化工原理例题-上册

例：用3种压差计测量气体的微小压差

试问：1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？1

2）用倾斜U型管压差计，θ=30°，指示液为苯，其读数R’为多少？3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R〃为多少？

R〃为R的多少倍？已知：苯的密度

水的密度

计算时可忽略气体密度的影响。

解：1）普通管U型管压差计22）倾斜U型管压差计

3）微差压差计故：3

例：利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两相界面位置，已知两吹气管出口的间距为H＝1m，压差计中指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为800kg/m3、1000kg/m3、13600kg/m3。求当压差计指示R＝67mm时，界面距离上吹气管出口端距离h。

解：忽略吹气管出口端到U型管两侧的气体流动阻力造成的压强差，则：4（表）(表）5例1：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过1.07×104Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。解：过液封管口作基准水平面o-o’，在其上取1，2两点。6例2：真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作的真空度，冷凝器的上方与真空泵相通，不时将器内的不凝气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，水即在管内上升一定高度h，这种措施称为液封。若真空表读数为

8.0×104Pa，试求气压管内水上升的高度h。

解：设气压管内水面上方的绝对压强为P，作用于液封槽内水面的压强为大气压强Pa，根据流体静力学基本方程式知：78五、柏努利方程式的应用

1、应用柏努利方程的注意事项

1）作图并确定衡算范围根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方向，定出上下截面，以明确流动系统的衡标范围。2）截面的截取两截面都应与流动方向垂直，并且两截面的流体必须是连续的，所求得未知量应在两截面或两截面之间，截面的有关物理量Z、u、p等除了所求的物理量之外，都必须是已知的或者可以通过其它关系式计算出来。93）基准水平面的选取所以基准水平面的位置可以任意选取，但必须与地面平行，为了计算方便，通常取基准水平面通过衡算范围的两个截面中的任意一个截面。如衡算范围为水平管道，则基准水平面通过管道中心线，ΔZ=0。4）单位必须一致在应用柏努利方程之前，应把有关的物理量换算成一致的单位，然后进行计算。两截面的压强除要求单位一致外，还要求表示方法一致。10习题课使用机械能衡算方程时，应注意以下几点（结合例1说明）：包含待求变量。控制体内的流体必须连续、均质；有流体进出的那些控制面（流通截面）应与流动方向相垂直，且已知条件最多；控制体的选取：

基准水平面的选取

压力用绝压或表压均可，但两边必须统一。一般将基准面定在某一流通截面的中心上11【例】轴功的计算如图所示，已知管道尺寸为

114

4mm，流量为85m3/h，水在管路中（喷头前）流动的总阻力损失为10J/kg，喷头前压力较塔内压力高100kPa，水从塔中流入下水道的阻力损失为12J/kg。求泵供给的外加功率。

解：按照控制体选取原则，应取面1-1至面2-2，而不能取面1-1至面3-3或面1-1至面4-4。由已知条件可知管内径12【例】轴功的计算在面1-1和面2-2间有z2=7mp2=？wf1-2=10J

kg-113【例】轴功的计算p3可通过面3-3与4-4间的机械能衡算求得：z3=1.2m，wf3-4=12Jkg-1J

kg-1

由已知条件可知：J

kg-1J

kg-114【例】轴功的计算故泵的外加功率为：=4310W或4.31kW

返回目录15【例】总阻力损失的计算如图所示，将敞口高位槽A中密度870kg

m-3、黏度0.8mPas的溶液自流送入设备B中。pB=10kPa，阀门前、后的输送管道分别为38

2.5mm和32

2.5mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10m和8m，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。为使溶液能以4m3

h-1的流量流入设备B中，问z为多少米？解：1122在面1-1与2-2间列机械能衡算式：注：面2-2取在管出口内侧、外测均可，这里取在内侧。16密度870kg

m-3、黏度0.8mPas。pB=10kPa，阀门前、后的输送管道分别为38

2.5mm和32

2.5mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10m和8m，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。流量4m3

h-11122m

s-1查表1-1取管壁绝对糙度

=0.2mm

/d1=0.00606查图1-27

1=0.03217密度870kg

m-3、黏度0.8mPas。pB=10kPa，阀门前、后的输送管道分别为38

2.5mm和32

2.5mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10m和8m，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。流量4m3

h-11122m

s-1

/d2=0.2/27=0.0074查图1-27

2=0.033突然缩小

1=0.5，查表1-2知

90弯头

2=0.75+0.5+0.7518密度870kg

m-3、黏度0.8mPas。pB=10kPa，阀门前、后的输送管道分别为38

2.5mm和32

2.5mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10m和8m，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。流量4m3

h-11122查表1-2知标准阀（全开）

=6.40.5+0.756.4作业：返回目录19习题课：操作问题举例解：（1）管内流量

1-1面和2-2面（出口截面外侧）间有：

【例】

现将阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、摩擦损失wf（包括出口）如何变化？

不变不变（动能＋位能＋静压能）

一般变化很小，可近似认为是常数

（2）pA

：1-1面和A-A面间有：20习题课：操作问题举例【例】现将阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、阻力损失wf（包括出口）如何变化？

（3）pB

：B-B面和2-2面（出口截面内侧）间有：不变不变（4）阻力损失wf（包括出口）1-1面和2-2面（出口截面外侧）间有：不变21习题课：操作问题举例结论：简单管路中局部阻力系数

，如阀门关小这个规律具有普遍性。管内流量，阀门上游压力，下游压力。22习题课：操作问题举例在这类问题中，若u未知，则

也未知，求解时需试差。通常将

作为试差变量（因为变化范围不大），可取已进入阻力平方区的

值作为计算初值或在其常见值0.2~0.3范围内取一值作为初值。【例】在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U型管测得该处静压为186mmH2O。测压孔以后的管路包括80m直管及4个90°弯头。管出口通向表压为120mmH2O的设备。输气管为铸铁管，内径500mm。所输送的空气温度为25℃，试估计其体积流量。解：80m4个90°弯头ABpA＝186mmH2OpB＝120mmH2O铸铁管，d＝0.5m管内平均压力（绝）故可按不可压缩流体处理。>>23习题课：操作问题举例80m4个90°弯头ABpA＝186mmH2OpB＝120mmH2O铸铁管，d＝0.5m在A与B间列机械能衡算式：

kg

m-390°弯头le/d＝35（1）24习题课：操作问题举例

试差如下：（1）设

=0.02式1u=13.4m

s-1查表1-1取

=0.3mm，则

查附录六知，25℃

=1.84×10-5

Pas重新计算

=0.0191u=13.7m

s-1

m3

s-1

25二、复杂管路【例】设计型问题举例见下页图。40℃的粗汽油，

＝710kg

m-3，液面维持恒定，用泵抽出，流经三通后分成两路。一路送到设备一的顶部，最大流量为10800kg

h-1，另一路送到设备二的中部，最大流量为6400kg

h-1。已估计出：阀全开时

hfAB=2m液柱，

hfBC=6m液柱，

hfBD=5m液柱。求泵所需功率，设泵效率为60%。解：这是分支管路设计型问题，可沿两分支管路分别计算三通B处的机械能总能头值hB，从中选取较大者。26【例】设计型问题举例通向设备一的支路：

＝710kg

m-3，设备一最大流量为10800kg

h-1，设备二最大流量为6400kg

h-1。

hfAB=2m液柱，

hfBC=6m液柱，

hfBD=5m液柱。泵效率为60%。求泵所需功率，通向设备二的支路：所以，须取27【例】设计型问题举例

＝710kg

m-3，设备一最大流量为10800kg

h-1，设备二最大流量为6400kg

h-1。

hfAB=2m液柱，

hfBC=6m液柱，

hfBD=5m液柱。泵效率为60%。求泵所需功率，在液面A-A和B-B间列机械能衡算式：W或15.4kW28【例】操作型问题分析举例解：（1）k1关小，则Vs1

减小。Vs2、Vs3

不变Vs变小，故假设不成立假设Vs变大Vs变小，故假设不成立排除法现将支路1上的阀门k1关小，则下列流动参数将如何变化？(1)总管流量Vs、支管1、2、3的流量Vs1、Vs2、Vs3； (2)压力表读数pA、pB。假设Vs不变∴Vs将变小EtA、EtB不变EtA变小、EtB变大Vs2、Vs3

变小Vs1

Vs2、Vs3

变大EtA变大、EtB变小Vs

Vs2

Vs3

29【例】操作型问题分析举例（2）压力表读数pA、pB现将支路1上的阀门k1关小，则下列流动参数将如何变化？(1)总管流量Vs、支管1、2、3的流量Vs1、Vs2、Vs3； (2)压力表读数pA、pB。Vs1

EtA变大pB变小EtB变小pA变大1-1与A间的机械能衡算B与2-2间的机械能衡算30【例】操作型问题分析举例作业：31第一章小结32第一章小结重要概念： 连续介质、等压面、牛顿黏性定律、黏度

及其影响因素、雷诺数、层流与湍流的本质区别、设备及仪表：

压差计、流量计等结构及测量原理。33习题课----根据流量、压头选泵将流量、压头裕量控制在10%左右。34设计型问题计算举例【例】要用泵将水送到15m高之处，最大流量为80m3

h-1。此流量下管路的压头损失为3m。试在IS型泵中，选定合用的一个。【解】题中已给出最大流量为：Q=80m3

h-1取he的1.05～1.1倍则为18.9~19.8m。查图2-18得：IS100-80-125，n＝2900r

min-1另：IS125-100-250，n＝1450rmin-1泵虽同样合用，但泵体较大，一般情况下都选前者。

35操作型问题计算举例【例】某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特性曲线方程为H=30－0.01V2。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为he=10＋0.04V2，式中V的单位为m3/h，H及he的单位均为m。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：

a．若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？

b．若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？

【解】（1）362015H

he

(2)多损失的压头为多少m水柱？a.采用调节出口阀门的方法多损失的泵特性曲线方程管路特性曲线方程37泵特性曲线方程管路特性曲线方程b.采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少r.p.m.？

2015注意：以下解法错误!!!新转速下泵的特性曲线方程为：

因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过坐标原点时除外）。he

38第二章小结设计型、操作性问题计算39例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水中的沉降。用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降，

附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s核算流型

原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。40例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固体密度ρS=400kg/m3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：1．降尘室的总高度H，m；2．理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；3.粒径为40μm的颗粒的回收百分率；4.欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设置几层水平隔板？41解：1）降尘室的总高度H2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸

用试差法由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区

42核算沉降流型

∴原假设正确

3、粒径为40μm的颗粒的回收百分率粒径为40μm的颗粒定在滞流区，其沉降速度43气体通过降沉室的时间为：

直径为40μm的颗粒在12s内的沉降高度为：

假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率。直径为40μm的颗粒被回收的百分率为：

444、水平隔板层数由规定需要完全除去的最小粒径求沉降速度，再由生产能力和底面积求得多层降尘室的水平隔板层数。粒径为10μm的颗粒的沉降必在滞流区，

取33层

板间距为

45

例：气体中所含尘粒的密度为2000kg/m3，气体的流量为5500标m3/h，温度为500℃，密度为0.43kg/m3，粘度为3.6×10-5Pa.s，拟采用标准形式的旋风分离器进行除尘，要求分离效率不低于90%，且知相应的临界粒径不大于10μm，要求压降不超过700Pa，试决定旋风分离器的尺寸与个数。

解：根据允许的压强降确定气体在入口的流速ui

ξ=8.046

按分离要求，临界粒径不大于10μm，故取临界粒径dc=10μm来计算粒径的尺寸。由ui与dc计算D

N=547旋风分离器的直径：D=4B=4×0.196=0.78m根据D与ui计算每个分离器的处理量，再根据气体流量确定旋风分离器的数目。进气管截面积每个旋风分离器的气体处理量为：含尘气体在操作状况下的总流量为：48所需旋风分离器的台数为：为满足规定的气体处理量、压强降及分离效率三项指标，需要直径不大于0.78m的标准分离器至少三台，为了便于安排，现采用四台并联。校核压力降与分离效率四台并联时，每台旋风分离气分摊的气体处理量为：

为了保证指定的分离效率，临界粒径仍取为10μm。49校核ΔP

或者从维持指定的最大允许压降数值为前提，求得每台旋风分离器的最小直径。50ΔP=700Paui=20.2m/s校核临界粒径

根据以上计算可知，当采用四个尺寸相同的标准型旋风分离器并联操作来处理本题中的含尘气体时，只要分离器在51（0.654～0.695m）范围内，便可同时满足气量、压强降及效率指标。倘若直径D>0.659m，则在规定的气量下不能达到规定的分离效率。倘若直径D<0.654m，则在规定的气量下，压降将超出允许的范围。52例：过滤一种固体颗体积分数为0.1的悬浮液,滤饼含水的体积分数为0.5,颗粒不可压缩,经实验测定滤饼比阻为1.3×1011m-2,水的粘度为1.0×10-3Pa.s。在压强差恒为9.8×104Pa的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略,试求：1）每m2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。2）如将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？解：1）过滤时间53∵滤布阻力可忽略2)求过滤时间加倍时的滤液量54例：用一台BMS/635-25板框压滤机过滤一种含固体颗粒为25kg/m3的悬浮液，在过滤机入口处滤浆的表压为3.39×105Pa,已测得在此压力下K=1.86×10-4，qe=0.0282，所用滤布与实验时的相同，料浆温度为25℃，每次过滤到滤饼充满滤框为止，然后用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同，体积为滤液体积的8%，每次卸渣，清理，装合等辅助操作时间为15min。已知固相颗粒密度为2930kg/m3，又测得湿滤饼的密度为1930kg/m3。求此板框压滤机的生产能力，并讨论此板框压滤机是否在最佳操作状态下操作。55总过滤面积滤框总容积已知1m3滤饼的质量为1930kg，其中含水xkg,水的密度按1000kg/m3考虑。x=518kg解：561m3滤饼中固相颗粒质量为1930-518=1412kg设每1m3滤液中含水ykg

y=991.5kg

生成1m3滤饼所需的滤浆质量为生成1m3滤饼的滤液的质量为：（57412-1930）=55482kg滤液体积为:

57滤框全部充满时的滤液体积为过滤终了时单位面积滤量为代入过滤终了时滤液的速率58洗涤液体积生产能力59根据获得最大生产能力的要求，辅助操作时间应为这就是说实际所用过滤时间太长，对这种悬浮液，为提高生产能力。过滤时间应短些。60例：用转筒真空过滤机于50kPa真空度下过滤密度为1220kg/m3的某种水悬浮液，操作条件下的过滤常数K=5.2×10-6m2/s，过滤介质的阻力可忽略不计。已知，每次获得1m3滤液生成的滤渣中含有固相590kg，固相密度为2200kg/m3，转筒直径为1.75m，宽度为0.92m，转筒浸没度1/3，其转速为0.5r/min，试求：1)过滤机的生产能力。2)转筒表面最终滤饼厚度δ。61解：1）2）要求滤饼厚度，应先通过物量衡算求得滤饼体积与滤液体积之比c以1m3悬浮液为准，设其中固相质量分数为xw62所以过滤1m3悬浮液所得滤饼的固相质量：∴可得滤液体积为滤饼体积为1-0.6823=0.3177m3

转筒每转一周得滤饼体积滤饼厚度63【例】

某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为635

635

25mm。过滤操作在20℃、恒定压差下进行，过滤常数K=4.24

10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比c=0.08m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间。现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，过滤压差也相同。转筒直径为1m，长度为1m，浸入角度为120

。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？假设滤饼不可压缩。64以一个框为基准进行计算。滤液量

过滤面积再根据恒压过滤方程得：K=4.24

10-5m2/sqe=0.0201m3/m2思考：以5个框为基准，如何求解？【解】框全充满所需时间？（框全充满）65改用回转真空过滤机后，压差不变，故K不变；滤布不变，故qe不变。K=4.24

10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2过滤面积板框：设转筒每分钟转n转，则回转真空过滤机生产能力回转真空过滤机：转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？66习题课返回目录67小结沉降

设备：降尘室结构

公式：（Re<2）降尘室：能100%去除的最小颗粒满足气体处理能力与底面积呈正比，与高度无关。重要概念：自由沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素斯托克斯公式68小结1、重要概念：滤浆滤饼过滤介质滤液生产能力过滤：69小结2、公式：与滤饼性质有关（比阻r0、比表面积a、空隙率

、压缩指数s）

与滤浆的性质（浓度、密度、粘度）有关。

与推动力有关r与滤饼的结构、性质（比表面积a、空隙率

）有关Ve与过滤介质的性质有关恒压过滤方程70小结洗涤：71小结72小结板框机、叶滤机、转筒真空过滤机的结构、特点

3、设备：73小结LMTD法------对数平均温差法

LogarithmicMeanTemperatureDiffrence（逆、并流）（其他流动情况）

74习题课---设计型问题举例

【例1】在套管式油冷却器里，热油在

25

2.5mm的金属管内流动，冷却水在套管环隙内流动，油和水的质量流量皆为216kg/h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃。油侧对流传热系数为1.5kW/m2K，水侧的对流传热系数为3.5kW/m2K，油的比热为2.0kJ/kgK。试分别计算逆流和并流操作所需要的管长。忽略污垢热阻及管壁导热热阻。

25

2.5mm75【解法一】

：LMTD法逆流时：(以外表面为基准)

25

2.5mm76

25

2.5mmQ、t2、K与逆流时相同

(以外表面为基准)并流时：77结论：在相同条件下，

逆流并流78对设计型问题，建议使用LMTD法。79习题课---操作型问题计算举例【例2】有一台现成的卧式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40℃，冷凝传热系数

1=7000W/m2K。冷却水走管内，其进、出口温度分别为32℃和36℃，污垢及管壁热阻取为0.0009m2K/W（以外表面计）。假设管内外流动可近似视为逆流。试核算该换热器是否合用？列管式换热器基本尺寸如下： 换热管规格

25

2.5mm

管长l=4m管程数M=4 总管数N=272根外壳直径D=700mm附：氨冷凝潜热r=1099kJ/kg 34℃下水的物性：80污垢及管壁热阻为0.0009m2K/W（以外表面计）【解法一】

：LMTD法根据已定的换热任务，求出所需面积A需，然后与实际已给的面积A实比较。若A需<A实，则换热器合用。这样，将上述操作型问题转化为了设计型问题。其中：81

1=7000kW/m2K污垢及管壁热阻为Ra2=0.0009m2K/W（以外表面计）污垢及管壁热阻为0.0009m2K/W（以外表面计）代入下式：82即换热器合用!!!注意此题比较Q也可以，但比较K或tm则不妥。83习题课---操作型问题计算举例【例3】如图所示，单管程列管式换热器，内有180根

19

1.5mm的管子，每根长3米，管内走流量为2000kg/h的冷流体，与热流体进行逆流换热，其进口温度为30℃。已知(ms2Cp2)

/(ms1Cp1)

=0.5（下标2代表冷流体，下标1代表热流体）。冷流体的Cp2=1.05kJ/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体的进口温度为T1=150℃，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。试求热流体的出口温度T2。84180根

19

1.5mm，长3米，(ms2Cp2)

/(ms1Cp1)

=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。注意：不必试差！【解法一】

：LMTD法85180根

19

1.5mm，长3米，(ms2Cp2)

/(ms1Cp1)

=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。86（1）又（2）联立求解式1、2得：180根

19

1.5mm，长3米，(ms2Cp2)

/(ms1Cp1)

=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。87180根

19

1.5mm，长3米，(ms2Cp2)

/(ms1Cp1)

=0.5Cp2=1050J/(kg

℃)，

2=2

10-2cP，

2=0.0289W/(m

℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。88习题课---操作型问题定性分析【例4】无相变的冷、热流体在套管式换热器中进行换热，今若热流体的质量流量增大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。

快速分析法：【解法一】89总结：“快速分析法”是基于换热的基本规律而做出的简单推断，是工程上常用的有效、快捷的方法，这种方法并不能处理所有问题。90LMTD法定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。K：ms1

2不变K

(1)(2)(3)(4)91定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。Q：排除法(1)(2)(3)(4)假设Q不变假设Q变小式（1）tm

式（2）T2

式（3）t2不变ms1

并流逆流如图tm

矛盾，故假设不成立92定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。Q：排除法(1)(2)(3)(4)假设Q

式（1）tm

式（2）T2

式（3）t2

ms1

并流逆流如图tm

矛盾，故假设不成立93定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。t2：(1)(2)(3)(4)t2

式（3）并流逆流T2：排除法假设T2不变式（2）t2

作图K随ms1增

加的幅度

小于0.8次方式（4）式（1）Q随ms1增

加的幅度

小于0.8次方矛盾，故假设不成立假设T2

94定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。(1)(2)(3)(4)并流逆流式（2）t2

作图K随ms1增加的幅度小于0.8次方式（4）式（1）Q随ms1增加的幅度小于0.8次方矛盾，故假设不成立假设T2

Q随ms1增加的幅度大于1次方95练习1

无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，今若冷流体的进口温度t1下降，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。T1t2t1

T296

快速分析法：

t1

，则必有t2

，Q，K不变。故T2

。【解法一】t2t1

T1T2定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。97t1

T1T2定性分析K、Q、t2、T2、

tm的变化趋势。LMTD法Q：K：t2：T2：

tm：(1)(2)(3)(4)排除法式（2）式（1）作图98练习2：在一列管式换热器中用饱和水蒸汽预热某有机溶液（无相变），蒸汽走壳程，今若蒸汽压力变大，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、t2、

tm的变化趋势。蒸汽压力变大，则T变大K不变，Q

，故t2

，tm

99练习3：无相变的冷、热流体在列管式换热器中进行换热，今若将单管程变成双管程，而其它操作参数不变，试定性分析K、Q、T2、t2、

tm的变化趋势。单管程变成双管程，则u

，故1

，K，NTU。而CR不变。

T2

，t2

tm

Q

1006、壁温的计算

计算需要壁温；选择换热管材料需要壁温。对稳定传热过程，有：思考：若管壁热阻忽略，热流体侧

1远大于冷流体侧2

，则壁温更接近哪一侧流体的温度？更接近热流体的温度返回目录101练习在管长为1m的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K冷却到370K，冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至350K。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后的管长。102有一套管换热器由φ５７×３.５mm与φ８９×４.５mm钢管组成，５０００kg/h的甲醇在内管中流动，其温度由６０℃冷却至３０℃，甲醇对内管壁的对流传热系数为α1＝１５００ｗ／ｍ2·ｋ，冷却水在环隙内流动,其进、出口温度分别为20℃和35℃,甲醇和冷却水逆流操作，忽略热损失及垢层热阻，试求：（１）冷却水用量（ｋｇ／ｈ）；（２）所需套管长度。甲醇物性数据为：ｃp1＝２.６ｋＪ／ｋｇ·ｋ，冷却水物性数据为：ｃp2＝４.１８ｋＪ／ｋｇ·ｋ，ρ＝996.3ｋｇ／ｍ3，λ2＝０.６０３ｗ／ｍ·ｋ，μ＝0.845×10-3Pa.S钢导热系数：λ＝４５ｗ／ｍ·ｋ103解：(1)冷却水用量由热衡算式求得,即: