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=100mm , B =240mm,水流量为2m3/min,在截面 与 处接一 U形水银压差计，AB DDA B其读数=20mm，、 两点间的垂直距离为 =0.3m试求：试求 、 两点的压差等于多少Pa ？ （2）、 管段阻力损失为多RA BhA BA B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？T计算题j01b10029( 题分：20) 少=(2/60)/(/4) X (0.10) 计算题 j02b20067 (20 分)=4.244 m/s gR u u=(

2、13.6 1) X 9.81 X 0.020 + (4.244) 2/2 (0.7368) 2/2=11.2 J/kg即 pf = hf =103 X 11.2=11.2 X 103 Pab=4.244 X (1/2.4)2 =0.7368 m/s22pA/ + uA /2 =gh + pB/+ ub/2+ hfTa/(+b/ ) = ( i )/pghpgR I pA pB=( i -)gR +gh=(13.61) x 103X 9.81X 0.020+10 3 X 9.81 X 0.3=5415 Pa(2)f=(A -b/) +2a/2 2B /2h pghpuuu=(i )/ + a2/

3、2 B2 /2换成 mmHg:Hf = p( Hg g)= 11.2 X 103 /(13.6 X 103 X 9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg“PT A、u+uB、 uA /2=b/B /2p uhf均不变，故（即 R 不变，R 二R=20 mm 水平放置时 p p = (13.6 1)AB）/之值不变gR109.81 0.020 =2472Patt倾斜放置时的压差值小。336m/h，输水管均为 80 X 2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压(1)水泵的升扬高度；若水泵的效率n =70%,水泵的轴功率 （KW）；水泵吸入管路上真空表的读数 （mmHg

4、柱）。 注:当地大气压为750mmHg柱。如图所示的输水系统，输水量为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:4.8U=36/3600/(0.785 X 0.076 2 )2.2 m/s在2-2 与3-3截面列B.eq.5分Z2+p/ p g+U2 2/2g+He =Z 3+P3/ p g+U32/2g+Hf 2-3U2 =U3不计 Hf 2-3 He =(Z 3-Z 2)+(P 3 +P2 )/ p g=0.2 + (2.5+0.525)/(103 X 9.81) X 9.81 X 104=30.5mH2O 柱在 1-1 与 4-4 列 B.e

5、q.He = Z1-4 +Hf 1-4 +Hf 3-4Z1-4 =He -(Hf 1-4 +Hf 3-4 )=30.5-(0.2+0.5)=29.8m升扬高度为29.8m Pa =Heq v p g/ n =30.5 X 0.01 X 103X 9.81/0.7=4.27 KW3分 在1-1 与2-2列B.eq, 得5分0=Z2+(-P)/ p g+U22/2g+Hf 12-P=Z 2 p g-U 2 p /2-Hf 1 - p g=-(4.8 X 103X 9.8+2. 2 /2 X 103 +0.2 X 103 X 9.81)=-515 X 102N/M2=515 X 102/(0.981

6、 X 105) X735.6 =386mmHg (表)-P 2=真空度 吸入管路上真空表读数为386mmHg柱=0.525at3. j01c201133 用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长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40m/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，于是幵动一台备用泵，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=( n /4)(0.15)2 =0.0

7、177m2u=40/(3600 X 0.0177)=0.63m/sRe二du p / 口 =0.15 X 0.63 X 890/0.4=210( 层流)入=64/Re=64/210=0.304Hf =入(l/d)(u2 /2g)=0.304 X (2000/0.15) X 0.63 2 /(2 X 9.81)=82.1mWs=40 X 890/3600=9.9kg/sN=82.1 X 9.81 X 9.9/(1000 X 0.65)=12.3kwH =0.8Hf =65.7mPf =65.7 X 9.81 X 890=5.736 X 105 N/m对于层流厶Pf =32l 口 u/d u= P

8、f d /(32l口 )=5.736 X 105 X 0.15/ (32X 2000 X 0.4)=0.504m/sV=3600 X 0.504 X 0.0177=32.1m 3 /h4. j01a150616,泵吸入管路为 如图，离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔钢管，压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90 C弯头4系数C=0.62，水银差压计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为108 X 4mm，长2m的钢管。泵压出管路为 76 X 3mm,长30m的 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流0.5kgf/cm 2（表压），碱液密度 p =1100kg/m 3，泵的效率

9、 n =0.6，直管阻力系数入=0.02（吸入、压出管道取近似相同值），E弯头=0.75 ,E标准阀=6 ,E闸阀=0.17 ,E孔板=8，试求泵所需功率。j01a150616V =( n /4) X 0.04 扬程不够 X 0.622g X 0.456 X (13600-1100)/11005 =0.00785m3 /su 1 =0.00785/( n /4) X 0.1 2 =1m/s u 0=1 X (0.1/0.07)2=2.04m/s工 hf =(0.02 X 2/0.1+0.5) X 12/2g+(0.02 X 30/0.07+4 X 0.75+6+0.17+8) X 2.04 2

10、 /2g=5.51mHe=5.51+(20-1.5)+0.5 X 104/1100+2.04 2 /2g=28.77mN=28.77 X 0.00785 X 1100/(102 X 0.6)=4.084kw5. j02b100556用泵将贮槽1中的石油送至高位槽2中，两槽液面恒定不变，且其液面差为15m。管子规格为3(89X4.5mm，管3路总长为2 0 0 m (包括局部阻力的当量长度内)要求流量为2 1m/h 。已知石油密度为9 2 0Kg/m，粘度为0.52N.S/m 。=15+1.104X 104QQ 为 m3/s6.j02b15064 6欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有:

11、流量3 9.6m3 /h，扬程15m，轴功率2.0 2 Kw,效率8 0 %，配用2.KW电机，转数14 0 0r/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)(1)输送比重为1.8的溶液,流量为33 /h，扬程30 m。(2)输送比重为0.8的油类,流量为43 /h，扬程30 m。(3)输送比重为0.9的清液,流量为33 /h，扬程15m。答案：(1)电动机功率不够N= 38/3600 X 15 X 1800/(102 X0.8) =3.KW换大电机(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(注明式中变量的单

12、位)答案：(1 ) P=X(l/d) (pU 2/2)U= 21 / (3600 X 0.785 X 0.0 8 2) = 1.1 6 m/sR e = 0.080 X 1.16 X 920/0.5 = 1 7 0.8 层流入= 64/R e = 0.374P= 0.374 X( 200/0.08 )X 920 X 1.1 6 2/ 2 = 5.79 X 1 0 5 N/m2Eh f = 5.8 X 1 0 5 / 920 = 629.9 J/Kg(2) N e =QHP/ 1000H=g Z+Eh f = 9.81 X 15+629.9=777 J/Kg N e = 21 X 920 X 7

13、77 / (3600 X 1000) = 4.17 KW在层流范围内L= Z+ Eh f/gZ+64/(du p / 口 )X ( E 1/d)(1/2g)(Q2/(0.785d2)2)H/H(n/n1 5/3 0(1 4 0 0 /n19 8 0增加n=19 8 0转/分。检查功率:N/N2.02/N=( 1 4 0 0 / 1 9 8换一电机功率为5.72 KW，n=10)9 8 0转/分。N= 5.72KW(3)可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。7. j01c201218KJ!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咼度为5m。当输水量

14、为 36m/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：两液面的咼度差H为多少m?泵所需的实际功率为多少Kw?真空表的读数多少kgf/cm2 ?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 x 3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有3解:取截面0-0,+ (P 3/ p ) + (U 3 1at=9.8071-1,2-2,3-3如图，在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2/2)+hf 2-3X 104 N/m2 =1kg/cm 2u二Q/A=(36/3600)(

15、 n /4)0.076(2.5 X 9.807X 104/10 3 )+(2.212/2)=H3 X 9.81+4.92-2为基准面（目的求H3 ）2=2.21m/sH 2 g+(p 2/ p )+(u 2 2/2)=H 3g245.2+2.44=9.81H3 +4.93 =242.74/9.81=24.74m0-0为基准面(求We)2p )+(u 3 /2)+hf0-3H0 g +(p 0/ p )+(u(pa p1)/ p =4.8 x=51.49 X 103/(9.807x 104)at=0.525kgf/cm2 H =H 3+5=24.74+5=29.74m在0-0和3-3间列柏努利方

16、程以2H0 g+(p 0/ p )+(u 0 /2)+We=H 3g +(p 3 /We=H 3g +hf 0-3 =29.74 X 9.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgMs二Vs p =(36/3600) X 103 =10kJ/s Ne=Ms We= 10 X 298.62WN 实二Ne/ n =2986.2/0.70=4267W=4.267kW在C-C和H间列柏氏方程以 0-0为基准面2 20 /2)=H 1g+(p 1/ p )+(u 1/2)+hf 0-19.81+(2.21 2 /2)+1.96=51.49m2/s 28. j02b20066用一离心泵将20 C的水

17、，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 入可取 0.024。其它数据如图a所示。试求:（1）系统输送的流量（2）若系统所用泵为3m/h ；3B33型离心泵，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;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) q v=?m 3/h在B-B及C-C面上列柏努利方程2 2Ub /2g + Pb/ p g + Z B= Uc /2g

18、+0+Zc + 刀 Hf b-c U c=0刀 Hf =入(l/d)U b 2 /2g(入(l/d)-1)U b2 /2g=25-18=7.0UB2/2g =7/(入(l/d)-1)=7/(0.024 X 180/0.1 -1)=0.166 U B=1.8m/sqv =( n /4)d 2Ub=( n /4) X 0.1 2 X 1.8=0.01417m 3 /s=51.0m 3/h工作点:由qv查图b得工作点 P(51,31)10分 H=31.0mn =70%Pf =? 在0-0及C-C列方程：0+H=Zc+ 刀 Hf0-C刀 Hf 0-c =H-Zc刀 Hf =31-(18+0.5+1.5

19、)=11.0Pf =11 X51 X1000 X9.81 / (3600 X 0.7 X 103)=2.18 KW略5分15m处安有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，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端一个指示液为汞的U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R =600mm， h =1500mm ;当闸阀部分幵启时，测得R =400mm，h =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。(2)当阀全幵时(取闸阀全幵/ d=15，=0.018 )，测压点E处的静

20、压强为若干N/m2 (表压)。Le入=d_1A 41备毋Hii !i Is4BCj01b15183解:(1)当闸阀全关时，根据静力学关系:(ZA+h) p g=R p Hgg得水槽液位高度:Za=R p Hg/ p - h=0.6 X 13.6 -1.5=6.66m(2) 闸阀部分幵启时列A-A与B-B截面伯努利方程式Za=ub2 /2 g+PB/ p g+E hfABPb/ p g=( R p Hg- h p )/ p =(0.4 X 1.36 X 10 4 - 1.4 X 1000)/1000=4.04m2 2 2I /)Za- Pb/p g=UB /2 g+(入(L/ d)+ Z )ub

21、/2g=(1+入(Ld)+z 丿ub /2g2 26.66- 4.04=(1+0.02 X 15/0.1+0.5) b /2 =4.5 b /2u g u g=3.38 m/sub 2.62 2 9.81/4.5V=( n /4) X d2uX 3600=0.785 X 0.1 2X 3.38 X 3600=95.5 m 3 /h(3) 当闸阀全幵时，列A-A与C-C截面伯努利方程:Za=uc 2 /2 g+E hfA-c =(1+ 入(L+Le)/ d+ Z ) uc 2/2 g6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)Uc2/2 g解得 Uc=4.02m/s由A-A与B-B

22、截面间伯努利方程式得 :Z a=ub2/2g+PB/ p g+E hfAB=Pb/ pg+(1+ X L/ d)+ Z ub2/2 g2二 Pb/ pj=Za-(1+ X L/ d)+ Z ub /2 g=6.66-(1+0.018 X 15/0.1+0.5) X 4.022/(2 X 9.81)=3.20 m Pb=3.20 X 1000 X 9.81=3.14 X 10 4 N/m210. 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：

23、管内流量为多少？ 若在连接管口装一阀门，调节此阀的幵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：X =64/Re ;湍流：X =0.3164/Re 0.25j01b20095在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：U1U20gz 1=工 hf 1-2 = X (l/d)(u2 /2)设流体流动符合柏拉修斯公式：X=0.3164/Re 0.25Re=du p / 口 gz1=(0.3164/Re 0.25 )(l/d)(u2/2)=0.3164/(p / 口)0.25 (l/d25 )(u 175 /2)/ u1.75 =2gz1 /0.316

24、4/( p / )o.25 X(|/d25)=2 X 9.81 X 3.2/0.3164/(800/0.073)0.25 (50/0.31.25 )=9.01542 u=3.513m/s 验证： Re=0.3 X 3.513 X 800/0.073=115503000，假设正确 V=Su=( n /4)d 2u=( n /4)(0.3)2 X 3.513 X 3600=893.95(m3/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 2-2 之间的柏式：gz1=(0.3164/Re0.25 )(l/d)+ Z (u 2/2)Z

25、 =2gz 1 /u 2-(0.3164/Re 0.25 )(l/d)=2 X 9.81 X 3.2/1.75652-(0.3164/57750.25 ) X (50/0.3)=14.3又 Z (u 2 /2)= X (le /d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25 )(le /d)(u2/2) Z =(0.3164/Re 0.25 )(le /d)le =(d Z /0.3164)Re 0.25 =(0.3 X 14.3/0.3164) X 57750.25 =118.2(m)传热过程计算1j04c2012614有一套管换热器，由内管为 54 X 2 mm，套管为 116 X 4 m

26、m的钢管组成。内管中苯自5 0C被加热至80C，流量2为4 0 0 0 kg/h。环隙中为2 at (绝)的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m. C。已知：苯在5 08 0C之间的物性数据平均值为：p = 8 8 0 kg/m ，C P = 1.86.86kJ/kg.CX = 0.134 W/m. C，口 = 0.39 cP管内侧污垢热阻R 1= 0.0004m 2. C /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 at( 绝)1.02.03.0温度C99.1120133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1at

27、(绝)，问苯出口温度有何变化？应为多少？解:(1) Re=di .G/ 口 二0.05 X 4000/(3600 Xn /4 X 0.05 2)/(0.39 x 10-3 )=7.2586 X 104P r = C P 口 / 入=1.86 X 1 0 3X 0.39 X 1 0 -3 /0.134= 5.4a 1 =0.023 入 / d(R e ) 0.8 (P r ) 0.4=(0.023 X 0.134/0.05) x( 7.2586 X 1 0 4 ) % x 5.4 0.4 =936.4 W/m 2 . C(2)Q= 4000/3600 X 1.86 X 1 0 3(80-50)=

28、6.2xio 4 W1/K 1 = 1/936.4 +1/10000+0.0004二 K 1 = 637.8 W/m 2. Ct m = (120-50)-(120-80) /In (120-50)/(120-80)=53.6 CA1 =Q/(K 1t m ) = 6.2 X 1 0 4/(637.8 X 53.6)= 1.814m21.814/(nX 0.05)=11.55 m(3)K不变，A不变，T变为99.1 C，苯的流量及比热均不变。设出口温度为t2 ，在新条件下，传热速率方程变为Q=GCp(t 2 -t 1 )=KA t m4000/3600 X 1.86 X 1 0 3 (-50)

29、=637.8 X 1.814(99.1-50)-(99.1-t 2 ) /In (99.1-50)/(99.1-解得 In (99.1-50)/(99.1-)=0.5598 t J = 71 C2、j04b200891 (20用一传热面积为 水走管内，油走管间分)2由3m 25水侧和油侧的对流传热系数分别为A)计算说明该换热器是否合用X 2.5mm的管子组成的单程列管式换热器 已知水和机油的质量流量分22000W/m.K,用初温为别为 1000kg/h 和 1200kg/h,2和250W/m.K,两流体呈逆流流动10 C 的水将机油由200 C 冷却至100 C其比热分别为 4.18kJ/kg

30、.K 和 2.0kJ/kg.K;忽略管壁和污垢热阻。B)夏天当水的初温达到30 C ,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) Q 1 = 1200 X 2 X (200-100)=240000KJ/hQ 2 =Q1, t 2=t 1+Q1/(m p 2 Cp2 )=10+24000/(1000 X 4.18)=67.4 C tm=(123.6-90)/In (123.6/90)=110C1/K1 =1/ a 1+d1/( a 2 d2)=1/250+25/(2000X 20) K 1=216.2W/m 2

31、 K322A 1=Q1/(K tm)=240000 X 10 /(216.2 X 3600 X 110)=2.8m 3m 2不适用解决办法是调大水量，使t 2 J , tm f ,并使at , K t3. j04c201288在逆流操作的列管换热器中，把氢氧化钠溶液从70 C冷却到35 C,氢氧化钠走管内，流量为1.11 kg/s，比热为23770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m.k现用15C的水作为冷却剂，水走管外，流量为1 .67kg/s，比2热为4 18 0 J/kg.K，管壁对水的传热系数为1000W/m.K,(管壁热阻及垢阻略计),忽略热损失(可近似按平壁处理

32、) 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、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：1)Q = G 1 C P1 ( T 1 - T 2 )=1.11 X 3770 X (70-35)=146464.5 W忽略热损失，则Q = G2C P2 ( t 2 - t 1 )即 146464.5=1.67 X 4180(t2 -15)解得 t 2 =36 Ct 1 / t 2 V2(34 + 2 0)/2 = 2 7 C为薄壁园筒，.按平壁近似计算K=a 1

33、 a 2 /( a 1 + a 2 )=930 X 1000/(930+1000)=481.9 W/m 2 .K /A = Q/K t m = 146464.5/(481.9 X 27)=11.3 m 22）忽略热损失，Q吸=0放2G 1C P1 ( T 1 - T 2 2 ) =2G2 C P2 ( tX 1.11 X3770(70-)=2 X 1.67 X 4180( t-15)得 T 2 2 =95 - 1.67传热速率方程式：Q = KTm=2G 1 C P1 (70-其中： K=1/A=11.3(1/2m(2X930) +1/2 X 1000) = 838 W/m 2.K(70- t

34、 2 2 )+(2 2 -15) )/2= (55+ T 2t 2 2 )/2代入原公式:838 X11.3 X(55+ T 2t 2 2 )/2 = 2 X 1.11X 3770 X (70-得：2.77T 2 2 - 68.7 = t 2联立方程与得:4. j04b151096t 2 2 =34.6T 2 =37.3 C（升高了）C （冷却水温度下降）9 0C的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到50C，换热器的换热面积为6 m 1930Kg/h。冷却介质为18 C水，热损失可以忽略。求：2，传热系数K=230W/m2C，正丁醇的流量为A）冷却水出口温度；B）冷却水消耗量。7 0C正丁醇C p

35、=2.98KJ/Kg.p =4.187KJ/Kg. C解：Q = G h C P h ( T 1 - T 2 ) = (1930/3600)X 2.98XI(90-50)=6.39 X 1 0 4 w=(=6m =Q/KA= 6.39 X10(90- t 2 )+(50-18)/2-t2/2=46.3=6.39=29.4C冷却水消耗量4/ (230 X 6) = 46.3G c =Q/(C P c (X 104 /(4.18 X 1000 X (29.4-18)= 1.34kg/s=4.8X 10 3Kg/h t 1=90-29.4=60.6 C t 2=50-18=32 C t 1/ t 2

36、 =60.6/32=1.892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,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n1，管内径为d 1，管长为11，而新换热器管数为n2解:Qi(n 2 =2n1 )，试问新换热器管长1原换热器:W2 C P2 ( t 2 -新换热器:=Q 2即:6. 04C2012212某厂在由17W2管内径为d 2= 0.5d1 )。2为原换热

37、器管长1t 1 ) = KA t1的几倍。tm 2Kae0.8X (1/d 1 ) xu 0.8/d 2=W22n /4) d 1n /4) d 1 2 U 1 )/V 2=V 2U 1 =n2K，/K =(2Un /4)n 2 (0.8)dn /4)(d 1/21 nd12 0.8 /(1/2)A，= KA/K，0.2 =2= A/2L 1/(2nd 1 L 1d 1 /2)X 1/27根 25X2mmU 2d 22)0 .2/2=2U0.8/U 1/d0.21=2K,长3m的钢管构成的单壳程单管程列管换热器内,用132.9 C的饱和水蒸汽在管间冷已知乙烯气体流量为0.6321 kg/m，比

38、热为1.84kJ/kg. C，对流传热系数为53W/m C，饱和水蒸汽冷凝传热膜系数为A）确定乙烯气体出换热器时的温度；凝，将管内作湍流流动的常压乙烯气体加热。kg/s，进口温度为2 0C，在操作条件下的密度为8000W/m C ,可忽略管壁及垢层热阻。B）若乙烯气体通过换热器的压降要求不超过0.01kgf/cm 2，通过换热器的总长度（包括局部阻力当量长度）为5.5m,摩擦系数 入= 0.04，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3kgf/cm 2，问此蒸汽能否满足传热要求?

39、04c2012212解：（1）Q=WCP ( t 2 - t 1Q = KAtmA i=nndiL =177 nX 0.021Ta i 10 4.a i x u 0.8/ p=入 Iu2 /2d p x u2因此 u 2/u 2=( p / p)a/ a i =(u /u) 08 =( p / p) 0.5 o.8=3.5 a80.50.80.50.82a i =3 a i=3 X 880=1366W/m. CK o =1/1/260+57/(50X 1366)=214W/m 2. C热平衡方程 p 改变后:m 2 Cp2 (t 2 -t 1)=m 1 Cp 1(T 2-T 1) p 改变前:

40、m 2 Cp2 (t 2-t 1 )=m 1 Cp(T 2-T1)(1).m 2 Cp2(t 2 -t 1 )= m 2 Cp 2 (t 2 -t 1 )(2)/ m 2 /m 2 =u /u=( p / p) 0.5 =30.5以上关系代入式 (2): 30.5 m2 Cp 2(t 2 -t 1)= m2 Cp2(t 2-t 1 )3 0.5 (t 2 -20)=50-20 t2 =37.3 C tm =(120-37.3)-(70-20)/ln(120-37.3)/(70-20)=65CA o =36700/214/65=2.64 m 23.2 m 2即p加大后所需的传热面积小于换热器具有

41、的传热面积或 u 2 x p,故当 p加大后换热器能完成传热任务9. 04b200994在一传热面为30m2的列管式换热器中，用120 C的饱和蒸汽冷凝将气体从30C加 热到80C,气体走管内，流量为5000m 3 /h,密度为1kg/m 3 （均按入口状态计）比热为1 kJ/kg.K，估算此换热器的传热系数。若气量减少了5 0%，估算在加热蒸汽压力和气体入口温度不变的条件下，气体出口温度变为多少? 解： 求K根据 Q = KA t m计算t m =( (120-30)-(120-80) /In (120-30)/(120-80)= 61.7 CQ= 5000 X 1/3600 X 1 X 1000 X (80-30)= 6