.86×(t-50) ×1000/3600= o m 4000× 1.86×(t-50) ×1000/3600= 802× 0.054× 8.29(85-0.5t)2067t-103300= 95800- 563.6t t = 75.7或 m （ (110-50)-(110-t)

46、 ） (110-50)/(110-t)(t-50) (60/(110-t)4000× 1.86× (t-50)× 1000/3600= 802× 0.054×8.29× (t-50) (60/(110-t) (60/(110-t)=0.546, 解得 t =75.28. j04c201298在某套管式换热器中，每小时将1200kg, 比热为 2.2kJ/kg.的甲流体从120冷却到 70 , 热流体向管壁的对流传热系数 o=260W/m 2 。乙流体在内管与甲流体呈逆流流动, 由 20 被加热到50 , 平均温度下其粘度为0.72 &

47、#215; 10-3Pa.s,比热为4.18kJ/kg.。内管尺寸为 57× 3.5mm, 管壁向乙流体的对流传热系数1=880W/m 2 ,内管两端的压强降 p。由于任务需要 ,欲将内管两端压强降调至 3p,并要求维持原来的冷却任务,问原换热器是否适用 ?乙流体进口温度仍为20 , 忽略热损失及管壁, 垢层的热阻。压强降改变后认为两流体的物性常数及摩擦系数均没有变化。j04c201298解：传热速率方程为Q=Ko· Ao · tm其中Q=(1200/3600)×2.2× 103× (120-70)=36700 W tm=(120-50)-(70-20)/ln(120-50)/(70-20)=59.4 Ko=1/1/ o+do/(d 1 1 )=1/1/260+57/(50 × 880)=195W/m 2Ao=36700/(195 × 59.4)=3.2m2Ao为换热器所具有的传热面积 .热损失可忽略 ,故热平衡方程为:m1 Cp1 (t2 -t1)=Q=36700 m1=36700/4.18 × 103 ×(50-20)=0.2