石大030118化工原理期末复习题

《化工原理》课程综合复习资料

一、单选题

1.柏努利方程式中的()项表示单位质量流体所具有的动能。

A.2Z

B.J2/2

C.P/P

D.We

答案：B

2.柏努利方程式中的P/P项表示单位质量流体所具有的()o

A.位能

B.动能

C.静压能

D.有效功

答案：C

3.流体在直管中流动，当ReW()时，流体的流动类型属于层流。

A.1(X)0

B.2(X)()

C.3(X)0

D.4000

答案：B

4.流体在直管中流动，当Re2()时，流体的流动类型属于湍流。

A.1000

B.2000

C.3(X)()

D.4000

答案：D

5如图所示一物包一物，表面1的面积为O.Oln?,表面2的面积为0.0350?,则角系数52=

()o

A.0.256

B.0.397

C.0.714

D.0.665

答案：C

6.如图开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通，图中B-B，

处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为()。

A.P/i>Pfi

B.PBVPB，

C.PB=PB，

D.无法比较

答案：A

7.如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了()的大小。

A.A、B间的压头损失Hf

B.A、B间的压强差AP

C.A、B间的压头损失及动压头差之和

D.A、B间的动压头差

答案：C

8.在滞流区颗粒的沉降速度正比于()o

A.(ps-p)的1/2次方

B.a的零次方

C.粒子直径的0.5次方

D.粒子直径的平方

答案：D

9.流化床的压降随流体速度变化的大致规律是()o

A.起始随气速增大而直线地增大

B.基本上不随气速变化

C.AP^p

D.AP^u2

答案：B

10.物质导热系数的顺序是()o

A.金属〉一般固体>液体>气体

B.金属〉液体〉一般固体〉气体

C.金属〉气体〉液体〉一般固体

D.金属,液体〉气体〉一般固体

答案：A

11有一套管换热器，环隙中芍119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从2()℃被加热到5()℃,管壁

温度应接近()O

A.20℃

B.50℃

C.77.3℃

D.119.6℃

答案：D

12.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为10()℃。若将两灰体的温度各升高100C,则

此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将()。

A.增大

B.减小

C.不变

D.不一定

答案：A

13.判断下面的说法哪一种是错误的？

A.在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大

B.在同一温度下，物体吸收率a与黑度£在数值上相等，因此a与£的物理意义相同

C.黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强

D.黑度反映了实际物体接近黑体的程度

答案：B

14.当换热器中冷、热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的？

A.逆流时，小池一定大于并流、错流或折流时的小血

B.采用逆流操作时可能会节约热流体（或冷流体）的用量

C.采用逆流操作可能会减少所需的传热面积

D.温度差校正系数（I）M的大小反映了流体流向接近逆流的程度

答案：A

15.某设备内的真空度为0.3kgf/cm2,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对压强为（）kPa。

A.235.4

B.128.7

C.71.9

D.68.9

答案：B

16.有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（n?滤液/h）表示，每转一周所得滤液

量以V（n?）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时（）。

A.V增加，Q下降

B.V增加，Q增加

C.V下降，Q下降

D.V下降，Q增加

答案：D

17.欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为

1800kg/m3,要求净化后的空气不含有直径大于10pm的尘粒，若降尘室的底面宽2m,长5m,

则该降尘室内需要设O块隔板。

A.9

B.15

C.2O

D.12

答案；D

18.粒径分别为16pm和即ml勺两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗

粒的离心沉降速度之比为()O

A.2

B.4

C.1

D.0.5

答案：B

19.板框恒压过滤，已知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液相同，在同样

压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为()o

A.0.08

B.0.02

C.0.01

D.0.04

答案：C

20.恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4x1oWs,当压差为lOOkPa时，

过滤常数K为()n?/s。(滤饼不可压缩)

A.O.8xlOA-5

B.1.8x107

C.8.7xlOA-5

D.2.1xlOA-5

答案：C

21.某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/(m.K),厚105mm厚的耐火砖，外层为导热系数

0.93W/(m-K),厚215mm的普通砖导热系数,内、外壁温度分别为760℃和155C。则每

平方米炉壁的热损失为()kW/m2o

A.2.35

B.2598

C.2.598

D.2350

答案：C

22.某工厂用一(p170x5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包两层绝热材料,

第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W/(m-K)；第二层为厚30mm的石棉灰，

其导热系数为0.21W/(m.K)o钢管与矿渣棉交界温度为300C,矿渣棉与石棉灰交界温度

为89.8℃。管道长50m。求该管道的散热量()kW。

A.7.6

B.76

C.141.9

D.14.19

答案：D

23.已知某液体的密度为995kg/m3,比热为4.174kJ/(kg・K),导热系数为0.618W/(m・K),粘度

为0.801mPa$其Pr(普朗特)准数为多少()。

A.5.4

B.8.9

C.7.8

D.0.76

答案：A

24.某一列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换热面积为()

nro

A.141.3

B.0.471

C.0.856

D.0.147

答案：A

25.某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120C,冷凝为同温度下的液体，冷却

介质进出口温度分别为5()℃和100℃,则换热器的平均温差为()℃o

A.50

B.45

C.40

D30

答案C

26.用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为b0.5pm,则由此推断太阳表面的温度

近似为()Ko

A.5700

B.5800

C.5900

D.6000

答案：B

27.如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀

门由全开变为半开，则压力表读数PA(),PB()O

A

7.

A.增大,增大

B.减小，减小

C.减小，增大

D.增大，减小

答案：D

28.两个无限接近的平行大表面1,2,已知表面1的温度为227C,黑度为0.6,表面2的温度

2

为127C,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为()W/m0

A.2103.3

B.2503.3

C.3503.3

D.3103.3

答案：D

29.两块无限接近平行放置的平板，温度分别保持T1=800K和T2=300K,板的黑度为0.8,

板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约为()W/m2o

A.19430

B.4253

C.15177

D.16735

答案；c

30.如图所示流体从大管流向小管，以下表述正确的是()。

A.动能上升，静压能下降，位能不变

B.动能下降，静压能上升，位能不变

C.劭能上升，静压能上升，位能不变

D.动能不变，静压能不变，位能不变

答案：A

31.单位体积流体所具有的()称为流体的密度。

A.质量

B.粘度

C.位能

D.动能

答案：A

32.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为()o

A.真空度

B.表压强

C.相对压强

D.附加压强

答案：B

33.单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为()o

A.流速

B.流线

C.流量

D.流函数

答案：A

34.流体在管内作()流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。

A层流

B.湍流

C.过渡流

D.漩涡流

答案：A

35.流体在圆管内做完全湍流流动时，平均速度约是最大速度的()o

A.0.5

B.D.25

C.0.82

D.2

答案：C

36.离心泵装置中吸入管路的()的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。

A.调节阀

B底阀

C.出口阀

D.截止阀

答案：B

37.离心泵最常用的调节方法是()o

A.改变吸入管路中阀门开度

B.改变排出管路中阀门开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小

D.车削离心泵的叶轮

答案：B

38.往复泵在操作中，()o

A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关

B.允许的安装高度与流量有关

C.流量与转速无关

D.开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关

答案：B

39.自由沉降的意思是()。

A.颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计

B.颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度

C.颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用

D.颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程

答案；D

40.在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的()o

A.绝对压强

B.表压强

C.静压强

D.真空度

答案：A

二、判断题

1.热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围。

答案：V

2.转子流量计可用来测量常温常压腐蚀性流体的流量。

答案：7

3.在相同的设备条件卜，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流。

答案：7

4.离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时流量最大时对应的性能参数。

答案：x

5.在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间应大于或等于气体在室内的停留

时间。

答案：x

6.滤饼过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作，它适用于处理固体含量

较高的悬浮液。

答案:<

7.当流化床床层压降波动较大时，表明床层内存在沟流的不正常现象。

答案：x

8.圆形管道用两层保温材料保温时，导热系数小的保温对料放在内层保温效果好。

答案：4

9.当流体在管束外面流动换热时，对流传热系数跟管排的排列方式无关。

答案：x

10.当用水蒸气作为加热介质时，要经常把冷凝器中的空气放出，否则会大大降低传热效果。

答案：4

三、问答题

1.什么是理想流体、传热速率？

答案：

完全没有粘性的流体，即N=0,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题所作的假设

而己。

传热速率是指单位时间内通过换热器传热面所传递的热量。

2.什么是绝对黑体（黑体）和白体？

答案：

黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反射与透射，

即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，即能全部反射辐射能（即

反射率P=l）的物体，也称为镜体。

3.什么是物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E?

答案：

物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（为=0-8）的总辐射能，称

为物体的辐射能力或半球辐射能力、或自身辐射。E只与物体表面性质和温度有关，温度越

高，物体的辐射能力越大。

4.什么是稳定流动和不稳定流动？

答案：

在流动系统中，如果与流动有关的各参数（小〃、"等）只随位置变化，不随时间变化，为

稳定流动。在流动系统中，如果与流动有关的各参数（〃、p、〃等）不仅随位置变化，而且

还随时间变化，为不稳定流动。

5.什么是单色辐射能力、离心泵的扬程？

答案：

物体在人至入+△入的波段内的辐射能力，称为物体的单色辐射能力，反映了物体的的辐射能

力随入（0-8）的分布情况。

泵的扬程，又称为离心泵的E头，是指泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量，其单

位为m。

6.什么是控制性热阻？

答案：

冷、热两流体在换热器内进行换热时，如果忽略热阻很小的固体间壁热阻，当两种流体的对

流传热系数相差很大时，总热阻绝大部分都集中的对流传热系数a小的一侧，即a小的一侧

热阻对总热阻起控制性作用，这部分热阻就称为控制性热阻。

7.什么是辐射强度、加热炉的热效率？

答案：

辐射强度，是指物体单位表面积、单位时间内向空间单位立体角所发射的全部波长。尸0-8）

的辐射能。表示在半球空间的不同方向上，一个物体向外界发射辐射能的大小。

油品及其他被加热的介质所吸收热量与燃料燃烧放出的热量之比，称为加热炉的热效率。

8.什么是灰体、透明体？

答案：

如果某一物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即必=常数，则这样的物

体称为灰体。能够全部透过辐射能（即透过率1=1）的物体称为透明体。

9.粘性流体的流动型态有几种？如何判别？

答案：

粘性流体的流动型态有两种：层流和湍流。判别依据是雷诺数，Re=dup/p,ReW2000为层流,

Re>4000为湍流。

10.Zl+pl/pg=Z2+p2/pg（1）,p=pa+pgh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？

答案：

⑴说明静止的连续的同一流体同一水平面上的各点，深度相同，它们的压强亦相等；（2）说明

液体内部任一点压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液而压强变化，必

将引起液体内部各点发生同样大小的变化。

11.液体在光滑圆形直管内作湍流流动。若液体的物性、管长和管径均不变，而流量增至成的

2倍，问阻力损失为原来的多少倍（设两种情况下，雷诺数均在3x103〜1x105范围内）

答案：

对光滑管：石*Re二誓―

zX0.25

4/=%=（O.5）025=0.84,即：=0.842,

/4IkReJ

由范宁公式：%.生=竺.="土毋£=3.36

d2hfl4%4%

12/〜Re曲线可分为几个区域？在每个区域4值的大小与哪些因素有关？在各区域中，能量

损失与流速〃的关系是什么？

答案：

几〜Re曲线可分为层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区居心U

层流区：X=64/Re,人与d、u、p、R有关，

过渡区、湍流区：X=f(Re,£/d),入除与d、u、p、"有关外，还与管壁粗糙度有

关，",与-

C4/

完全湍流区：bf®d)，九只与管壁相对粗糙度有关，APfXzJ

13.恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生生什么变化？试定性分析

其影响因素。

答案：

由公式半=花”为K=理:可知增大压力，K值增大；提高温度，K值增大,

过滤速度增大。过滤速率四由过滤压力、温度、滤液黏度、滤饼比阻、饼液比及过滤面积

dr

等因素有关。

14.某含尘气体经过一个降尘室进行除尘，气体密度与颗粒密度相比可忽略不计(以-"为〃)，

颗粒较细小，可近似按层流进行处理。试进行以下分析：原工况下能10()%除去的颗粒直径为

5现将气体流量增大1倍，其他条件不变，试分析能100%除去的颗粒直径变为力的多少

倍？

答案：

对降尘室：匕二4必

层流时：U,=

18//

医」一

推出：4由「

7A,(43g

气体流量增加1倍，降尘室能除去的颗粒最小直径变为力的正倍。

15.已知欲全部除去的尘粒在降尘室内的沉降速度为%,试从理论上推导降尘室的处理能力和

降尘室结构尺寸(降尘式的长、宽、高分别为L、3、H)间的关系。

答案：

当欲除去的尘粒直径为d时，尘粒的沉降速度与一定，则沉降时间7,="//,设处理量为

Vs,尘粒在降尘室内的停留时间为丁=•••叼47,，匕口加,。

16.某流体在圆管内呈湍流流动时，若管径减小至原管径的1/2,而流量保持不变，忽略出口

温度变化对物性的影响，间管内对流传热系数如何变化?

答案：

ax--(Re)08x—•(tZw)08又因为woc-5-

ddd

✓x1.8

...生=2卷=3.48

%IdJ

17.什么是流体、热负荷？

答案：

由于液体和气体受到外力作用易发生变形，没有一定的形状并且具有流动性，因此将液体和

气体总称为流体。热负荷是指在换热器中单位时间内，冷、热两流体之间所交换的热量。

18.什么是连续介质的假定？

答案：

在流体流动的研究中，常将流体视为由无数流体微团（或流体质点）组成的连续介质。这些

质点是一个紧挨着一个，质点间无空隙，即可认为流体充满其占据的空间，从而可以摆脱复

杂的分子运动，单从宏观的角度来研究流体在外力作用下的机械运动规律。

19.指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力，惯性力，静

压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。

答案：

属于体积力的是：电磁力、重力、惯性力。属于面力的是：静压力、固体边界作用于流体的

力、粘性力。

20.粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有

剪应力，那么它们是不是都没有粘性？

答案：

粘性流体在静止时没有剪应力。理想流体在运动时没有剪应力。若流体静止时没有剪应力，

并不意味着流体没有粘性，因为粘性是流体真身的一种物理性质，只不过在流体流动时才表

现出来。

四、论述题

1.如图所示，用一台离心泵将密度为p=960kg/n?的某种液体由敞口贮槽A送至表压

3

PD=101.3kPa的容器D,要求输送流量V=29.3m/ho已知输送管路的管子规格均为中80x4mm,

吸入管路AB段的总长度为10m；排出管路CD段的总长140m（以上管长均为包括H部阻力

当量长度在内的总管长），其它数据见图。已知管路的摩擦阻力系数为0.018。

试求：①液体在管内的流速为多少m/s?②离心泵的有效扬程为多少m?③离心泵的有效功

率为多少kW?④现由于液体输送流量增加，在离心泵排出管路下游并联一条长度为100m（包

括局部阻力当量长度）、与原管路规格和敷设方式均相同的管路（如图中虚线所示，CO管段

长为40m）。并联该管路后发现离心泵的有效扬程降低了5%,请计算此时流体的输送量可以

增加到多少m3/h?（各段管路的摩擦阻力系数仍为0.018）

0

答案:

4x29.3

①液体在管内的流速：〃=

%x0.0722x3600

②在敞口储槽液面A和容器D液面间列柏努力方程:

NPAM

0+L013xl0：+()+

'960x9.81

③离心泵的有效功率:

29.3

N=QHpg=x28.4x960x9.81x10-3=2.18(4W)

ee3600

④并联管路后，由于泵的扬程降低5%、敞口储槽A和容器D的端点条件不变，则总管路的

摩擦阻力损失降低5%。由于并联管路与原管路规格相同，则总管路中流体的流速等于并联管

路中流体的流速2倍，u=2u°

।人1()D(〃/2)

=(l-0.05)E//，代入已知数据有:

/~d-3g2g

。,。叱击普、康1+。・。映给第=095X7")

解得总管路流速：u=2.757m/s

V=-d2u=-x0.0722x2.757x3600=40.4(w3/h)

2.有一单管程、单壳程列管换热器，管程由442根(p25x2.5mm的钢管组成。冷却水在管内流

动，流量为250m・Vh,入口温度为20℃。将壳程为96℃某油蒸气冷凝，要求油蒸气的冷凝量

为22.7kg/s,油蒸气的的冷廉潜热为330kJ/kg,冷凝传热系数为lxl04w/(m2-K)o

试求：①计算冷却水的出口温度为多少℃?②水的对流传热系数3为多少W/(m2.K)?③

完成换热任务所需的换热器面积为多少n??换热器的管长度为多少m?

注：①计算中不计热损失，管壁及污垢热阻可忽略；②在定性温度卜水的物性参数为:

Cp=4.174kJ/(kg-K),入=0.6224W/(m-K),p=994kg/m3,卜i=0.752cP。

答案:

①忽略热损失时，有以卜热量衡算方程式:

0=町4=帆2cp26-4)，热负荷为：。=机力=22.7X330=7491(HV)

/隽=2°+事京L”

3600

V/250/

@w=^3600=—/3600=o.5〃〃§

0.022x442

44

.、dup0.02x0.5x994…

Re=——=----------------=1.322x10

〃0.752x10-3

^^^174x0.752x10-^^

20.6224

0.6224/

6=0.023-Re08Pr04=0.023x--------x(1.322x104)0x5.04(u=2708(W•in1-K-1)

0.02

③以外表面为基准的总传热系数:

(专十/=^+HX2708j

二1781(W32・k)

M=3A=4=62』CC)

7/O

In-----LIn—

T-t,50

7491

Q=(4纯〃=A。==67.7(机2)

1.781x62.1

由

=L=&=-------------------_i.95(/〃)

nndo442x%x0.025

3.如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，己知水的密度为

1000kg/m\管道直径均为（p45x2.5mm,泵的进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。

真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m,压力表安装位置距贮水池的水面高度为5mo

当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为IOJ/kg,出水管道的全部阻力损失为

40J/kg,压力表的读数为2.5kgf/cm2。泵的效率为7（）%。（忽略真空表到泵入口、泵出口到

压力表的阻力损失）。试求：①泵扬程H,m；②两液面高度差h,m；③泵所需的轴功率

N,kWo

答案：

①在0-2间列柏努力方程:

区+喧+”=Z,+

十曲+£〃

Zy+cCL2/02

Pg2gP82g乙-

Po=O,P2=2.5kgl7cm2=2.452x10、Pa

4V4x4/3600,

=--=--------=0.8842〃？/s

■7id2)X0.042

=Z〃/o_2=J2-=LO2〃7

2g9.81

Zo=O,Z2=5,代入上式，计算得：H=31.06m

②在0-3间列柏努力方程：ZG+-^+^-+He=Z.+-^-+^+YHfax

P82g一Pg2g

其中：Po=P?=O,“O=〃3=0,Z3-Zo=h»

Z〃/03Z%02+Z%2—3

Z"/0-310+40

=5.098加

gg9.81

h=31.06-5.098=25.96m

4

Ne=HQp^=31.06x----xIOOOx9.8l

③3600

=338.55W=0.34KW

4.有一单壳程、双管程列管换热器。壳程为120℃饱和水蒸汽冷凝，常压空气以12m/s的流速

在管程内流过。列管为038x2.5mm钢管，总管数为20。根。已知空气进口温度为26℃,要

求被加热到86℃。已知蒸汽侧传热膜系数为l()4w/(m2.K),壁阻及垢阻可忽略不计，可视为

控制性热阻问题，控制性热阻在空气侧。忽略热损失。

试求：①换热器的热负荷Q,kW；②管内对流传热系数3，W/(m2.K)；③换热器管长为

多少米？

已知定性温度下空气的物性参数分别为：=1.005kJ/(kg.K),2=2.861x10々w/g.K),

p=1.076kg/m3,//=1.985xlO_5Pa-s

答案：

⑴换热器的热负荷

2

G2=Vp=0.785^w/?y

7(Y)

=0.785X0.0332xl2xl.076x—

2

=l.KMkg/s

Q~G2cp2(，2-%)

=1.104x1.005x(86-26)=66.57kW

⑵管内对流传热系数出

dup0.033x12x1.076

Re=—^-=-----------：—=2.15x1i0n'4>1i0n4(湍流)

〃1.985x1()7

Pr二乂二监此粤贮=0.697

A0.02861

.-.^=0.023-Re08Pr04=0.023.^^(2.15xIO4)°8().69704=50.46W/(m2.K)

d0.033'7

⑶换热器管长

2

ao»at,/.K.=50.46W/(m-K)

“念:繇缁=绐6”

22.36

A=1.079m

7id--n3.14x0.033x200

5.有一套管换热器，内管为。54x2/〃〃?，外管为。116x4〃〃〃的钢管。现用120℃的饱和水蒸气

加热苯，使苯由50℃加热至80℃,苯在内管中以4000奴/人的流量流动，在50〜80℃范围内,

苯的物性为C〃=1.86左〃(奴-K),夕=880必/〃尸，〃=3.9xIO"42=0.145W/(”K),

钢的导热系数为45W/(〃z-K)：120℃时水蒸气冷凝潜热尸=2205//依，蒸汽侧对流传热系数

二汽=104W/(〃J.K),壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱和温度

下排出。试求所需套管的有效长度，m。

答案：

套管的有效长度：

w/p_4000/3600

u=2=0.643/7?/s

0.785^-880x0.785x0.052

dup_0.643x0.05x880

27.254x104湍流

R.=~~lT~3.9xl()T

_1.86x103x39乂1。7

P尸=5.0

~T~0.145

20.145

%=0.023—父空。4=0.023(7.254x104)°8(5.O)04=982vv/w2℃

d20.05

则以内管外表面计的传热系数:

J__J_4_10.002x5454

7+

~k~~a,瓦a2d2-To45x52982x50

=k、=803w/m2•℃

12Tl80-50

==53.6℃

,T-t,120-50

In----L}In-------

T-t2120-80

••・卬2的2。2一。)二々图41%,〃

400086x1()3-5())=go?*4x0.054/x53.6

3600

/=8.49/??

6.用泵将2()°C的水从敞口贮槽送至表压为1.5xl(FPa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部

分相对位置如图所示。输送管路尺寸为(|)108mmx4mm的无缝钢管，吸入管长度为20m,排出

管长度为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为3/4开度时，真空表

读数为42700Pa,两测压口的垂直距离为0.5m,忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为

0.02°

试求：(1)阀门3/4开度时管路的流量(n?/h)；(2)压力表读数(Pa)；(3)泵的压头(m)；(4)若泵的

轴功率为10kW,求泵的效率。

答案：

⑴阀门3/4开度时管路的流量(m/)

在贮槽液面0-0'与真空表所在截面1-1,间列柏努利方程。以0-0’截面为基准水平面，有:

IW0.Po___.M1.P\IZJ

zo+—+--Z1+—+―+

2gpg2gPg

=.二=O（）2x型x—

其中：=0.204〃；，

2g0.12x9.81

zo=O,uo=O,p（）=0（表压），z=3m,pi=-42700Pa（表压）

223

代入上式，得：ui-2.3m/s,（2=JW=^xO.Ix2.3x3600=65m/h

44

(2)压力表读数(Pa)

在压力表所在截面2-2,与容器液面3-3'间列柏努利方程。仍以0-0'截面为基准水平面，有:

2.32l.5xlQ51002.32

3.5++嬴二16+0++0.02x

1000xg0J2x9.81

解得：pznB与xloSpa(表压)

⑶泵的压头(m)

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得

口/、P、-PiU八<3.23X105+0.427X105.

H=(z,-z.)+―—―+H.=0.5+------------------------+0

■1pg71000X9.81

=37.8/7?

⑷泵的有效功率

65.

Ne=pgQH,=1000x9.81x——x37.8=6.695x103W=6.695kW

,3600

【NelN=6.695/10=66.95%

7.一内管尺寸为(p25总.5mm的套管换热器作为精循塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走

壳程。已知塔顶蒸汽流量为50()kg/h,汽化潜热为27()kJ/kg,饱和温度为8()℃；冷去U水入口

温度为15℃,出口温度为45C,忽略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧的对流传热系数

42

«f>=10W/(mK),水侧的对流传热系数cw=4428.4W/(m2.K)；水的比热0=4.174kJ/(kg•K),

忽略热损失。

试求：①换热器的热负荷Q,kW；②冷凝水的用量W2,kg/h；③换热过程的对数平均温差

AU,℃；④换热过程的总传热系数Ko,W/(nf.K)；(以内管的外表面积为基准)⑤若达到

要求，换热器长度不短于几米？

答案：

①I奂热器的热负荷：Q=Wiri=500x270=1.35x105kJ/h=37.5kW

1.35X1Q5

②冷却水用量:=1078.1kg/h

-4.174x(45-15)

③传热过程的对数平均温差：

At.

ln(#

Al,

其中：At1=T-t1=80-15=65℃；Al2=T-t2=80-45=35°C

At,At2

所以：Atm="==48.46℃

1吟)ln(^|)

At,35

④总传热系数Ko：

1_0.025-422

_L=A_4--^-=3.823xl0m-K/WKo=2615.97W/(m•K)

Koa.d.最一4428.4x0.02

⑤换热器长度L：

Q37.5x1030.2958

A。==0.2958〃/=M,L,=3.766in

Ko42615.97x48.46兀d。-0.025冗

8.一套管换热器(管长为L75m,内管采用①25x2.5mm、外管采用060x3.5mm的钢管),用

饱和水蒸汽来加热空气。空气走内管，管间为蒸汽冷凝，蒸汽侧对流传热系数为lO'w/a/.K)。

已知空气的进出口温度分别为20C和80C,流量为18kg/h。忽略间壁两侧污垢热阻及管壁热

阻，忽略热损失。

试求：①换热器的热负荷。，kW；②空气侧对流给热系数如W/(m2-K)；③以内管外表面积

为基准的总传热系数K“，W/(m2K)；④试求传热的平均温差

已知:空气的物性可以视为常数，取值如下:密度1.128kg/m3；比热L005kJ/(kgK)；导热系

数。0276W/(mK)；粘度19.6xl06Pa-So

答案：

®Q=m2Cp2(t2-ti)=----x1.005x(80-20)=0.3015kW

3600

否m,4〃?，4xl8/36(X)

@u：=-=----=------------------=14.1

ph、p1.128xTFx().02~

「dirp0.02x14.11x1.128

Mp='''=_________________=1.624xlO4,湍流

〃-19.6x10-6

.1.005xl03x19.6xlO-6

=0.714G(0.7,160)

2-0.0276

%=L7%,02=87