水平串联的两直管1、2，管径d=d/2，管道1长为100m， 已知流体在管道1中的雷诺数(Re)=1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分) 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为 φ76×3mm,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(表压)，碱液密度 ρ=1100kg/m，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值)，ξ弯头=0.75， ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵所需功率。 以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1 =2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水面上方的压强p(kN/m)(表压)
水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m; 截面2处管内径为0.1m 。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水
柱高度差h为多少m? 水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度),1-1'到2-2'的高度Hm,规定 供水量Vm/h。当忽略局部阻力和动压头损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。若L=150ｍ，H=10ｍ,V=10ｍ/h,λ=0.023，求d 一输油管，原输送ρ=900kg/m，μ=1.35P的油品，现改输送ρ=880kg/m， μ=1.25P的另一油品。若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力 所引起的压强降-△pf 不变,则输送的油量(质量流量m)有何变化?(用百分数表示) 密度为1000kg/m，粘度为1cP的水，以10m/h的流量在φ51×3mm 的水平管道内流过, 在管路上某处流体静压强为1.5kgf/cm(表压)， 若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?(Re=3×10-1×10时,λ=0.3164/Re)
某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦 损失而引起的压力降有何变化？ 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h, 高位槽中液面比油池中液面高 20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若 油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。 在实验室流体沿程阻力测定装置上，对φ1\镀锌管(内径27mm)，进行测试，测压点间 距为5290(mm)，当水流量为2(l/s )时，水银压差计上读数为400(mm)。求:(各5分) ⑴此时的λ值是多少? ⑵在同样条件下测定φ1/2″镀锌管(管内径为16.25[mm])的λ值;当管内流速5.80[m/s] 时,试估计测得的λ值应比λ高还是低?为什么?水的粘度μ=1cP,密度ρ=1000kg/m 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中, 输
液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σhf=20.6u/2 J/kg, 因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%, 问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 用泵将密度为850kg/m，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度
为20mm。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当
量长度)。管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R=500mm。孔流
系数Co=0.62，水的密度为1000/m。试求: ⑴输油量是多少m/h?(5分) ⑵若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。(10分) 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N/m,水槽液面恒 定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为 20m,在某送液量下,泵对水作的 功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的 当量长度,但不包括出口的当量长度) 输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg/m。 求输水量为多少m/h。 有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下部装一Ｕ形管压差计(如图示)，油的密 度为ρ，指示液密度为ρ，(U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h的同一种油), 当储油罐充满时，U形管指示液面差为R，试导出：当储油罐油量减少后，储油罐内油面下 降高度H 与U 形管B 侧液面下降高度h 之间的关系。 如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg/m。当R=25mm时,将水从水池中
吸入水平管中间,问此时V气体=?m/s(阻力可忽略) 如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有
孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强 降为3.5×10N/m，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: ⑴液体流经AB管段的压强差； ⑵若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m, 粘度为 20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢 管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm(表压)，有机 溶液输送量为6m/h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。 有一用20℃,760mmHg的空气标定的转子流量计,玻璃管上的最低刻度代表Vmin=4m/h最高刻度代表Vmax=4.0m/h。但若用该流量计来测量30℃、真空度为200mmHO
的空气流量，求其Vmin和Vmax各为若干(设C不变)。已知当地大气压为760mmHg, V=CA[2gV(ρ-ρ)/Aρ] 如图示, 液位恒定的A、B、C三水槽,通过a、b、c三条等径管线同时向D槽(液位恒定) 供水, 三管线与三水槽的连接方式以及插入D槽中的深度均相同。三条管线的长度(包括所 有局部阻力的当量长度)为l=2l，l=3l。当水温为 20℃时, 通过各管线的体积流 量分别为Va、Vb和Vc。摩擦系数λ=0.3164/Re。试求每根管线的摩擦阻力损失。 冷冻盐水的循环系统，如图所示，盐水的密度为1100kg/m，管路的直径相同，盐水 由A 流经两个换热器而至B的总能量损失为98.1J/kg，由B流至A的管路能量损失为49J/kg, A至B的位差为7m，若A处的压力表读数为 2.45×10N/m(表压)时，B处的压力表读数为
若干N/m(表压)? 精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如 附图所示。已知管径为φ22×2mm， AB管路总长与所有局部阻力(包括进、出口)的当量长 度之和为25m。操作条件下液体的密度为1000kg/m，粘度为25cP。 冷凝器壳方各处压强
近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时,λ=64/Re;湍流时, λ=0.3164/Re。 在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其
中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板
的永久压降为6×10Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算： ⑴液体流经AB段的压强差； ⑵若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 已知:操作条件下液体的密度为870kg/m,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m。 有二个敞口水槽，其底部用一水管相连, 水从一水槽经水管流入另一水槽, 水管内径 0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等 其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?设摩擦系数λ为常数,λ=0.023, 90°弯头阻力系数ξ=0.75，全开球阀阻力系数ξ=6.4。 如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m，管长L=3m， 直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm，ρ=13600kg/m。试求： ⑴油在管中的流动形态；⑵油的粘度；⑶若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有 何变化？层流:λ=64/Re;湍流:λ=0.3164/Re 密度ρ=900kg/m的某液体由敞口高位槽A经内径为50mm的管道液入敞口贮槽B中。如
图示K点的真空度为6kN/m，K点至管路出口处之管长20m，有3个90°弯头和一个阀门。
已知各阻力系数为：ξ入口=0.5,ξ出口=1.0,ξ9 0 °弯头=0.75,摩擦系数λ=0.025。试
求阀门M之阻力系数ξ为若干?大气压力Pa=101KN/m。 用离心泵将密闭储槽中 20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液
面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P读数
为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d=70mm,流量系数α= 0.7, U形水银压差计读数R=170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，试求： ⑴出口管路中水的流速。 ⑵泵出口处压力表P(与图对应)的指示值为多少?(已知P与P相距0.1m)。 由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压， 要 求的流量为90m/h，输送管内径为156mm，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长
度的总和为1000m，对所使用的泵在Q=65～135m/h范围内属于高效区,在高效区中，泵的
性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m/h,
泵的转速为2900r.p.m.，管子摩擦系数可取为λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m。 ⑴核算一下此泵能否满足要求。 ⑵如在Q=90m/h时泵的效率可取为68%，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关
小而损失的功率增加为多少？
在管路系统中装有离心泵，如图。管路的管径均为60mm,吸入管直管长度为6m,压出管 直管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ξ=6.4 管路两端水面高度差为10m，泵进口高于水面2m，管内流量为0.012[m/s]试求： ⑴泵的扬程 ⑵泵进口处断面上的压强为多少 ⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可过同样流量。 (用数字比 较) 注：标准弯头的局部阻力系数ξ=0.75，当地大气压强为760mmHg，高位槽水面维持不变。 如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得 R=50cm，h=1.8m。 求：⑴阀门全开时的流量 ⑵阀门全开时B处的表压(阀全开时le /d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5 及1.0，设摩擦系数λ=0.018) 如图所示输水系统。已知: 管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压力表 为80m, 管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m,泵的效率为 0.8, 输水量为10m/h，求: ⑴泵轴功率N轴=? ⑵压力表的读数为多少kgf/cm 某液体密度800kg/m，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：⑴管内流量为多少? ⑵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:λ=64/Re; 湍流λ=0.3164/Re 用泵向压力容器输水,已知:管内径d=0.1m,粗糙度ε=10m,管路总长 (包括有局部 阻力的当量长度)l=120m，水的物性：ρ=1000kg/m，μ=10N·s/m, 容器内压力
p=10N/m(表)，外加能量W=2981J/kg，摩擦系数计算式 1/(λ)= -2log[ε/3.7d+2.51/Re(λ)] 试求：⑴总阻力损失Σhf =? J/kg ⑵管内流速u=? m/s 如图的输水系统。已知管内径为d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(l+le )=50m, 摩 擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m/h至15m/h范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q，此处H为泵的扬程m, Q为泵的流量m/h, 问: ⑴如要求流量为10m/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多 少?此泵能否完成任务? ⑵如要求输送量减至8m/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的 效率变化忽略不计) 说明毕托管的工作原理。并求出流体在园形管中作层流流动时，在垂直于流速的截面 上, 相当于流体平均速度的点的位置。 油品在φ120×6mm的管内流动，在管截面上的速度分布可以表达为：u=20y-200y式 中y--截面上任一点至管壁的径向距离，m；u--该点上的流速，m/s。 试求：⑴管中心和管半径中点处的流速；⑵管壁处的剪应力。油的粘度为0.05Pa·s 利用虹吸管将池A中的溶液引出。虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。操作条
件下,
溶液的饱和蒸汽压P=1.23×10N/m。试计算虹吸管顶部C的最大允许高度H为若干m。
计算时可忽略管路系统的流动阻力。溶液的密度ρ=1000kg/m,当地大气压为760mmHg。 水在图示的不等径园管内作稳定流动,各段管路截面的相对大小为s/s=s/s= √2 , 各段间的阻力损失分别为:Σhf=0.5u/2g, Σhg=0.5×u/2g, 试求各测压管液位高度h的相对大小。 光滑球形颗粒在流体中沉降时，颗粒受到的阻力F与粒径dp ，颗粒与流体主体的相 对速度u以及流体密度ρ、粘度μ有关，试用因次分析法导出有关的准数。 如图所示为测得直管段ab(相距l)的能量损失ΣhfJ/kg,采用倒U形压差计,压差 计液面上方充以压缩空气。试推导用R 表示的hf计算式。(管内水的密度以ρ表示) 水在光滑的圆管中流动，测得直管摩擦系数λ与雷诺数 Re 之间的关系为图示中的直 线, 试用经验方程式表示之。 一测量管道阻力的装置,如图所示。已知D=2D,ρ水银=13600kg/m,u=1m/s。 试计算阻力损失hf J/kg。 用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽B送至密闭容器A内，用旁路调节流量。主管路上装有孔
板流量计C,其流程如本题附图所示。主管直径为φ66×3mm，OA管段长度为80cm(包括所有
局部阻力当量长度)；旁管直径为φ38×3mm，操作流量下孔流系数Co为0.63。被输送液体
粘度为100cp，密度为1100kg/m；U形管中指示液的密度为13600kg/m，其读数为0.3m; A槽内液面上方压强表读数为0.5kgf/cm。已知主管和支管中流型相同。试求： ⑴支管内的液体流量，m/h；(15分) ⑵泵的轴功率，kw(泵的总效率为85%)。(5分) 计算时可忽略从贮槽液面至O点之间主管段的压头损失。摩擦系数可按下式计算： 滞流λ=64/Re；湍流λ=0.3164/Re 孔板孔径do=30mm, 支管段总长度为50m (含所有局部阻力当量长度) 如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口，且液面保持不变)。已知两槽液面 距离为20m，管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路内径为50mm，其上装有U管压强计，
AB长为6m,压强计读数,R为40mmHg,R'为1200mmHg,H为1mHO。设摩擦系数为0.02。求:
⑴泵所需的外加功(J/kg) ⑵管路流速(m/s) ⑶A截面压强(kg/cm) 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), DA =100mm,DB =240mm,水流量为2m/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：
⑴A、B两点的压差等于多少Pa? ⑵A、B管段阻力损失为多少mmHg? ⑶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? 有一串联水平管路已知l=100m, l=50m, l=40m,d=100mm,d=50mm,d=40mm
(皆指内径)。现有20℃的水沿管路作湍流流动，若允许产生的最大压强降为6mHO，试求
水的最大流量，m/h。(管路局部阻力可不计。水在20℃时物性：ρ=1000kg/m， μ=0.001Pa·S，摩擦系数λ=0.3164/Re。) 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m/h。 输送条件下, 原油的密度为890kg/m, 粘度为0.4Pa s。设油库和炼油贮罐均为常压。 如图Ｓ?B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108× 4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度)。已知：水的流量为56.5m/h，水的粘度为
1厘泊，密度为1000kg/m，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答： ⑴水在管内流动时的流动形态； ⑵管路所需要的压头和功率； ⑶在泵的性能曲线图上标明其工作点，写出泵实际工作时的压头；并求出由于流量调节而 额外损失在阀门上的压头。 一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管, 将浓碱液槽B中的碱液 (密度为
1400kg/m) 抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示; 输水管规格为 φ57×3mm， 自A至文丘里喉部M处管路总长 (包括所有局部阻力损失的当量长度在内) 为
20m，摩擦系数可取0.025。
⑴当水流量为8m/h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg； ⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内(说明判断依据)。如果能被吸入，吸入量的大小 与哪些因素有关? 如附图所示，水槽中水位恒定。 水可从BC、BD管中同时流出。AB段为φ45×2.5mm、 长为60m (忽略AB间局部阻力)的钢管，BC段管长为6m，阀门全开时，该段局部阻力总和的
当量长度为9m；BD段管长为9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m,BC、BD
两管段均为Φ30×2.5mm。试求：⑴当D处阀门关闭而C处阀门全开时的流量m/h? ⑵当C、D两处阀门均全开时各自的流量及总流量m/h? 管内摩擦系数均可取0.03，水的密度ρ=1000kg/m，其它参数见图。 如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止 阀, 已知管道为 φ57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为 60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为 0.026。 求：⑴管路中的质量流量及两槽液面的位差△Z； ⑵阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R。 若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，λ近似不变。问: ⑶孔板流量计的读数R变为原来的多少倍?截止阀的阻力系数ζ变为多少? ⑷阀门前的压强Pa如何变化?为什么? 如图示，水以1m/s的流速稳定流过内径为0.025m，长为2m(AB段)的光滑管。A、B
两端
接一U形液柱压差计,B端接一压强计,指示液密度均为1590kg/m。已知水的粘度为1cP,管
路摩擦系数可以下式计算：λ=0.3164/Re(当2.5×10 池面24m，管路均为φ114×4mm钢管，摩擦系数λ=0.024，吸入管路总长L=22.5m，排出 管路总长L=62.5m(均包括局部阻力的当量长度在内),容器A内压力为1700mmHO(表压), 试求泵的有效功率Ne为多少Kw? 若泵安装位置离池面1m已定，现库存有几台口径为φ106mm的离心泵，扬程为16m，流量为 15.5l/s，效率为0.8，允许吸上真空度H=3m，试问：此泵可以用否?如何使用?正常运转 (流量为56m/h)单泵的轴功率N为多少Kw? 如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池 的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得。 孔板安装在离高位槽水面0.8m处, 孔径为20mm，孔流系数为0.61。 管路为φ57×3.5mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长 度之和(包括孔板局部阻力当量长度)为250m， 其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和 局部阻力当量长度之和为 50m 。 水的密度为1000kg/m， 水的粘度为1cp, 摩擦系数近 似为λ=0.3164/Re。U形管中指示液均为水银, 其密度为13600kg/m。当水的流 量为6.86m/h时，试确定： ⑴水通过泵所获得的外加能量为多少? ⑵在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R为多少? ⑶孔板流量计的U形管中指示液读数R为多少? 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φ83× 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，泵的效率为70%，试求： ⑴两液面的高度差H为多少m? ⑵泵所需的实际功率为多少KW? ⑶真空表的读数多少kgf/cm? 假设湍流时的流速分布,假设可由下式表示：U/Umax =(y/R)，y=R-r，求证: Uav/Umax =2n/(n+1)(2n+1) 式中：U--点速；Umax --最大流速；Uav --平均流速；R--管的内半径；r--管内任意点 半径；n--已知数。 如图所示的送水系统中，两支管路上各装一个阀门V和V， AB管段的长度为100m (包扩局部阻力的当量长度)，各管路的内径均为38mm，泵出口处压力表读数为3kgf/cm, 试求：⑴当泵只向E槽送水而不向F槽送水，F槽的水也不向下流(V和V两线均适当开启 时，管段BC(包括所有局部阻力)的总长度为多少m? ⑵若要泵同时向E、F输送水，应如何调节两个阀门? 注:λ均为0.025,ρ水=1000kg/m,⑵只作定性分析。两水槽中液位恒定,且与大气相通。 某液体油在图示的管路中作稳定的滞流流动。已知油的粘度0.6泊, 密度900kg/m， 各支管的直径相同d=d=d=40mm，长度l=l=l=50m，两贮槽液面距离H=4m， 若 管路的总局部阻力损失Σhf 局部=0，求油的流量为多少m/h。 密度为900kg/m,粘度为72cP的油,在φ108×4mm的水平园管内以38T/h的流量流过， 假定流体系牛顿型，试求：管中央处与离管壁d/4处的剪应力τ为多少N/m? 已知：流体在园管内层流时速度分布为U=Umax [1-(r/R)]，湍流时可用 U=Umax (1-r/R)。 用板框过滤机在5kgf/cm的压差下对某种精细悬浮液进行恒压过滤。滤框尺寸为510× 510×25mm，共5个框。已测定过滤常数K=1.0×10m/s,每1m滤浆可得滤饼0.07m 。悬浮液的密度为1070kg/m。滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略。 过滤装置如下图所示。正位移泵的流量为4m/h，效率为90%。敞口滤浆槽液面维持 恒定。输送管出口与槽内液面的垂直高度为0.4m。假设整个输送管路系统的压头损失始终 为1.5m，动能项可忽略。试求使滤框充满滤饼时，该泵需耗多少度电?(一度电为一千瓦小 时) 某离心泵在一定转速下的特性方程为H=26-0.4×10Q,用该泵将水从贮槽抽送至某 高位水槽,两槽皆敞口,两槽液面高度差为 10m。管路系统的阻力损失Σhf =0.6×10Q (Σhf 的单位为m, Q的单位为m/s)。试计算： ⑴若两槽中水位恒定，求流量。 ⑵开始时，两槽液面高差仍为10m，过程中，如高位槽中液位恒定，求低位槽中液面下降 2m所需的时间。低位槽面积为100m(泵始终处于正常工作状态)。 如图a，一高位水槽由一根下水管引水下流，今将下水管锯去一截，改造成图b式样。 A)水流为理想流体, B)水流为实际流体。 试问改造以后水流量会不会发生变化？如何变 化? 简要说明理由； ①流体在管路中流动时，有几种流动形态？写出判断流型的具体根据。 ①孔板流量计与转子流量计在测量原理上的主要区别是什么? 在安装上各有什么要求? ①一液面恒定的敞口水槽接一根装有阀门的水平管，再连接两根一端通大气的垂直玻璃管 ，其中ａ管的另一端面插入管壁与内壁面平，而ｂ管的另一端弯成90°角， 置于水管的中心，且流水方向相对，两根玻璃管的下端面在水管的同一截面处。 当打开阀门，水经水管流出，若忽略水管内的摩擦阻力时，请在图中画出a、b两管内水 的位置，若a、b两管内的液面高度不等，其差值表示什么意义？ ①如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽 向低位槽流动？为什么？ ①如图，有一塔分为两段，泵将下段的水打入上段，上段的水则自流入下段，要求泵打入 上段的水流量等于上段自流入下段的水流量。在操作中你如何判断是否达到上述要求？ 为什么? ①根据化工原理所学内容，提出一种测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。 如图所示，假设两种流动状态的摩擦系数相等，离心泵的效率相等。如将输送流量 增加到原来流量的２倍，则其有效功率应增加为原来的几倍。 如图（ａ）所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接，此二容器中均充满水， 设水银压差计读数Ｒ为６５０ｍｍＨｇ，试求： （１）二容器的压力差为多少？ （２）如果将二容器由图（ａ）改为图（ｂ）位置时，此时的压力差和读数有何改 变？为什么？ 将２０℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离 为３１．６ｍ。管路总能量损失为５０Ｊ／ｋｇ，流量为２０ｍ／ｈ，试求理论功率 为多少ｋｗ？ 某油品在Φ８９×４ｍｍ的无缝钢管中流动。在Ａ和Ｂ的截面处分别测得压强P ＝１５．２×１０Ｎ／ｍ，Ｐ＝１４．８×１０Ｎ／ｍ。试计算管路中油品的 流量。已知：Ａ、Ｂ间长为４０ｍ，其间还有２个９０弯头（每个弯头的当量长度 ｌ＝３５ｄ），ρ油＝８２０ｋｇ／ｍ，μ油＝１２１ｃｐ。 密度为１２００ｋｇ／ｍ的盐水，以２５ｍ／ｈ的流量流过内径为７５ｍｍ的 无缝钢管。两液面间的垂直距离为２５ｍ，钢管总长为１２０ｍ，管件、阀门等的局部 阻力为钢管阻力的２５％。试求泵的轴功率。 假设：（１）摩擦系数λ＝０．０３； （２）泵的效率η＝０．６。 水在内径为２５０ｍｍ的钢管内流动。已知截面１－１处的流速为１ｍ／ｓ，测压 管中水柱高为１ｍ；在截面２－２处管内径为１５０ｍｍ。试计算在截面１－１与２－２ 处产生的水柱高度差ｈ为多少ｍ水柱？（忽略阻力损失） 图示为水泵进水管的装置。管子尺寸为φ５７×３．５ｍｍ；管的下端位于储水池 水面下２ｍ，并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为１２ｕ／（２ｇ）；截 面２－２处的真空度为４ｍ水柱；由１－１至２－２截面的沿程压头损失为９ｕ／（ ２ｇ）。试求：（１）进水管的流量为多少ｍ／ｈ； （２）进水口１－１处的表压为若干Ｎ／ｍ？ 水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为２００ｍｍ，试问测量段的 阻力为多少？ １５℃水在内径为１０ｍｍ的钢管内流动，流速为０．１５ｍ／ｓ，试问： （１）该流动类型是层流还是湍流？ （２）如上游压强为７ｋｇｆ／ｃｍ，流经多长管子，流体的压强降至３kgf/cm？ （３）在距管壁何处的点速度等于平均速度？ １５℃水的密度为９９９．１ｋｇ／ｍ，粘度为１．１４ｃｐ。 某受压设备，用串联Ｕ形管压差计测量其表压，装置如附图所示，写出１、２、３、 ４各点及Ｐ的压强计算式。 （连通Ｕ形管压差计水银面上充满水） 一直立煤气管，在底部测压管测得水柱差ｈ＝１００ｍｍ，在Ｈ＝２０ｍ高处的 测压管中测得水柱差ｈ＝１１５ｍｍ，管外空气的密度ρ＝１．２９ｋｇ／ｍ， 求管中静止煤气的密度ρ为多大？ 如图所示:水以一定流速自下向上流动，在Ｕ形压差计中测得读数ｈ＝１００ｍｍ，二测 压孔间距为１ｍ，求： （１）流体由１－１截面流至２－２截面的能量损失ｈ为多少ｍ水柱？ （２）１－１与２－２截面间静压差ΔＰ为多少ｍ水柱？ （３）若流体作反向流动，则Ｕ形压差计读数ｈ为多大？ 如图所示，用内径ｄ＝１００ｍｍ的管道，从水箱中引水。如水箱中水面恒定，水 面高出管道出口中心高度Ｈ＝４ｍ，忽略水箱入管道的入口阻力损失，水在管内流动损 失，沿管长均匀发生，ｈ＝３·ｕ／（２ｇ）。求： （１）水在管内的流速ｕ及流量Ｑ （２）管道中点处Ｍ的静压强Ｐ。 若烟囱的直径为Ｄ＝１ｍ，烟气的质量流量Ｇ＝１８０００ｋｇ／ｈ，烟气的密度 ρ＝０．７ｋｇ／ｍ，周围空气的密度ρ＝１．２ｋｇ／ｍ，在１－１截面处安 置一个Ｕ形压差计，并测得Ｒ＝１０ｍｍＨＯ，烟气流经此烟囱的压降损失Ｈ＝ ０．０６Ｈ／Ｄ×（ｕ／（２ｇ））〔ｍ柱〕。试求此烟囱的高度Ｈ为多少？ 水从蓄水箱，经过一水管和喷嘴在水平方向射出，如附图所示。假如，Ｚ＝１２ ｍ，Ｚ＝Ｚ＝６．５ｍ，ｄ＝２０ｍｍ，ｄ＝１０ｍｍ，水流经ｄ管段的阻 力损失为２ｍＨＯ，流经ｄ管段的阻力损失为１ｍＨＯ，求： （１）管嘴出口处的流速ｕ； （２）接近管口２－２截面处的流速ｕ及压强Ｐ； （３）水射到地面处与管嘴相距的水平距离Ｘ。 ４０℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，为保证水在流经收缩管时不产生气化现 象，收缩管的管径应限制在多大？（不考虑流动阻力损失）。 当地大气压为９７ｋＮ／ｍ，４０℃水的密度为９９２ｋｇ／ｍ，饱和蒸汽压 Ｐ＝７．３８ｋＮ／ｍ。 如本题附图所示，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１５ｍ处安有一个指示液为汞的Ｕ管压差计，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；当闸阀部分开启时， 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ｍ。 ２．当阀全开时（取闸阀全开ｌ／ｄ＝１５，λ＝０．０１８），测压点Ｂ处的 静压强为若干Ｎ／ｍ（表压）。 水在下图管道中流动，流量为４２．４ｍ／ｈ，Ａ、Ｂ两截面的内径分别为５０ ｍｍ与１００ｍｍ，从Ａ流向Ｂ的扩大阻力损失为ζ（ｕ／（２ｇ）），从Ｂ流 向Ａ的缩小阻力损失为ζ（ｕ／（２ｇ）），可取ζ＝０．５６，ζ＝0.42， 压差计指示液为汞。 （１）流体从Ａ流向Ｂ，问Ｒ值为多少？ （２）流体从Ｂ流向Ａ，问Ｒ值为多少？ 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝０．５ｍ，其两端的直径ｄ＝４０mm， ｄ＝２０ｍｍ，竖直装置。若把表压为９８０７０Ｎ／ｍ的水引入喷嘴，而喷嘴的 阻力损失为１．５ｍ·ＨＯ，如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。 水的密度为１０００ｋｇ／ｍ。 有一内径为ｄ＝５０ｍｍ的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数Ｃ ＝０．６２，孔板内孔直径ｄ＝２５ｍｍ，Ｕ形压差计的指示液为汞： （１）Ｕ形压差计读数Ｒ＝２００ｍｍ，问水的流量为多少？ （２）Ｕ形压差计的最大读数Ｒ＝800mm，问能测量的最大水流量为多少? （３）若用上述Ｕ形压差计，当需测量的最大水流量为Ｖ＝３０ｍ／ｈ时， 则孔板的孔径应该用多大？ （假设孔板的孔流系数不变） 用内径为３００ｍｍ的钢管输送２０℃的水，为了测量管内水流量，在２ｍ长主管 上并联了一根总长为１０ｍ（包括局部阻力的当量长度）内径为５３ｍｍ的水煤气管， 支管上流量计读数为２．７２ｍ／ｈ，求总管内水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为０．０１８，支管的摩擦系数为０．０３。 如图所示装置，水以４ｍ／ｓ流速从Ａ段流向Ｂ段，用四点法测量突然扩大局部阻 力系数，假设ｈ＝ｈ，ｈ＝ｈ，Ａ段管内径为25mm， Ｂ段管内径为５０ｍｍ，测得Ｒ＝２００ｍｍ，Ｒ＝４３０ｍｍ，Ｕ形管压差计指示 液为汞，求突然扩大局部阻力系数为多少？ 粘度为３０ｃｐ，密度为９００ｋｇ／ｍ的液体，自Ａ经内径为４０ｍｍ的管路 进入Ｂ，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力 表读数分别为０．９ａｔ和０．４５ａｔ。现将阀门打至１／４开度，阀门阻力的当量 长度为３０ｍ，阀前管长５０ｍ，阀后管长２０ｍ（均包括局部阻力的当量长度。试求： （１）管路的流量ｍ／ｈ？ （２）阀前后压力表读数有何变化？ 如附图所示，Ａ为一密闭容器，其截面积为１ｍ，底部与截面积为０．２ｍ的 Ｂ管相通。当Ａ、Ｂ的液面高度均为１ｍ时，Ａ容器内的压力为１kgf/cm（绝），今 将外界空气压入Ａ中，使Ａ内空气的质量为原来质量的２倍，而温度保持不变，试求： （１）Ｂ管内水面高度； （２）Ａ容器内压力表读数。 水的密度可取ρ＝１０００ｋｇ／ｍ。 有两个水库，水位差为８ｍ，先由一内径为６００ｍｍ，管长为３０００ｍ的管道 Ａ将水自高位水库引出，然后由两根长各为３０００ｍ，内径为４００ｍｍ的Ｂ、Ｃ管 接到下水库。若管内流动时摩擦系数λ＝０．０３，试求总流量为多少ｍ／ｈ？ 如图所示，水以３．７８ｌ／ｓ的流量流经一扩大管段，已知ｄ＝４０ｍｍ， ｄ＝８０ｍｍ，倒Ｕ形压差计中水位差Ｒ＝１７０ｍｍ，试求：①水流经扩大管段的 摩擦损失ｈ。②如将粗管一端抬高，使管段成倾斜放置，而流量不变，问此时Ｒ读数 有何变化？ 一水平输油管，原来是按输送ρ＝９００ｋｇ／ｍ，运动粘度ν＝１５ｃｍ／ｓ 的油而设计的。输油管线建成后，决定改送另一种油（ρ＝８８０ｋｇ／ｍ，μ＝ １０ｐ（泊））输送压降保持不变。油在管内的流动型态为层流。试问油品的体积流量 变化多少？ 用清水泵将池中水打到高位槽中，泵的特性曲线可用Ｈ＝２５－０．００４Ｑ表 达，式中Ｑ的单位为ｍ／ｈ，吸入管路的阻力损失为４ｍ水柱，泵出口处装有压力表， 图中Ｃ是文氏管，其进口处直径为７５ｍｍ，喉管直径为２５ｍｍ（均指内径）。流体 流经文氏管阻力损失可忽略不变，两Ｕ形管压差计读数Ｒ＝８００ｍｍ，Ｒ＝700mm, 指示液为汞，连通管水银面上充满水，求： （１）管路中水的流量为多少ｍ／ｈ； （２）泵出口处压力表读数为多大ｋｇｆ／ｃｍ； （３）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程； （４）管路性能曲线方程Ｌ＝１３．５＋０．００６Ｑ，求并联后输水量为多少 ｍ／ｈ； （５）高位槽处出口管距离心泵吸入管水平段的高度Ｚ为多大？ 比重计如图示，枢杆直径５ｍｍ，质量４０ｇ，试确定标志比重１．００和１．０４ 之间的刻度线距离是多少？ 在如附图所示的贮水箱中，用两块隔板分成三部分，各部分之间用孔口管嘴连通， 右侧壁有一外伸管嘴。已知ｄ＝１００ｍｍ，ｄ＝５０ｍｍ，ｄ＝７０ｍｍ，Ｈ＝ １．４ｍ＝常数。设流量系数Ｃ＝０．６２，Ｃ＝０．９８，Ｃ＝０．８２，稳 定时试求 Ｈ＝？ Ｈ＝？ Ｈ＝？ 流量Ｑ＝？ 当Ｒｅ＝１０，光滑管内湍流速度分布为 ｕ＝ｕ（１－ｒ／Ｒ） 试求（１）管内的平均速度ｕ （２）动能校正系数α 注：α＝ｕ／（（ｕ）） 如图示，一敞口贮液筒，液面恒定（２．５ｍ），在侧壁开有两孔口，流量系数Ｃ ＝０．９７。已知上孔口离液面１．０ｍ，如两孔口的流股溅落在底平面上的同一点， 问下孔口离液面多少距离？ 提示：溅落点坐标 ｘ＝ｕτ ｙ＝（１／２）ｇτ 有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下方装一Ｕ形管压差计（如图示）。油的 密度为ρ，指示液密度为ρ，在压差计Ｂ侧指示液上充以高度为ｈ的同一种油，当 储油罐充满油时，Ｕ形压差计指示液的液面差为Ｒ，当储油量减少时，油罐内油面下降高 度Ｈ，压差计Ｂ侧液面下降高度为ｈ。 试导出Ｈ与ｈ之间的关系。 ? 若流体在圆形直管内作层流流动，流动ｌ段管长后，压强降为△Ｐ，试导出流体在管 内流动的点速度、最大速度及平均速度的计算公式 如图所示，在充满水且具有不同压力的两密闭容器Ａ和Ｂ的上、下两侧，各连接一 个管径与高度均不相同的压差计，连接管内充满水，压差计的指示液为水银，试导出两 压差计读数Ｒ与Ｈ间的关系。 稳态流动时，试证层流时，管壁处摩擦剪应力： τ＝８μｕ／ｄ 式中：τ－－－管壁处摩擦剪应力，Ｎ／ｍ μ －－－流体粘度，Ｎ·Ｓ／ｍ ｕ －－－流速，ｍ／ｓ ｄ －－－管内径，ｍ。 某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔。管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离１２米。换热 器压力损失为０．８[公斤／厘米2 ]精馏塔压强为１[kgf/cm]（表压）。排出管路为 １１４×４[mm]的钢管，管长为１２０m（包括局部阻力的当量长度），流速为１．５ [m/s]，比重为０．９６，摩擦系数λ＝０．０３，其他物性均与水极为接近。泵吸入 管路阻力损失为１[米液柱]。下述几种型号的离心泵哪一种较为合适？ 型号 Ｑe Ｈe η [m/时] [m ] [％] 2B19 22 16 66 3B57A 50 37.5 64 4B91 90 91 68 欲用离心泵将２０℃水以３０ｍ/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不 变，液面高差为１８ｍ，泵的吸入口在水池液面上方２ｍ处。泵的吸入管路全部阻力为１ ｍＨＯ柱，压出管路全部阻力为３ｍＨＯ柱，泵的效率为０．６，求泵的轴功率。 若已知泵的允许吸上真空高度为６ｍ，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽 略）。水的密度可取１０００Kg /m。 有一台离心泵，其性能表上注明允许的吸上真空高度为５．４ｍ，使用中，其进口处 真空表读数已达５００ｍｍＨg ，试问操作是否正常？当地大气压为７６０ｍｍＨg 。 现有一台离心泵，铭牌上标出允许吸上真空度Ｈ＝６ｍ，用来输送２０℃的清水， 已知吸入管路的全部阻力损失为１．５ｍＨＯ，当地大气压为１０ｍＨＯ，若略去泵 入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Ｈg 为多少米？ 如附图所示，计划在蓄水池Ａ的一侧安装一台离心泵，将水输送至列管换热器Ｂ的壳 程内作冷却用，要求水的流量为１８ｍ/h，水自换热器出来后流进高位水槽Ｃ中，回收 他用。 已知：（１） 蓄水池Ａ水面标高３ｍ，高位槽Ｃ处进水管末端标高２３ｍ； （２） 输水管为φ６０×３．５ｍｍ的钢管； （３） 管路部份的压头损失∑ｈf ＝１９×Ｕ／（２ｇ）ｍＨＯ，换热器Ｂ 壳程的压力损失ΔＰ＝７３．６×Ｕ／（２ｇ） KN/m；（式中 ，Ｕ为管内流体流 速，ｍ／ｓ） ρ水＝１０００ｋｇ／ｍ 今库存有一台２Ｂ－３１型离心泵，其特性曲线附后，试核算选用此泵是否合适。 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φ８９×４．５ｍｍ，管路总长为２００ｍ（包括局部阻力的当量长度内。） 要求流量为２１ｍ/h 。已知石油密度为９２０Kg/m，粘度为０．５N.S/m。 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。 （注明式中变量的单位） 某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m , 体流经换热器的压力损失为０．３Kg/cm，精馏塔压强为１Kgf/cm（表），排出管路? １１４×４ｍｍ的钢管，管长为１２０ｍ（包括局部阻力的当量长度），流速为１．５ ｍ／ｓ，比重为０．９６，摩擦系数λ＝０．０３，其它物性均与水极为接近。泵吸入管 路压力损失为１[ｍ液柱]，吸入管径为φ１１４×４。 （１）试通过计算，选择下列较合适的离心泵； （２）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？ 型号 Ｑ Ｈ η Ｈs ｍ/h ｍ ％ ｍ ２Ｂ１９ 22 16 66 6.0 ３Ｂ５７Ａ 50 37.5 64 6.4 ４Ｂ９１ 90 91 68 6.2 欲用离心泵将比重为１．１的液体（性质与水相近）以２０ｍ/h的流量由贮槽打到 高位槽。两槽均通大气。位差为１５ｍ。（设液面保持不变）管路全部压头损失为３ｍ 液柱，求泵的扬程和有效功率。 今库房有下列型号的离心泵，选用哪台合适？ 型号 流量ｍ/h 扬程 ｍ ２Ｂ３１ ２０ ３０．８ ２Ｂ３１Ａ ２０ ２５．２ ３Ｂ３３Ａ ２５ ２６．２ 如图所示输水系统，管长、管径(均以ｍ计)和各局部阻力的阻力系数ζ均标于图中。 直管部分的λ值均为０．０３。求： （ａ）以流量Ｑm/min和压头ｈe m表示的管路特性曲线方程； （ｂ）输水量为１５m/h时，要求泵提供的有效功率（以KW计）。 在如图管路系统中，用离心泵将４０℃的油品（ρ＝８００Kg/m）（饱和蒸汽压为 300ｍｍＨg ） 由容器Ａ送往罐Ｂ，全部管线的直径均为φ５７×３．５ｍｍ，今测得流 量为１０．６ｍ/hr，泵前后压力表读数分别为０．８atg及４．８atg（两压力表之间 的垂直距离很小，可忽略）。容器Ａ液面上方压强为０．６４atg，罐Ｂ则与大气相通 （７３５．５ｍｍＨg ）。在操作过程中，Ａ、Ｂ液面及其上方的压强均保持不变，油品 在管内的流动处于阻力平方区，摩擦系数为０．０３。 试求：（１）泵在该流量下的有效扬程（ｍ）； （２）自Ａ至Ｂ全部管线的总当量长度（包括局部阻力的当量长度）； 欲将敝口水池Ａ的水用一台离心泵以５０ｍ/h的流量输送至塔Ｂ的顶部，塔Ｂ顶部 的压力为２０４KN/m(表)，设计管路如图所示，采用输水管规格为 φ140×１０mm的钢 管，管长共２００ｍ（包括所有局部阻力的当量长度在内），摩擦系数λ可取０．０２ （１）今库存有一台３Ｂ－５７型离心泵（其特性曲线见附图），试通过计算确定此泵 是否适用。 （２）如将此泵实际安装到所设计的管路中，试估计管路内可达到的实际流量有多大？ 轴功率和效率各约是多少？ 工厂某装置上有一台３Ｂ－３３型单级单吸悬臂离心泵，如图所示。 （１）如果想测定泵进口的液体压强，应安装刻度为多大的压力的弹簧式压力表。 （２）为了调节液体的流量，调节阀应安装在泵的进口还是出口，说明理由。 （３）调节阀的开度增大时，试分析泵进口压强将如何变化。 用泵将河水打入沿海口高位槽中，如图示。已知水在管中流速为１．４ｍ／ｓ，管径均为 φ１０８×４ｍｍ，管路总长为４２３ｍ（包括全部局部阻力的当量长度）。试求： （１）当泵的效率为６０％时，所需轴功率； （２）当河水水位下降２ｍ时，泵的流量、扬程及功率将有何变化，试定性说明。 摩擦系数λ＝０．０２，水的密度为１０００Kg/m 某离心泵安装在高出井水面５．９[ｍ]处，其流量为８０[ｍ/ｈ]，此流量下允许吸上 真空度７[ｍ]。吸入管为φ１１４×４钢管，吸入管中总的阻力损失为0.25[ｍＨＯ] （包括管路入口损失）。试求： （１）泵入口处真空度Ｐ(入)应为多少？用[ｍｍＨg ]表示。 （２）若水温为２０℃，当地大气压力为9.5 [ｍＨＯ]，问目前这样安装是否合适？ （３）若将此安装好的水泵的转速提高３０％。试说明可能发生哪些情况？ 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：流量３９．６ｍ/h，扬程15m， 轴功率２.０２Kw,效率８０%，配用２．８KW电机，转数１４００r/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３８ｍ/h，扬程３０ｍ。 （２）输送比重为０．８的油类，流量为４０ｍ/h，扬程３０ｍ。 （３）输送比重为０．９的清液，流量为３０ｍ/h，扬程１５ｍ。 用３Ｂ５７Ａ离心泵将２０℃水由水池送到操作压力为１．２ａｔ（表压）的塔内。 流程如图所示。已知管径为φ108×4mm，管线全长３００ｍ（包括局部阻力的当量长度） 要求输水量为４５ｍ/h。水的粘度为１cP，密度ρ＝１０００Kg/m，摩擦系数λ可取 为０．０２５。试求： １ 管路特性曲线方程，管路需要的压头。 ２ 标出泵在此管路中的工作点，在图中读出泵实际工作的各特性参数值为多少？ ３ 由于采用阀门调节方法而损失于阀上的功率增加为多少KW？ 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λ可取０．０２４。其它数据如图ａ所示。试求： １ 系统输送的流量ｍ/h； ２ 若系统所用泵为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； 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。 如图所示的输水系统，输水量为３６ｍ/h，输水管均为φ８０×２ｍｍ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，试求： （１） 水泵的升扬高度; （２） 若水泵的效率η＝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。 用离心泵向水洗塔送水，在泵出口阀全开时，管路特性曲线方程为： Ｈ ＝２０＋１．１×１０Ｑ 式中：Ｑ －－－－管路中的流量，ｍ/s 在Ｑ＝０．０１３ｍ/s流量下，泵提供的压头为４５ｍ，为适应泵的特性，将泵出口阀 关小以增加管路阻力。试求：因增加阻力而多消耗的功率，并写出关小阀门后管路的特性 曲线方程。 某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其压头与流量的关系可用 Ｈ＝１８－６×１０Ｑ（Ｈ单位为ｍ，Ｑ单位为ｍ/s）来表示。 用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽均为敝口，且水面维持恒定。管路系统 的总长为２０ｍ（包括所有局部阻力的当量长度），管径为φ４６×３ｍｍ，摩擦系数可 取为０．０２，试计算： （１）输水量ｍ/h； （２）若泵的效率为６５％，水的密度为１０００Kg/m，离心泵在运转时的轴功 率KW； （３）若将该输送系统的高位槽改为密闭容器，其内水面上方的压强为０．５Kgf/cm （表压），其它条件均不变，试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化（不必计 算，用公式与特性曲线图示说明）。 某生产系统要求以４Kg/s的流量将容器Ａ中处于饱和温度的液体用离心泵送往容器Ｂ（见 图），两容器中的液面高度维持恒定，液体ρ＝８００Kg/m，μ＝１．５CP。 已知：压力表读数 ＰA ＝０．２Kgf/cm，ＰB ＝１．２Kgf/cm Ｚ＝２ｍ， Ｚ＝２０ｍ； 管长Ｌ＝２０ｍ，Ｌ＝５０ｍ（均包括当量长度在内）； 管路采用φ５５×２．５ｍｍ的镀锌铁管； 现库存有一台离心泵，铭牌上标明扬程为４０ｍ，流量为２０ｍ/h，允许气蚀余量 为２．３ｍ，问此泵是否可用（说明理由），其安装高度是否合适？ （提示：Ｚ＝（Ｐ－Ｐ）／(ρｇ)－Δｈ－∑ｈf ） 计算中取λ＝0.01227 + 0.7543／Ｒe 某离心泵原操作情况如图ａ所示，已知流量Ｖ1 ＝０．２５ｍ/min。为增大流量，另添 一台与原有的相同的泵并联操作，如图ｂ所示。并联的两泵的操作状态相同。问： Ｖ＝？ 已知该泵的扬程～流量关系为：Ｈｅ＝３５．４－44Ｖ， 式中Ｈe 单位是ｍ，Ｖ的单位是ｍ/min。 设在两种情况下，０～１段及１～２段管路的阻力（包括沿程及局部阻力，但不包括流过 泵的阻力）可用ＫＶ表示，其中Ｋ为常数，且Ｋ＝Ｋ。 欲用一离心泵将敝口储槽Ｃ中的水（ρ水＝１０００Kg/m，μ水＝１CP）同时输送到容 器Ａ和Ｂ中，输送管路的管径为φ１０８×４ｍｍ，ＯＡ和ＯＢ段管路中的最大流量分别 为５６．５吨／时和２８．５吨／时。ＯＡ、ＯＢ和ＯＣ段管路的管长（包括局部阻力的 当量长度）分别为２００ｍ、３００ｍ和４０ｍ。容器Ａ和Ｂ内的压力分别为 １．３Kgf/cm（表）和０．２Kgf/cm（表）。管道的摩擦系数 λ＝０．３２／Ｒe 0 . 2 5 。现有下列型号的离心泵（特性曲线见附图）可用。试问： （１）要完成上述任务ρ∮媚囊恢中秃诺睦胄谋茫? （２）若容器Ｂ发生故障，需将ＯＢ管路上的阀门关闭，问此时ＯＡ管路中的流量为多 少吨／时？泵的轴功率又为多少KW ？ 如图所示的输水系统，输水量为36ｍ/h，输水管路均为φ８０×２ｍｍ的钢管，已 知：吸入管路的阻力损失为２Ｊ／Kg，压出管路的压头损失为０．５ｍＨＯ柱，压出管 路上压力表的读数为２．５Kgf/cm，试求： （１）水泵的升扬高度； （２）水泵的轴功率Ｎ轴（KW），设泵的效率η＝７０％； （３）吸入管路上Ｕ型压差计的读数Ｒ（ｍｍ ）。设指示剂上液面至连接点距离ｈ为 ０．６８ｍ。 （４）若泵的允许吸上高度[Ｈ]＝６.５ｍ，水温为２０℃,校核此系统的安装高度是 否合适？ 注：当时当地大气压为９．８１×１０ Ｐa；ρ水＝１０００Kg/m。 用泵将２０℃水由贮槽打到某一处，泵前后各装有真空表和压力表。已知泵的吸入管 路总阻力和速度头之和为2mＨＯ，允许吸上真空度为５ｍ，大气压为７６０ｍｍＨg 。 水在５０℃时的饱和蒸汽压为0.1528Kgf/cm。槽液面与吸入口位差为２ｍ。 ρ汞＝１３６００Kg/m，当地大气压Pa＝７６０ｍｍＨｇ。 试问：（１）真空表的读数为多少ｍｍＨg ？ （２）当水温由２０℃变为５０℃时发现真空表与压力表读数突然改变，流量骤然 下降，此时出现了什么故障？原因何在？怎样排除？ 如图示，用一单级悬臂式Ｂ型离心泵，将水由槽Ａ送到槽Ｂ。试问： （１）为了调节流量，拟装一调节阀，应装在何处？说明理由。 （２）调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？ 什么是离心泵的工作点？试用图说明之。 何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？ 为什么工农生产中多选用离心泵做为输送流体的机械？ 离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？ 离心泵与旋涡泵在操作上有什么不同？ 绘出管路特性曲线与泵工作点图，并分析用泵出口阀调节流量的过程中，泵工作点变化情 况。 试述离心泵的气缚现象与气蚀现象的概念、危害及避免措施。 为什么调节流量的阀门一般均不装在泵的吸入管路上？ 何谓离心泵的设计点及最佳工况参数？此参数与离心泵的选择有何关系？ 看图回答下列问题（用图上所标符号表示） ①泵的扬程Ｈ怎样表示？ ②泵的安装高度Ｈg 怎样表示？ ③泵的升扬高度ｈ怎样表示？ ④垂直管段ＡＢ和水平管段Ａ' Ｂ' 的阻力是否相同？为什么？ 管路总长（包括各种局部阻力当量长度）为Ｌ。 一个正在一定管路中工作的离心泵,如果转速提高２０％，流量是否增加２０％?为什么? 下列两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的温度下饱和蒸汽压为 Ｐ＝０．４Kgf/cm，大气压可取为１０mＨＯ，两种安装方式中，管路特性视为相 同，请回答：两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽？为什么？ 为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？ 用离心通风机向炉底输送空气，进入风机的空气温度为１５℃，压力为１ａｔｍ，流 量２０００ｍ／ｈ，炉底表压为１１００〔ｍｍ水柱〕，风机出口的空气动压为６０ 〔ｍｍ水柱〕，风机出口至炉底的输气管路压降为３０〔ｍｍ水柱〕。 现库存有一台离心通风机，其主要性能如下： 转速：１４５０ｒ／ｍｉｎ，风压：１２９０ｍｍ水柱，风量２１８００ｍ／ｈ 核算此风机是否合用？ 测定离心泵特性曲线的实验装置如图示。管线为φ５７×３．５mm，转速为１０００ ｒ／ｍｉｎ，功率消耗２．１ｋｗ。 Ａ表读数：Ｐ＝－０．３ｋｇｆ／ｃｍ Ｂ表读数：Ｐ＝１．２ ｋｇｆ／ｃｍ 在１分钟内，桶中接受３００ｋｇ水。ＡＢ两表间管线总长度（包括局部阻力当量 长度）为５ｍ，摩擦系数λ＝０．０２，试求该泵在上述情况下操作的效率。 某混合式冷凝器的真空度为０．８ｋｇｆ／ｃｍ，所需冷却水量为５×１０kg/h 冷水进冷凝器的入口比水池的吸水液面高１５ｍ，用φ１１４×７ｍｍ管道输水，管长 ８０ｍ，管路配有２个球心阀和５个弯头，现仓库中有四种规格离心泵如下： ┌───────┬────┬─────┬─────┬─────┐ │ 编 号 │ １ │ ２ │ ３ │ ４ │ ├───────┼────┼─────┼─────┼─────┤ │流量ｌ／ｍｉｎ│ ５００ │ １０００ │ １０００ │ ２０００ │ │扬程 ｍ │ １０ │ １０ │ １５ │ １５ │ └───────┴────┴─────┴─────┴─────┘ 已知阀门的阻力系数ζ＝３，９０°弯头的阻力系数ζ＝１．２６，管入口ζ＝0.5 摩擦系数λ＝０．０２，试问用哪一号泵，并说明理由。 一离心泵，允许汽蚀余量为４．５ｍ，在大气压下抽送２０℃清水，吸入管路阻力 ｈ为０．５ｍ。如将该泵安装在济南、兰州、杭州使用，试问此泵的允许几何 安装高度各为多少？ 已知２０℃时，清水的饱和蒸汽压为０．０２３８ｋｇｆ／ｃｍ，查表知： 济南、兰州、杭州的平均气压分别为７５９，６３９，７６２ｍｍＨｇ。 用泵将苯和甲苯的混合物送到精馏塔，精馏塔操作压强为０．５ａｔ，原料槽压强 为０．１ａｔ。管路总长为２０ｍ（包括全部局部阻力的当量长度），管路直径为５０ ｍｍ，摩擦系数为０．０２。密度为８００ｋｇ／ｍ。离心泵的特性曲线可表示为 Ｈ＝２０－１．１２×１０Ｖ，式中Ｖ以ｍ／Ｓ表示。试求原料输送量及泵的理 论或有效功率为多少？ 某厂准备用离心泵将20℃的清水以40ｍ／ｈ的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的 塔顶。已知塔内的表压强为１．０ｋｇｆ／ｃｍ，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为 ６（ｍ），吸入管和排出管的压头损失分别为１ｍ和３ｍ，管路内的动压头忽略不计。当 地的大气压为１０．３３（ｍ水柱），水的密度为１０００〔ｋｇ／ｍ〕。 现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合 适的以作上述送水之用。 型 号 流量（ｍ／ｈ） 扬程（ｍ） 允许吸入真空高度（ｍ） ３Ｂ５７Ａ ５０ ３８ ７．０ ３Ｂ３３ ４５ ３２ ６．０ ３Ｂ１９ ３８ ２０ ５．０ 流量１２ｍ／ｈ，泵出口处压力表读数１．９ａｔ（表），泵入口处真空表读数 １４０ｍｍＨｇ，轴功率１．２０ｋｗ，电动机转数２９００转／分，真空表与压力表 距离０．７ｍ，出口管与入口管直径相同。 求：泵的压头Ｈ与效率η？ 用一离心泵自水井抽水，井中水面渐渐下降，试问至多只允许水面下降到离泵轴线 几米处。 若泵为２Ｂ３１，其流量为２０ｍ／ｈ，吸入管内径为５０ｍｍ，吸入管压头损失 ０．２ｍ液柱。附该泵性能参数 ┌─────┬───┬─────┬────┬──────────┐ │ 流 量 │ 扬程 │ 轴功率 │ 效 率 │ 允许吸入真空度 │ │ ｍ／ｈ │ ｍ │ ｋｗ │ ％ │ ｍ │ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │ １０ │ 34.5 │ １．８７ │５０．６│ ８．７ │ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │ ２０ │ 30.8 │ ２．６０ │ ６４ │ ７．２ │ ├─────┼───┼─────┼────┼──────────┤ │ ３０ │ ２４ │ ３．０７ │６３．５│ ５．７ │ └─────┴───┴─────┴────┴──────────┘ （注：假定随着井中水面下降，泵的调节阀逐渐开大，能保证流量稳定在２０ｍ／ｈ） 如图示循环管路，离心泵的安装高度Ｈ＝３ｍ，泵特性曲线可近似表示为 Ｈ＝２３－１．４３×１０Ｖ，式中Ｖ以ｍ／Ｓ表示。吸入管长（包括全部局部 阻力的当量长度）为１０ｍ，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为１２０ｍ， 管径均为５０ｍｍ，假设摩擦系数λ＝０．０２，水温２０℃。试求： （１） 管路内的循环水量为多少？ （２） 泵进、出口压强各为多少？ 某离心泵工作转速为n=２９００ｒ／ｍｉｎ，其特性曲线可用H=３０－０．０１Ｑ (ｍ)表示，当泵的出口阀全开时，管路系统的阻力可用性能曲线Ｌ＝１０＋０．０４Ｑ (ｍ)表示，上述式中Ｑ的单位均为ｍ／ｈ，若泵的效率为η＝０．６，水的密度 ρ＝１０００ｋｇ／ｍ，求： １．泵的最大输水量为多少？ ２．当所需供水量为最大输水量的７５％时： （ａ）采用出口阀节流调节，节流损失的压头增加为多少? （ｂ）采用变速调节，泵的转速应为多少 ? 如图所示，从水池用某离心泵向高位槽送水，要求送水量为４５ｍ／ｈ，管路的 ｌ＋∑ｌ＝１５０ｍ，槽内的压力为０．２ｋｇ（ｆ）／ｃｍ（表压），吸入和排 出管路均为φ１０８×４mm的光滑管。 （ａ）试求泵的压头和轴功率。 （泵的效率可取η＝０．６５，ρ水＝１０００ｋｇ／ｍ，μ＝１ｃｐ） （ｂ）若阀门开度和操作条件等不变，现改为输送ρ＞ρ水，粘度与水相近）， 试示意指明工作点的变化趋势，并定性分析Ｈ，Ｑ，Ｎ将如何变化？ 一鼓风机将２００ｍ／ｍｉｎ、２７℃的空气经４００×６００ｍｍ的矩形截面 水平的白铁皮管道送入绝对压力为７７０ｍｍＨｇ的容器内。管道长为６０ｍ，管道进 口压力为７６０ｍｍＨｇ，摩擦系数λ＝０．０１３，若鼓风机效率为４０％，电动机 效率为９０％，试问输入功率为多少？ 贮罐Ａ中的碱液经离心泵Ｃ输送到塔Ｂ（如图１）。ｈ＝３ｍ，ｈ＝８ｍ，今 有离心泵Ｃ的特性曲线（如图２）。若已知贮罐Ａ和塔Ｂ内的压力分别为Ｐ＝４００ ｍｍＨｇ（真空度），Ｐ＝０．８ｋｇｆ／ｃｍ（表压），碱液密度为１２００ ｋｇ／ｍ，粘度可视为与水相同。 （１）在泵出口阀全开时流量可达３０ｍ／ｈ，试求此时管路的总阻力损失为多 少ｍＨＯ，泵的有效功率为多少ｋｗ； （２）当把泵出口阀关闭一半，阻力损失因此增大５ｍＨＯ，求此时输液管路的 流量。 由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高５０ｍ，两水面上的压力均为常压， 要求的流量为９０ｍ／ｈ，输送管内径为１５６ｍｍ，在阀门全开时，管长和各种局部 阻力的当量长度的总和为１０００ｍ，对所使用的泵在Ｑ＝６５～１３５ｍ／ｈ范围内 属于高效区，在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线Ｈ＝124.5-0.392Q表示，此处 Ｈ为泵的扬程ｍ，Ｑ为泵的流量ｍ／ｈ，泵的转速为２９００ｒ／ｍｉｎ，管子摩擦系 数可取为λ＝０．０２５，水的密度ρ＝１０００ｋｇ／ｍ。 ①核算一下此泵能否满足要求 ②如泵的效率在Ｑ＝９０ｍ／ｈ时可取为６８％，求泵的轴功率，如用阀门进行调 节，由于阀门关小而损失的功率为多少？ ③如将泵的转速调为２６００ｒ／ｍｉｎ，并辅以阀门调节使流量达到要求的９０ ｍ／ｈ，比第②问的情况节约能量百分之多少？ 需将３０ｍ/h,２０℃的水粘度μ=1cP,送至塔顶，其压力为０.５kgf／cm(表), 与取水池水面的高差为１０ｍ。输水管φ８９×４ｍｍ、长１８ｍ，管线局部阻力系数 ∑ζ＝１３（阀全开时）；摩擦系数 λ＝０．０１２２７＋０．７５４３／Ｒｅ （１） 求输送所需的理论功率（ｋｗ）； （２） 一泵的特性可近似用下式表达： 扬程 Ｈ＝２２．４＋５Ｑ－２０Ｑ ｍ 效率 η＝２．５Ｑ－２．１Ｑ 式中Ｑ的单位为ｍ／ｍｉｎ。求出最高效率点的效率并评价此泵的适用性。如适用， 求调节阀消耗的功率增加多少? 如附图所示，用电动往复泵从敞口水池向密闭容器供水，器内压力为１０ａｔ（表 压），容器与水池液面高差１０ｍ，主管线长（包括当量长度）为１００ｍ，管径为 φ５７×３．５ｍｍ，摩擦系数可取λ＝０．０３。泵进口处设一旁路，管径为３０mm， 水温为２０℃。试计算： （１）当旁路关闭，管内流量为６ｌ／ｓ时，泵的理论功率； （２）若流量减半，采用旁路调节，计算旁路的总阻力系数。 （将整个旁路当成一个局部阻力） 如附图所示，离心泵从水槽中抽水，水槽与水库之间用自流管连通，管长２０ｍ， 泵的吸水管长１０ｍ，两管内直径均为１００ｍｍ，各装有带阀的滤网，ζ＝７，管内摩 擦系数λ＝０．０３，吸入管装有９０弯头，其阻力系数ζ＝０．３，图中ｈ＝２ｍ。 泵工作时进口处真空度为６ｍＨＯ。试问 （１）流量Ｖ＝？ ｍ／ｈ； （２）图中ｂ＝？ ｍ。 某离心泵，其特性曲线方程为Ｈ＝４０－７．２×１０Ｖ（式中：Ｈ的单位 为m；Ｖ的单位为ｍ/s ），用该泵将敞口水槽中的水抽送到一密闭容器中，如图所示, 两液面高差为１０ｍ，密闭容器顶上压力表读数Ｐ为１kgf/cm。当供水量为10 l/s时, 管内流动已进入阻力平方区，若用此泵输送密度为１２００ｋｇ／ｍ的碱液, 阀门开度 及管路其它条件不变，试问碱液流量和离心泵的理论功率为多少？ 有一空气输送系统，由一常压地点输送至另一常压地点，两处的动能差可忽略不计， 输送管内径为０．３５ｍ，绝对粗糙度ε＝１ｍｍ，管长（包括局部阻力当量长度在内） １０００ｍ，要求输送空气６０００kg/h，空气温度为２０℃，大气压力为１kgf/cm, 摩擦系数λ＝０．１１１（ε／ｄ），此处ｄ为管内径（通风机的进口与出口损 失忽略不计） 试导出下面两种情况下，所需全风压的计算式并计算出所需全风压（全风压小于 １００００Ｐａ） （１）如通风机置于系统的进口端 （２）如通风机置于系统的出口端 有一管路系统，将７０ｍ／ｈ的水由敞口低位槽输送到位置较高的压力容器中，容 器的压力为１．２ｋｇｆ／ｃｍ（表压），求得所需的扬程（压头）为３６．５ｍ，如 将此系统改为输送密度为1200kg/m的液体（其余特性与水相同），流量仍为70m/h , 现有一泵，为某标准泵将叶轮直径车削５％而成。已知车削之前当ｒ＝1450r/min 并输送 水时，泵性能曲线（Ｈ－－Ｑ线）有关线段可近似写为 Ｈ＝４０－７．２×１０Ｑ Ｈ－－ｍ Ｑ－－ｍ／ｈ 问：（１）如采用此泵，泵的转速至少为多少？ （２）如效率为８０％，在上一问转速的情况下泵的轴功率为多少？ 一生产系统用离心泵来输送水，已知阀门全开时管路性能曲线为Ｈ＝45+0.0043Q 式中Ｈ为需要泵提供的扬程ｍ水柱，Ｑ为流量ｌ／ｓ，而离心泵性能曲线为 Ｈ＝６０．６－０．００１５６Ｑ，Ｈ－－ｍ水柱，Ｑ－－ｌ／ｓ （１）求阀门全开时的水流量为多少ｍ／ｈ？ （２）如生产要求输水量提高８％，现有一输送能力为Ｑ往＝７２ｍ／ｈ的往复 泵，有人建议将往复泵和离心泵并联使用，这一方案是否可行？ 由离心泵基本方程式及其他有关知识导出泵的性能曲线换算公式 （１）Ｑ／Ｑ＝ｎ／ｎ Ｑ／Ｑ＝Ｄ／Ｄ （２）Ｈ／Ｈ＝（ｎ／ｎ） Ｈ／Ｈ＝（Ｄ／Ｄ） （３）Ｎ／Ｎ＝（ｎ／ｎ） Ｎ／Ｎ≈（Ｄ／Ｄ） 此处Ｑ 泵的流量 Ｑ 条件变化后泵的流量 Ｈ 泵的扬程 Ｈ 条件变化后泵的扬程 Ｎ 泵的轴功率 Ｎ 条件变化后泵的轴功率 ｎ 泵的转速 ｎ 变化后的转速 Ｄ 泵的叶轮直径 Ｄ 车削后的叶轮直径（Ｄ／Ｄ≥０．９） （注：在（Ｄ／Ｄ）≥０．９范围内，因叶轮宽度是内宽外窄，ｒｂ≈ ｒｂ ｒ，ｒ为车削前后叶轮外半径 ｂ，ｂ为车削前后叶轮外缘宽度） 某悬浮液在一台过滤面积为０．４m的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液 ３５m，若过滤介质阻力忽略不计，求： ⑴ 其它情况不变，过滤１．５小时所得的滤液量。 ⑵ 其它情况不变，过滤２小时后用４m水对滤饼进行横穿洗涤：洗涤所需时间。 板框过滤机框长，宽，厚分别为250mm，250mm，３０mm，总框数为８，用此板框过 滤机恒压过滤某水悬浮液，已知过滤常数Ｋ＝５×１０m/s，Ve与A 的比值q= 0.0125m/m ，滤饼体积与滤液体积比为 υ＝0.075m/m 。 试求过滤至滤框充满滤饼时所需过滤时间。 在某蒸发器的蒸发室中，蒸汽的上升速度为 0.2m/s ，蒸汽密度ρ＝１kg/m，粘度 μ＝０．０１７×１０N.S/m，液体密度ρ＝1100 kg/m，求蒸汽带走的最大液 滴直径为多少？（设液滴为球形） 在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。在1atm 表压下20分钟在每１m过滤面积上 得到 0.197m的滤液，再过滤２０分钟又得滤液０．０９m。试求共过滤１小时可得总 滤液量为若干m 。 在底面积为４０m的除尘室内回收含尘气体中的球形固体颗粒。含尘气体的流量为 3600m/h（操作条件下体积），气体的密度ρ＝１．０６kg/m，粘度μ＝0.02cp。尘 粒的密度ρ＝３０００kg/m。试计算理论上能完全除去的最小颗粒直径是多少？ 试推导出球形颗粒在静止流体中作自由沉降的重力沉降速度表达式。 用一叶滤机恒压过滤某种悬浮液，已知操作条件下过滤常数Ｋ=2.5×10m/s, 过滤介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩。试求： （１）若每平方米过滤面积上获得２m滤液，计算所需过滤时间； （２）若将此过滤时间延长一倍，每平方米过滤面积可再得滤液为多少？ （３）若过滤终了时q ＝２．８５m/m ，洗涤与过滤终了时的操作条件相同，洗液 的粘度相近，每平方米洗涤面积上用０．５m洗液，所需的洗涤时间为多少？ 某板框过滤机在恒压下操作，经1小时过滤，收集到滤液2m，再继续过滤1小时，问 还可收集多少滤液？若上述压力下过滤阶段为3小时，现将过滤压强（推动力）提高一倍, 过滤阶段所需时间应为多少？（忽略过滤介质的阻力，滤渣不可压缩）。 已算出直径为４０μm的小颗粒在２０℃常压空气内的沉降速度为0.08m/s，相同密度 的颗粒如果直径减半，则沉降速度为多大？（２０℃空气密度为１．２kg/m，粘度为 １．８１×１０Pas）。 某板框压缩机，在进行恒压过滤1小时之后，共送出滤液11m。停止过滤后用3m清 水（其粘度与滤液相同），在同样压力下对滤饼进行横穿洗。求洗涤时间。（滤布阻力可 以忽略）。 某叶滤机在恒压下过滤某种悬浮液，第一小时得滤液２m，问第二小时可得滤液多 少m如果从第二小时开始，将过滤压强提高到原来的一倍，问第二小时可得滤液多少m （忽略介质阻力，滤饼为不可压缩）。 一除尘器高4m，长8m，宽6m，用于除去炉气中的灰尘，尘粒密度为3000kg/m，炉气 密度为０．５kg/m。粘度为０．０３５CP。若要求完全除去≥１０μm 的尘粒，问每小 时可处理多少m的炉气。若要求处理量增加１倍，应采用什么措施。 在20m 高的升气管中，要求粒子停留10秒，粒径10μm ，粒子密度为2500kg/m， 气体密度为１．２kg/m，粘度为０．０１８６CP，气体量为１００m/h，试求升气管 直径。（假设粒子加速段可以忽略不计） 用板框过滤机恒压差过滤钛白(TiO)水悬浮液。过滤机的尺寸为：滤框的边长810mm （正方形），每框厚度４２mm，共１０个框。现已测得：过滤１０分钟得滤液1.31m,再 过滤１０分钟共得滤液１．９０５m。已知滤饼体积和滤液体积之比υ＝０．１，试计 算： （１）将滤框完全充满滤饼所需的过滤时间； （２）若洗涤时间和辅助时间共４５分钟，求该装置的生产能力（以每小时得到的滤饼 体积计）。 拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，获每m滤液得滤饼量0.04m。在1.5atm操作压 力下，过滤常数Ｋ＝2.73×10m/s，过滤介质阻力可忽略不计。滤饼为不可压缩。 （１）若要求过滤１ｈ获取０．４１m的滤饼，试求所需的过滤面积。 （２）若选用板框长×宽的规格为０．８１×０．８１m，试确定框数及框的厚度。 （３）若滤饼不需洗涤，拆装时间需４５min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到 最大时，其操作压力应提高至多少？ 有一板框过滤机，总过滤面积为１０m，在１．３大气压（表压）下进行过滤，２h 后得滤液量为３０m ，滤布介质阻力略去不计。 １）为了缩短过滤时间，增加板框数目，使总过滤面积增加到１５m ，滤液量仍为 ３０m 。问此时过滤时间多少？ ２）若把压力加大到２大气压（表压），过滤面积仍为１５m，２小时后得滤液５０ m ，问此时过滤常数Ｋ为多少？ 用相同体积的洗涤液进行洗涤，板框压滤机与叶滤机的洗涤时间是否相同？为什么？（设 操作压力，过滤面积，过滤终了时的速率均相同。） 某板框压滤机共有10个框，框空长、宽各为５００mm，在一定压力下恒压过滤30min 后，获得滤液５m ，假设滤布阻力可以忽略不计。试求： （１）求过滤常数Ｋ； （２）如果再过滤３０min，还能获得多少m 滤液？ 一小型板框过滤机，过滤面积为０．１m ，恒压过滤某一种悬浮液。得出下列过滤 方程式： （ｑ＋１０）＝２５０（θ＋０．４） 式中ｑ以l/m θ以分钟计。 试求:（１）经过249.6分钟获得滤液量为多少l ； （２）当操作压力加大１倍，设滤饼不可压缩同样用249.6分钟将得到多少滤液量。 一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，在２at（表压）下作恒压过滤共二小时 滤框充满共得滤液１６０l，每次洗涤与装卸时间为１hr，若介质阻力可忽略不计，求: （１）过滤常数Ｋ，洗涤速率[m/hr]。 （２）若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？[m滤液/hr]。 某板框压滤机的过滤面积为0.4m，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液80m，过 滤介质阻力可略去不计。 试求：① 若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ ② 若其它情况不变，但操作时间缩短为２hr，可得多少滤液？ ③ 若在原表压下过滤４hr后，再用５m 水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液 与水性质相近。 一板框式过滤机，过滤面积为2m ，在1.5at（表压）下恒压过滤操作２hr，得滤液 ３６m，装卸时间为３０min，滤液粘度为２cP，滤饼不可压缩。 试求：（１）此过滤机的最大生产能力是多少？ （２）若过滤２hr后，又以５m水洗涤饼，洗涤时间及生产能力又为多少？ （水的粘度为１cP）。 （３）若采用一台过滤面积相同，转数为０．５转／分的回转式真空连续过滤机代 替板框过滤机。真空度为６００mmHg，转筒沉浸度为１／３，过滤机的生产能力可提高到 多少m/hr？ （上述全部计算均忽略介质阻力，大气压为１at） 用一过滤面积为２５m的板框压滤机在1.5kgf/cm的表压下，对某悬浮液进行恒压 过滤，在该操作条件下的过滤常数Ｋ＝1.5×10m/s，滤饼与滤液体积之比Ｃ＝ ０．１２m/m，装卸时间需３０min，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。 （１）求过滤３６min后所得的滤液量； （２）若用滤液量的１０％（体积百分比）的洗水。在相同压力下对滤饼进行横穿洗 涤，洗水粘度近似与滤液粘度相等，求在一个最佳过滤周期中所获得的滤饼体积； （３）若洗水与滤液量之比不变，将过滤与洗涤压力均降至１kgf/cm（表），问过滤 机的最大生产能力将发生什么变化？求变化的倍率。 用板框过滤机加压过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤２０分钟后，共得滤液4m。 (滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计）若在一操作周期内共用去辅助时间为30分钟。求: （１） 该机的生产能力； （２） 若操作表压加倍，其他条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变）， 该机的生产能力提高了多少？ （３） 现改用回转真空过滤机，其转速为１转/min，若生产能力与（１）相同，则其 在一操作周期内所得滤液量为多少？ 在实验室用一过滤面积为０．１m的滤叶对含钛白的水悬浮进行试验,过滤压强差为 500mmHg。由实验测得Ｋ＝8×10m/s，滤饼压缩性指数Ｓ＝0.3，且知每获得１升滤 液使在滤布表面积累２mm厚滤饼。今拟用 BMS20/635-25板框压滤机以３atm的恒压差过滤 此悬浮液，忽略滤布阻力，求过滤至滤框全部充满滤渣所需时间。（滤框内尺寸为635× 635×25mm，总框数为２６） 有一板框过滤机，在一定压力下，过滤某种悬浮液。当滤渣完全充满滤框时的滤液量 为10m，过滤时间为１hr。 随后在相同压力下，用１０％滤液量的清水（物性可视为和 和滤液相同）洗涤，每次拆装需时间８min，且已知在这一操作中Ve ＝１．５m。 （１）求该机的生产能力，以m （滤液）／h 表示。 （２）如果该机的每一个滤框厚度减半、长宽不变，而框数加倍，仍用同样滤布，洗涤 水用量不变，但拆装时间增为１５min 。试问在同样操作条件下进行上述过滤，则其生产 能力将变为若干m（滤液）／h ？ （过滤基本方程式：Ｖ＋２ＶＶe ＝ＫＡτ） 表面光滑的球形颗粒在连续介质中作重力自由沉降。球粒直径为dp，密度为ρ，介 质密度为ρ，粘度为μ。假定沉降在滞流区（阻力系数ζ＝２４／Re），试推导自由沉降 速度表达式（Stokes公式）。并计算该粒子在３０℃与６０℃水中沉降速度之比为多少？ （３０℃和６０℃下水的粘度分别为0.8×10PaS和0.47×10PaS。密度可视为不 变。） 有一板框压滤机，过滤某种悬浮液，当滤渣完全充满滤框时得滤液４０m ，过滤时 间为１hr，随后用１０％滤液量的清水（物性可视为和滤液相同）洗涤，每次拆装时间为 １５分钟。 已知：过滤方程式为Ｖ＋２ＶＶe ＝ＫＳτ （１）在上述操作中Ｖe=3m， 试求该机的生产能力，以m/h表示之。 （滤液） （２）如果将该机的每一个滤框的厚度减半，长度不变，而框数加倍， 仍用同样的滤 布, 清水洗涤量也不变，每次拆装时间增到３０min ，试问在同样操作条件下进行上述过 滤，生产能力将变为若干m（滤液）／h？ 一台BMY10型板框过滤机，过滤面积为１０m，过滤操作压差为２．５at（表压）， 过滤１５分钟后得滤液量２．５m（滤饼为不可压缩，介质阻力不计）。 试问：（１）若该机生产能力为４m/h，计算洗涤，卸料等辅助时间为若干？ （２）若操作压差改为１．５at（表压），过滤时间和辅助时间仍不变，则生 产能力将变为多少？ 用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m,操作压力２kgf/cm(表压)。 过滤１５分钟后，共得滤液２．９１m （介质阻力不计，滤饼不可压缩）。 试问：（１）若已知该过滤机的生产能力为４．８m/h ，计算洗涤、卸料等辅助时间。 （２）若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至１kgf/cm（表压），需增加 多少过滤面积才能维持生产能力不变？ （３）如改用转筒真空过滤机，若其在一操作周期内共得滤液量为０．２m ，该 机的转速为多少方能维持生产能力不变？ 一直径为30μm 的球形颗粒，于大气压及20℃下在某气体中的沉降速度为在水中沉降 速度的８８倍，又知此颗粒在此气体中的有效重量为水中有效重量的１．６倍。试求此颗 粒在此气体中的沉降速度。 ２０℃的水：μ＝１cP， ρ＝１０００kg/m； 气体的密度为１．２kg/m。 （有效重量指重力减浮力） ①转筒真空过滤机与板框过滤机相比较，有哪些主要优缺点？ ①如何控制颗粒床层处于流化状态？ ①临界直径dc 及分割直径d50 ，可以表示旋风分离器的分离性能，回答de 与d50 的含义 是什么？ ①影响转筒真空过滤机生产能力的因素有哪些？（过滤介质阻力可忽略） ①有一旋风分离器，在正常的速度和阻力的范围内操作，但除尘效率不够满意，现在仓库 里还有一个完全相同的旋风分离器，有人建议将这台备用的旋风分离器与正在用的那一 台一起并联使用，问这种措施能否提高除尘效率？为什么？ ①增加板框过滤机的滤框厚度，在板框数目和操作条件均不变的情况下，该过滤机的生产 能力将发生怎样的变化？ (设每次过滤滤框都充满滤饼) ①恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？为什么？ ①试说明离心沉降速度与重力沉降速度各有什么特点？ ①试述滤饼的比阻的意义及单位。 ①从过滤基本方程式 dV／dθ＝(AΔP )／(μr'v(V+Ve)) 分析影响过滤速率的因素。 某滤浆含固体量为１０％（质），用过滤面积为０．０４ｍ的板框压滤机进行恒 压过滤，滤饼为不可压缩，其中含水量为２０％（质）。在过滤时间为０，３８．２， １１４．４秒时得到的滤液量分别为０，０．００４，０．００８ｍ。今欲在相同条 件下，每小时处理滤浆１０吨，过滤面积应有多大？已知滤液密度ρ＝1000kg／ｍ。 恒压过滤当介质阻力不计时试导出０～τ间的平均过滤速率与时刻τ的瞬时过滤速 率之间的关系。 实验室中在与生产条件相同的压差下对某种颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测 得ｑ＝０．０１ｍ／ｍ，ｋ＝１．５７９×１０ｍ／ｓ。悬浮液中，固相 质量分率为０．０７，固相密度为２０００ｋｇ／ｍ，滤饼不可压缩，其含水量为 ３０％（质量）。今选用一台直径１．５ｍ，长１０ｍ的转筒真空过滤机处理此种料浆， 所用滤布与试验时相同，转筒浸没角为１２０°，转速为０．５转／分，操作真空度为 ８．０×１０Ｐａ，试求： （１）该过滤机的生产能力（以每小时获滤液体积计） （２）滤饼厚度 拟用一板框过滤机在３ｋｇｆ／ｃｍ的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数 K＝７×１０ｍ／ｓ，ｑ＝０．０１５ｍ／ｍ，现要求每一操作周期得到 １０ｍ滤液，过滤时间为０．５ｈ，设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积比ｖ＝ ０．０３ｍ／ｍ。 试问：（１）需要多大的过滤面积； （２）如操作压强差提高至６ｋｇｆ／ｃｍ，现有一台板框过滤机，每一个框 的尺寸为６３５×６３５×２５（长×宽×厚，单位为ｍｍ），若要求每个过滤周期得 到的滤液量仍为１０ｍ，过滤时间不得超过０．５ｈ，则至少需用多少个框才能满足 要求？ 某厂用压滤机过滤某胶粘物料。恒压过滤１６ｍｉｎ后，得滤液２０L，继续过滤 到１ｈ后，得滤液４８L，此时滤框已被充满，停止操作，再用１５ｍｉｎ进行洗涤、 装卸。若每次过滤前于滤布表面覆盖一层助滤剂（其厚度可忽略不计），则滤布阻力可 降至原来阻力的１／４，每次覆盖操作需３ｍｉｎ。试问加助滤剂后过滤机的生产能力 可提高百分之几？ 某悬浮液在一板框式过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4m,操作压差为1.5×10 Ｐａ，过滤常数K＝０．０４ｍ／ｓ，一个操作循环中，辅助时间为１０００ｓ，滤饼 勿需洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计，试求： （１）最大生产能力ｍ／ｓ； （２）有一回转真空过滤机，每回转一周提供的过滤面积为４ｍ，转速为0.003 转／秒，沉浸度ψ＝０．３。若要求此回转真空过滤机达到板框过滤机的最大生产能力， 回转真空过滤机的真空度为多少？ 对球形颗粒，当Ｒｅ＝1～500时，颗粒沉降的阻力系数ζ＝18.5/(Re)， Ｒｅ＝ｄＵρ／μ（ｄ为颗粒的直径，ｍ；Ｕ为沉降速度，ｍ／ｓ） （１）证明：在Ｒｅ＝１～５００范围内 Ｕ＝〔0.07207×ｄ（ρ－ρ）ｇ／μρ〕 式中：ρ－－颗粒的密度，ｋｇ／ｍ，ρ－－流体的密度，ｋｇ／ｍ； μ－－流体的粘度，Ｎ·Ｓ／ｍ；ｇ－－重力加速度，９．８１ｍ／ｓ。 （２）当ρ＝１４００ｋｇ／ｍ，ρ＝０．９７ｋｇ／ｍ，μ＝ ２．１３×１０Ｎ·Ｓ／ｍ时，ｄ在怎样的范围内上述Ｕ的计算式适用。 一悬浮液，固相含量为０．２ｋｇ固／ｋｇ水，固相密度为３０００ｋｇ／ｍ， 采用连续转筒真空过滤机过滤。转筒直径为６００ｍｍ，长６００ｍｍ，每３分钟转一 周，转筒在滤浆中浸没部分占２５％，过滤真空度为５００ｍｍＨｇ。滤液排出速率为 １２００ｋｇ／ｈ今为提高生产能力，将转速改为每２分钟转一周，问每小时排出滤液 多少ｍ？ 又若滤饼中固相占５０％（体积），水占３０％，其余为空气。求改变转速前后滤 饼厚度各为多少？（计算时，过滤介质阻力可略去不计） 有一截面积为矩形的降尘室，宽度为Ｂ，高度为Ｈ，降尘室的长度为Ｌ，已知尘粒的 直径为ｄ，尘粒密度为ρ，气体密度为ρ，粘度为μ，已知Ｒｅ＝ ｄＵρ／μ＜１，为了使气流能可靠地呈滞流流动，要求Ｒｅ＝ＤＵρ／μ ≤１６００（Ｄ为气体流通截面的当量直径，Ｕ为沉降速度） （１）导出计算最大生产能力的公式 （２）当Ｂ＝１ｍ，Ｈ＝０．５ｍ，Ｌ＝２ｍ，ｄ＝２０μｍ，ρ＝１４００ ｋｇ／ｍ，ρ＝１．２ｋｇ／ｍ，μ＝１．８６×１０Ｎ·Ｓ／ｍ时求降尘 室最大生产能力 １．对不可压缩滤饼，介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程式为Ｖ＝ＫＡτ。 试求Ｋ与滤液粘度μ，滤饼比阻ｒ，过滤压差ΔＰ，滤浆中固体的质量分率ｘ，滤饼中 固体的质量分率ｙ（其余为滤液），固体的密度ρ，滤液的密度ρ之间的关联式（关 联式中只能出现Ｋ，μ，ｒ，ΔＰ，ｘ，ｙ，ρ，ρ） 在恒压过滤时如最后瞬间的过滤速率（ｄｖ／ｄτ）和洗涤速率（ｄｖ／ｄτ） 间的关系写为（ｄｖ／ｄτ）＝（１／ｃ）×（ｄｖ／ｄτ） 如滤饼不可压缩，求 （１）对板框压滤机 Ｃ与μ，μ，ΔＰ，ΔＰ的关系式 （２）对叶滤机 Ｃ与μ，μ，ΔＰ，ΔＰ的关系式 （注μ，μ分别为滤液和洗涤液的粘度 ΔＰ，ΔＰ分别为过滤及洗涤的压差） 恒压过滤，过滤介质阻力可以忽略不计，过滤后无需洗涤滤饼，过滤后的清洗滤布 和装卸等的辅助时间为τ，求最大生产能力的表达式（最后的表达式只允许存在最大 生产能力Ｑ，过滤面积Ｓ，辅助时间τ及过滤常数Ｋ） 用板框压滤机在５ｋｇｆ／ｃｍ的压差下对某悬浮液进行恒压过滤，要求每个过 滤循环得到滤饼体积０．０３２５ｍ，已知过滤面积为２．５ｍ，过滤常数Ｋ＝ １０ｍ／ｓ。每得１ｍ滤液得到滤饼０．０７ｍ，悬浮液的密度为１０７０ ｋｇ／ｍ，滤饼不可压缩，滤布阻力可以忽略。输送机械为隔膜式正位移泵，额定流 量为２ｍ／ｈ，采用支管（回路）调节的方法调节流量，效率为８０％，该泵由敞口 槽将滤浆打入过滤机中，管路中的位能变化，动能变化，以及阻力损失与压能变化相较 皆可忽略不计，求（１）过滤阶段，滤浆平均的输送速率为多少ｍ／ｓ； （２）一个过滤循环中过滤阶段由于回路调节所损失的机械能为多少千瓦小时 在一内径为0.25cm的管的轴心位置上，穿一直径为0.005cm 的细导线，用以测定气体 的导热系数。当导线通以0.5 安培的电流时，产生的电压降为 0.12[v/cm] 。测得导线温 度为167℃ ，空心管内壁温度为150℃。试求: A)充入管内之气体的导热系数； B)若导线的黑度为0.8 ，估计不计入辐射传热所引起的误差。 有一壁厚为10mm的钢制平壁容器，内盛80℃的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数 为240W/m℃。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16W/m℃ 、厚度为 50mm 的保温材 料。保温层为10℃的空气所包围, 外壁对空气的联合传热系数为10W/m℃。 试求：A)每小时从每m面积所损失的热量KJ/h.m; B)容器内表面的温度T。 钢材的导热系数为45W/m℃。 某套管换热器,管长为l,冷热流体作定态并流换热。换热器外包以隔热层;热损为零。 已知温差△１=2△２，若两流体流过l'长度时的传热量为总传热量之半，问l`/l=? 设两流体的比热及传热系数Ｋ均不随长度而变。 蒸汽在水平管外冷凝传热系数的关联式为 α= 0.725×[(gρλr)/(μdoΔt)] 试从物理意义上对上述结论加以分析。 如图２所示，有一稳定导热的平壁炉墙，墙厚240mm ，导热系数λ＝0.2W/m℃，若炉 墙外壁温度ｔ＝45℃，为测得炉墙内壁温度ｔ，在墙深 100mm处插入温度计，测得该 处温度ｔ＝ 100℃，试求炉墙内壁温度ｔ。 外径为 100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为λ[W/m℃]的绝缘材料，管外壁 温度为ｔ，每米管长的热损失为Ｑ[W/m] ，试求绝热层外壁温度ｔ（设管外壁与绝热 层接触良好）。 水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。现将管内径减半，则管内对 流传热系数为原来的多少倍？ 换热器间壁两侧的对流传热系数分别为α及α,若α<<α,在金属壁面及垢层 热阻不计的情况下, 试分析壁温接近哪一侧流体温度？ ①方型窑炉的炉壁由两层砖砌成，内层为 240mm耐火砖[λ=0.9W/mK]，外层为 240mm 红砖[λ=0.6W/mK]，炉膛内壁面温度为 700℃，外壁面温度为60℃，试求单位面积(ｍ) 的散热速率及两层交界面的温度。 ②上题中若炉气向壁面的对流传热系数α为30W/mk，壁面向外界空气的对流辐射 联合传热系数α为20W/mk, 求炉膛内炉气温度和外界空气温度。 已知一外径为75mm，内径为55mm的金属管，输送某一热的物流，此时金属管内表面温 度为 120℃，外表面温度为 115℃，每米管长的散热速率为4545[W/m] ，求该管材的导热 系数。为减少该管的热损失，外加一层石棉层（导热系数为0.15W/m℃） 此时石棉层外表 面温度为10℃,而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%，求石棉层厚度及钢管和石棉层 接触面处的温度。 100℃ 的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4KJ/Kg ，总传热系数 2039W/m２℃ ，传热面积为12.75m２，15℃的冷却水以2.25*10^5kg/h 的流量在管内流过 ，设总传热温差可以用算术平均值计算，求水蒸汽冷凝量kg/h？ 有一段管径为φ108×4mm的蒸汽管道，裸露于气温为20℃的环境中，管内通以 100℃ 的饱和水蒸汽。测得每米管长的冷凝水量为0.70kg/h ，钢的导热系数为45W/m k，蒸汽冷 凝潜热为2258kJ/kg ，取蒸汽冷凝传热系数为10W/mk。试计算： A)管外壁温度ｔ； B)辐射散热量占总热量损失的百分率，已知管外壁面黑度为0.8 。 某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成，相邻材料之间接触密切，各 层材料的厚度和导热系数依次为b=250mm, λ=1.4W/mk, b=130mm, λ=0.15W/mk, b=200mm, λ=0.8W/mk。已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度 t=820℃ ，保温砖与 建筑砖接触面上的温度t=260℃，试求： A)各种材料层的单位面积计的热阻； B)通过炉壁的热量通量； C)炉壁导热总温差及其在各材料层的分配。 炉壁由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ两层平壁组成。已知λ(绝热)=0.2W/m.K ，厚b(绝热)= 200mm,λ(普通)=0.7W/m.K,普通砖外侧壁温t=50℃,两砖交界面温度t=200℃, 外界空 气温度t=10℃, 炉外壁对大气的联合散热系数为10W/mK。 A)求单位面积炉壁热损失Q/A; B)假如t, t及联合散热系数不变, 两层砖位置互换, 热损失(Q/A)'如何变化? 两砖 交界面温度t及保温层外侧温度t如何变化? 由计算结果得出什么结论? 某厂一单管程单壳程列管换热器，列管规格为φ25×2.5mm ，管长6m, 管数501 根, 管程走热气体，流量为5000Kg/h, 平均比热3.04kJ/Kg.K,进口温度500℃;壳程走冷气体, 流量为4000Kg/h，平均比热3.14kJ/Kg.K , 进口温度30℃。 1.逆流操作时, 测得热气体的出口温度为200℃,求总传热系数K 为多少(W/mK); 2.如采用并流操作，热气体的出口温度有无可能降为200℃ ? 为什么? 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液, 溶液量为1.4kg/s,比热为2KJ/Kg℃, 走内 管(规格为φ25×2.5mm),从150℃ 冷却到100℃ 。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃, 水的比热为4.18KJ/Kg℃。 1.已知溶液一侧的对流传热系数为1160W/m℃, 冷却水一侧的对流传热系数为930 W/m℃, 忽略管壁和污垢的热阻及热损失,求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷 却水的用量(kg/h)。 2.计算内管的外表面积和管长。 在套管换热器内，用饱和水蒸汽将在内管中作湍流流动的空气加热，设此时的总传热 系数近似等于管壁向空气的对流传热系数。今要求空气量增加一倍，而加热蒸汽的温度及 空气的进、出口温度仍然不变，问该换热器的长度应增加百分之几？ 热空气在φ426×9mm的铜管内流过, 在铜管的中心上安装一热电偶, 以测量空气的温 度, 热电偶的温度读数t为220℃,铜管内壁面温度t为110℃ 。求热电偶读数的相对误 差。已知热电偶接头的黑度ε为0.8, 空气向热电偶接头的对流传热系数α为 52W/m℃, 可按很大的物体2 包围物体1 处理, 取总辐射系数C=εC,黑体的 辐射系数 C=5.67W/(m.K)。 ① 车间内有一高和宽各为1m的炉门, 其黑度为0.78, 炉门的辐射散热量为20kW。若车间 内温度为25℃, 则炉门的温度为多少? (黑体的辐射系数C=5.67W/cm.K) ② 有一套管换热器, 长10m,管间用饱和蒸汽加热, 空气在一定流量下由内管流过, 温度 可升至某指定温度。现将空气流量增加一倍(即ms'=2ms),并近似认为加热面的壁温不变, 要使空气出口温度仍达到原指定温度, 则套管加热器的长度应为原来的几倍? 试推导冷热流体在间壁式换热器中作定态并流流动时对数平均温差的表示式。 假设 总传热系数及两流体的比热均为恒定值, 且热损失可以忽略不计。 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163, 0.233 和0.582[W/m], 为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930W以下, 若普通砖厚度取为10cm, 炉外壁温度为83℃, 求: 耐火砖和绝热砖厚度各为多少? 绝热砖和普通砖交界面温度t为多少?（假设绝热砖与耐 火砖交界面温度为800℃） 长度均为l 的三根不同材质粗细均匀的棒, 并列传热, 各棒两端温度均为t,t (t>t), 各棒的截面积分别为A, A, A, 导热系数为λ, λ, λ求: A)三棒组成的传热系统的总热阻; B)单位时间从t面传至t面的热量; C)λA较λA及λA大得很多时, 单位时间的传热量为多少? 一单壳程单管程列管换热器, 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束, 管程走某有机溶 液, 流速为0.5m/s，流量为15T/h,比热为1.76kJ/kg.K,密度为858kg/m,温度由20℃加热 至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700W/mK和 10000W/mK。钢导热系数为45W/mK。垢层热阻忽略不计。 求: A)总传热系数; B)管子根数及管长; C)在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要采取什么 措施？ 在传热面积为20m的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200Kg/h 的冷却水,冷却 进口温度为110℃ 的醋酸, 两流体逆流流动。 换热器刚投入使用时, 冷却水出口温度为 45℃, 醋酸出口温度为40℃, 运转一段时间后, 冷热流体流量不变, 进口温度不变, 而冷 却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热Cp=4.2KJ/Kg℃,热损失 可忽略。 用一传热面积为3m由φ25×2.5mm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1200kg/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/m.K 和250W/m.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) 温度为20℃比热为 2.1KJ/kg℃的溶剂以5000Kg/h 的流率流过套管换热器内管, 被加 热至64℃, 环隙内为170℃ 饱和水蒸汽冷凝。换热器内管直径φ108×10mm,总长12m,材料 为钢,计算总传热系数。如果将内管改为Φ152×10mm的钢管,其他条件不变,求所需管长。 假设两种情况下蒸汽冷凝传热系数均为1000W/m.K 液体在管内均为湍流, 不考虑污 垢热阻及热损失。钢的导热系数λ=45W/m℃。 厚壁园筒内半径和外半径分别为r与r,若维持内表面和外表面温度t及t不变, 园筒材料的导热系数与温度有关且可表示为λ=λ(+bt)。求: A)单位时间流过单位长度园筒壁的热量Q; B)如采用某一平均导热系数λ(均) , 代入导热系数不变条件下推导所得的导热公式 计算Q, 则与此λ(均) 对应的温度是多少? 有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 管长为2m。 要求将质量流量为 8000Kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃, 选用108℃ 饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。 若水蒸汽的冷凝传热系数为1×10W/m.K, 管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计, 而且不 计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为Cp=1kJ/kg.K, λ=2.85×10W/m.K, μ=1.98×10Pa.S, Pr=0.7。试求: A)空气在管内的对流传热系数; B)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准); C)通过计算说明该换器能否满足需要？ D)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。 有一套管换热器, 内管为φ54×2mm,外管为φ116×4mm的钢管, 内管中苯被加热, 苯 进口温度为50℃, 出口温度为80℃, 流量为4000Kg/h。环隙为133.3℃ 的饱和水蒸汽冷凝 , 其汽化热为2168.1kJ/kg,冷凝传热系数为11630W/m.K。 苯在50℃～80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=880Kg/m, 比热Cp=1.86KJ/Kg℃, 粘度μ=0.39×10Pa.S, 导热系数λ=0.134W/m.K, 管内壁垢阻为0.000265℃m/W, 管壁及管外侧垢阻不计。试求: A)加热蒸汽消耗量; B)所需的传热面积(以内管外表面计)。 C)当苯的流量增加50%,要求苯的进出口温度不变, 加热蒸汽的温度应为多少? 有一蒸汽管道，其外径为４２６ｍｍ，长５０ｍ。管外复盖一层厚为４００ｍｍ的保 温层，保温材料的导热系数λ随温度ｔ而变化，其关系为： λ＝０．５ ＋ ９×１０t W/m.K 现已测得蒸汽管道的外表面温度为１５０℃，保温层外表面温度为４０℃，试计算该管道 的散热量。 某厂用一套管热交换器，每小时冷凝２０００kg甲苯蒸汽，冷凝温度为１１０℃，甲 苯的汽化潜热为３６３KJ/Kg,其冷凝传热系数为１４０００W/m.℃。冷却水于１６℃及 5000Kg/h的流量进入套管内管(内径为５０ｍｍ)作湍流流动,其对流传热系数为１７４０ W/ｍ℃。水的比热可取为４．１９KJ/Kg℃。忽略壁及垢层的热阻且不计热损失。 A)试计算冷却水的出口温度及套管管长。 B)由于气候变热, 冷却水进口温度升为 ２５℃，试计算在水流量不改变的情况下, 该冷凝器的生产能力的变化率。 有一列管式换热器，列管由薄壁钢管制成。壳方通入温度为１２０℃的饱和水蒸汽。 管内走空气，空气流量为２．５×１０kg/h，呈湍流流动，进口温度为３０℃，出口温 度为８０℃。现将空气流量加大1.5倍，进口温度不变。问此时的换热量为多少? 空气比热ＣP ＝１００５J/kg.K，假设空气的物性保持不变。 某单程列管换热器，由２５４根φ２５×２．５ｍｍ管子组成，壳程用１００℃饱和 水蒸汽加热，使空气从２５℃加热到８５℃，空气量为８０００kg/h，试计算 A)换热器的管长为多少？ B)若管内气量增加一倍，空气入口温度和饱和水蒸汽温度均不变，求空气出口温度为 多少？（设空气的物性不变） 空气的物性数据为： 密度ρ=１．０７Kg/ｍ,粘度μ=０．０２×１０PaS,比热Cp=１．０２kJ/kg.K 导热系数λ＝０．０２８５W/m.K。 有一列管换热器，由φ２５×２．５ｍｍ长为２ｍ的２６根钢管组成。用１２０℃饱 和水蒸汽加热某冷液体，该液体走管内，进口温度为２５℃，比热为１．７６kJ/kg.℃， 流量为１８６００kg/h。管外蒸汽的冷凝传热系数为１．１×１０W/ｍ.℃， 管内对 流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的６倍。求冷液体的出口温度。 （设换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可略去不计） 在一传热面为 30m的列管式换热器中，用 120℃的饱和蒸汽冷凝将气体从 30℃加 热到80℃，气体走管内，流量为 5000m/h, 密度为1kg/m（均按入口状态计）比热为 １kJ/kg.K，估算此换热器的传热系数。若气量减少了５０％，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？ 有一换热器由φ25×2mm钢管组成,管外为常压下的苯饱和蒸汽冷凝,苯的沸点为80℃, 管内走冷却水，温度由１０℃升高到３０℃。已知，苯的冷凝传热系数为 600W/mK, 水 的对流传热系数为４００W/mK，钢的导热系数为５０W/m.K, 忽略垢层的热阻。求： A)热流体一侧的平均壁温； B)冷流体一侧的平均壁温。 16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为φ38×2.5mm 的钢管，每段长６ｍ。１０５℃的热水以４ｍ/h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃ 两流体作逆流流动。热水对管壁的对流传热系数α为 ５０００W/m℃，已知盐水物性 (平均温度下)ρ=１２００Kg/m,Ｃp =3.3KJ/Kg℃, μ=0.95×10，λ=0.56W/m℃, 管内外污垢热阻分别为R=1/3788m℃/w, R=1/3846m℃/w。求盐水出口温度和 所需套管的段数。忽略热损失。(热水在平均温度下的Ｃp=4.18kJ/kg℃,ρ=1000 kg/m 某厂加热炉为一内衬耐火砖的钢制圆筒，筒外覆盖一层绝热材料，如图示。 若钢板的允许工作温度不超过４５０℃，已知外界大气温度：夏季为４０℃，冬季为 －１０℃，大气一侧的对流传热系数α外＝１０W/mK；炉内为热气体流动，最高温度为 ６００℃, 内侧对流传热系数α内＝１００W/mK，炉内流道截面直径为１．５米。 问：A)此炉壁各层布置是否合理？（用数字说明） B)若要改善钢炉壁的工作条件，从理论上你认为可采取什么措施？（定性说明） 各层材料的厚度与导热系数数据如下： 导热系数，W/mK 厚度， ｍ 耐火砖 ０．３８ ０．２５ 钢 板 ４５ ０．０１ 绝热材料 ０．１０ ０．２５ 某车间有一台换热面积（以外表面积计）为 2.5 m的单程列管换热器。用１８０℃ 的热废气预热轻油，轻油走管外，其流量为２００kg/h，比热为2kJ/kg℃, 温度由３０℃ 升至８０℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为７０℃。求： A)换热器的热负荷和传热系数。 B)若由于长期运转，轻油在管外结垢，已知污垢热阻为总热阻的１０％，试估算在 其他条件基本不变的情况下，轻油处理量如何变化？ 有一列管换热器,用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的簿壁列管内作湍流 流动，由40℃冷却到 -5℃，液氨侧的对流传热系数为1880W/m.K，空气侧的对流传热系 数为：４６．５W/m.K。忽略管壁和污垢热阻。求 A)平均温度差; B)总传热系数； C)若空气流量增加２０％，其他条件不变，总传热系数将变为多少？ D)为保证空气流量增加后的冷却程度不变，在以后设计换热器时，可采取什么措施? 一套管换热器，内管尺寸为φ13*1.5ｍｍ，长1.25ｍ，空气流经内管， 温度由100℃ 冷却到30℃。水流经环隙，流速较低。温度由10℃上升到20℃，逆流操作。用孔板流量计 测量空气的流量压差为100mmHO，空气的物性数据及流量计算式如下: Ｃp ＝１００５[J/Kg.K] μ＝1.725×１０（(273.2+t)/273.2） [Pa S] λ＝0.02432 + 7.7×１０ｔ [W/m.K] W＝2.329×１０Ｒ [Kg/S] 式中：Ｒ－－ｍｍＨＯ ｔ－－℃ 试计算：１．总传热系数Ｋ；（以外表面为计算基准） ２．空气对管壁的对流传热系数α。 在某一蒸汽冷凝器中，110℃的饱和蒸汽在管外冷凝,蒸汽冷凝传热系数其α=10000 W/mK。水在管内被加热，管壁向水的对流传热系数α＝1000W/mK，冷水进口温度为 t=30℃,出口温度t=40℃。冷水处于稳定湍流。若蒸汽温度及冷水进口温度不变,而将 水用量增加一倍, 问蒸汽冷凝量增加为原来的多少倍? 热损失可以不计,忽略管壁热阻。 在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h的某液态烃从 100℃冷却 到60℃，其平均比热 C烃=2.38kJ/kg.℃， 环隙走冷却水，其进出口温度分别为40℃和 50℃，平均比热Ｃp水＝4.17kJ/kg.℃，基于传热外面积的总传热系数K=2000W/m.℃, 设其值恒定, 忽略热损失。试求： A)冷却水用量； B)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。 一套管换热器,由φ48×3mm和φ25×2.5mm的钢管组成,两种流体在内管和环隙流过， 分别测得对流传热系数为α和α，若两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对 物性所产生的影响。 求:将内管改为φ32×2.5mm后,管内对流传热系数有何变化?(假设流动状态皆为湍流) ９０℃的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到５０℃，换热器的换热面积为６ｍ，传 热系数K=230W/m℃，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。 ７０℃正丁醇Ｃp＝２．９８KJ/Kg.℃ 水 Ｃp＝４．１８７KJ/Kg.℃ 某平面炉壁，由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ组成，已知绝热砖厚度ｂ＝ 200mm, 导热系数 λ＝０．２W/m.℃，普通砖外侧温度ｔ＝５０℃，普通砖导热系数λ=0.7W/m.℃周 围大气温度ｔ=20℃。炉壁外侧对大气的综合对流传热系数α＝20W/m.℃，试问: A)单位面积炉外壁的热损失是多少？ B)如果ｔ＝８００℃，求ｔ及ｂ； 在φ57×3ｍｍ的蒸汽管(管材的λ＝45W/m.K)外壁包了一层２５ｍｍ厚, 导热系数 λ＝０．２W/m.K的石棉层。蒸汽管的内壁温度为１７５℃，石棉层外表面温度为50℃, 试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数为0.07W/m k 的氧化镁保温材料，使热损失为原来的一半，设总温度差保持不变, 试问此保温材料应多 厚？ 在研究污垢对传热的影响时，采用φ２８×１ｍｍ之铜管，水在管内流动，水蒸汽在 管外冷凝。传热系数Ｋ在很宽的水的流速范围内，对清洁管和污垢管可用如下方程表示： １／Ｋ＝0.00020 + 1／（500Ｗ） 清洁管 １／Ｋ＝0.00070 + 1／（500Ｗ） 污垢管 式中：Ｋ－－传热系数，kcal/m.h.℃ Ｗ－－水的流速，m/s α＝f(Ｗ)－－水的对流传热系数，kcal/m.h.℃ 试求污垢热阻和蒸汽冷凝传热系数。已知: 铜的导热系数λ=330kcal/m h℃ 一套管换热器，外管为φ８３×３．５ｍｍ，内管为φ５７×３．５ｍｍ的钢管，有 效长度为 ６０ｍ。 用 １２０℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。 蒸汽冷凝潜热为 2205kJ/kg。已知油的流量为7200kg/h，密度为810kg/m，比热为 2.2KJ/Kg.℃, 粘度为 ５cP，进口温度为３０℃，出口温度为８０℃。试求： A)蒸汽用量； (不计热损) B)传热系数； C)如油的流量及加热程度不变,加热蒸汽压力不变，现将内管直径改为Φ47×3.5mm的钢 管。求管长为多少？已知蒸汽冷凝传热系数为12000W/m.K，管壁及污垢热阻不计, 管内 油的流动类型为湍流。 有一传热实验，在套管换热器中用饱和水蒸汽加热空气，空气走内管，蒸汽在环隙冷 凝。已知αi <<α0 ，两侧均无垢，内管为φ３０×２ｍｍ，长２ｍ的紫铜管。今测得： 空气： 进口温度：２０℃ 出口温度７０℃ 流量：３０ｍ/h （进口状态之值） 粘度：１．９４×１０Pa.s （４５℃下） 蒸汽： 温度：１１０℃ （冷凝潜热：２２５０kJ/kg） 冷凝量：０．８５kg/h A)试求该套管换热器向大气散失的热量占蒸汽放出热量的百分数。 B)估计管内空气的对流传热系数（W/m.℃） C)如空气进口温度不变，流量增到３６ｍ/h （进口状态）， 为了维持其出口温度仍 为７０℃，需要调节蒸汽压力，问此时蒸汽温度应为多少，方可满足要求？ 注：①在实验温度范围内，空气的比热变化很小，可取ＣP＝１．００５KJ/kg.℃ ②空气可视为理想气体，操作压力可取为１０１．３kPa，分子量为２９。 某厂用两台结构完全相同的单程列管换热器（由４４根φ２５×２．５ｍｍ、长２ｍ 的管子构成），按并联方式预热某种料液。122 ℃饱和蒸汽在两换热器列管外冷凝，料液 以等流量在两换热器管内流过。料液的比热为４．０１kJ/kg.℃，密度为1000Kg/m3, 当 料液总流量为１．５６×１０ｍ/s时(料液在管内呈湍流流动), 料液由２２℃被加 热到１０２℃，若蒸汽冷凝传热系数为８kW/m.℃，管壁及污垢热阻均可忽略不计。 试问：A)料液对流传热膜系数为多少？ B)料液总流量与加热条件不变，将两台换热器由并联改为串联使用，料液能否由 ２２℃加热到１１２℃。 C)两台换热器由并联改为串联后,在料液总流量不变情况下,流经列管的压力降将增 加多少倍（湍流时可按λ＝0.3164／Ｒe 考虑）。 有一套管换热器，内管为φ５４×２ｍｍ，外管为φ１１６×４ｍｍ的钢管。 现用 120℃的饱和水蒸汽加热苯， 将苯由５０℃加热至８０℃，苯在内管中以４０００kg/h的 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１１０℃，苯的出口温度将变为多少？（假设 α苯 不变） （在５０～８０℃范围内，苯的物性为：ＣP＝１．８６kJ/kg.℃， μ＝３．９×１０Pa.s，λ＝０．１４５W/m.℃，ρ＝８８０kg/m， 钢的导热系数为４５W/m.℃，１２０℃时水蒸汽冷凝潜热ｒ＝２２０５kJ/kg， 蒸 汽侧对流传热系数α汽＝１００００W/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。） 拟设计由φ25×2ｍｍ的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为 4187J/kg.℃ 的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。温度为 110℃ 的饱和水蒸汽在壳方冷凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数α= 520W/m℃, 蒸汽冷凝时的对流传热系数α=1.16×10W/m℃,不锈钢管的导热系数λ=17W/m.℃, 忽略垢层热阻和热损失。试求： A)管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）； B)管程为４程时的列管长度（总管数不变，仍为１３６根）。 欲将流量Ｗh ＝0.35kg/s的苯蒸汽在直立单壳程单管程换热器的壳程先冷凝后冷却。 苯蒸汽压力Ｐ=１０１.３kPa，相应的冷凝温度Ｔ＝３５３Ｋ，潜热ｒ为３９４kJ/kg。 液苯的出口温度Ｔ要求低于３００Ｋ。液苯的平均比热Ｃp h 为１．８kJ/kg.K。换热 器内装有φ25×1.5mm，长2m的无缝钢管38根，钢的导热系数λ为45W/m.K。苯蒸汽在管外 冷凝的传热系数α=1.4kW/mK，液苯在管外的对流传热系数α=1.2kW/mK。冷 却水走管内，与管外苯逆流，水的入口温度 t=293K, 出口温度 t=300K, 平均比热为 4.187kJ/kg.℃, 密度为1000kg/m水在管内各处的传热系数α均为: α＝1063(1+0.00293ｔ)×Ｕ／ｄ，W/m.K 式中， Ｕ为水的流速，m/s； ｄ为管内径， ｍ；ｔ为管内进、出口水温的算术平均 值，Ｋ。如果热损失及污垢热阻均可忽略不计，试问：A)冷却水需用量为多少？ B)换热器能否完成苯蒸汽的冷凝、冷却任务？ 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ｎ，管内径为ｄ，管长为ｌ，而新换热器管数为ｎ （ｎ＝２ｎ），管内径为ｄ（ｄ＝０．５ｄ）。 试问新换热器管长ｌ为原换热器管长ｌ的几倍。 某厂用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽１０００kg，冷凝温度为 110℃，冷凝潜热为 363kJ/kg，冷凝传热系数α=2000W/m℃， 冷却水初温为16℃，以 2500kg/h的流量进 入内管内(φ57×3.5ｍｍ)，作湍流流动,膜系数α＝2160W/m.℃, 水的比热取为 ４．１９kJ/kg.℃，忽略壁阻及污垢热阻。 试求：A)冷却水出口温度及管长； B)如在夏季，冷却水入口温度将升至２５℃，使换热器传热能力下降，为此建议将 水流量增加一倍，那么，该换热器的传热能力能否增加？定量地说明。 在列管式换热器中，用饱和水蒸汽将空气由１０℃加热到９０℃，该换热器由３８根 φ２５×２．５ｍｍ、长１．５ｍ的铜管构成，空气在管内作湍流流动，其流量为７４０ Kg/h，比热为１．００５×１０J/Kg.℃，饱和水蒸汽在管间冷凝。 已知操作条件下的 空气对流传热系数为７０W/m℃，水蒸汽的冷凝传热系数为８０００W/m.℃,管壁及垢层 热阻可忽略不计。 A)试确定所需饱和水蒸汽的温度； B)若将空气量增大２５％通过原换热器， 在饱和水蒸汽温度及空气进口温度均不变的 情况下，空气能加热到多少度？（设在本题条件下空气出口温度有所改变时，其物性参数 可视为不变） 某厂在由１７７根φ２５×２ｍｍ,长３ｍ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０．６kg/s，进口温度为２０℃，在操作条件下的密度为１kg/m，比热为 1.84kJ/kg.℃，对流传热系数为53W/m℃，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过０．０１kgf/cm， 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λ＝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（表压）（即Ｔ＝１４２．９℃），问此蒸汽 能否满足传热要求？ 在如图所示的套管换热器中，空气进口温度t=20℃，出口温度t=80℃，空气的质 量流量 w=50kg/h，定性温度下空气的物性参数: λ=0.0286W/m.K，μ=0.02cP, Pr=0.7, ρ＝１．１kg/m；内管为φ５７×３．５ｍｍ的无缝钢管, 长度为2.0m, 设饱和水蒸汽 的冷凝传热系数α＝１０W/m.℃。忽略管壁及垢层热阻。 试求: A)饱和蒸汽的温度Ｔ（℃）； B)若空气质量流量减少５０％，而物性参数不变，则总传热系数Ｋ值为 多少W/m.℃。 欲设计一列管式换热器，用１１０℃的饱和水蒸汽将１４００kg/h的常压空气由20℃ 预热到９５℃。A)若初步选定采用单管程换热器，空气走管程, 管束由120根φ25×2.5mm 的铜管组成。试确定所需的管束长度。B)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管 长及直径同上。则空气的出口温度有无变化？试确定之。 在计算中，冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计，其空气平均温度下 的物性可取：粘度μ＝０．０２CP，比热：ＣP ＝１．０kJ/kg.℃，导热系数 λ＝０．０２９W/m.℃，密度ρ＝１．０７６kg/m。 在一传热外表面积为90ｍ的再沸器中，用95℃热水加热某有机液体，使之沸腾以产 生一定量的蒸气。有机液体沸点为４５℃，已知热水在管程流速为０．５m/s(质量流量为 １．２６×１０kg/h)。出口水温为７５℃，再沸器中列管管径为φ２５×２．５mm。 A)计算该再沸器在上述操作情况下的传热系数Ｋ, 热水侧对流传热系数α，沸腾侧对 流传热系数α。 B)若管程中热水流速增为１．５m/s，热水入口温度不变， 试估算上升蒸气量增大的百 分率。（假定热水物性与沸腾侧给热系数可视为不变） 以上计算，热水物性：ρ＝970kg/m，μ＝３．３５×１０Pa.S， ＣP＝４．２kJ/kg.K，λ＝０．６７７W/m.K Ｐr ＝２．０８ 污垢热阻：Ｒ＝Ｒ＝０．２ｍ.K/kW， 管壁热阻可忽略不计并不考虑热损 失。 有一套管换热器，由内管为 φ54×2ｍｍ，套管为φ116×4ｍｍ的钢管组成。内管中 苯自５０℃被加热至８０℃，流量为４０００kg/h。环隙中为２at（绝）的饱和水蒸汽冷 凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m.℃。 已知：苯在５０～８０℃之间的物性数据平均值为： ρ＝８８０kg/m， ＣP＝１．８６kJ/kg.℃ λ＝０．１３４W/m.℃， μ＝０．３９cP 管内侧污垢热阻 Ｒ＝0.0004m.℃/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) 1.0 2.0 3.0 温度 ℃ 99.1 120 133 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（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？ 有一套管式换热器,内管为φ１８０×１０的钢管. 用水冷却原油,采用逆流操作，水 在内管中流动，冷却水的进口温度为１５℃，出口温度为５５℃。原油在环隙中流动，流 量为５００kg/h，其平均比热为３．３５kJ/kg.℃，要求从９０℃冷却至４０℃。已知水 侧的对流传热系数为1000W/m.℃，油侧的对流传热系数为299W/m.℃ （管壁热阻及垢 阻忽略不计）。 试求：A)总传热系数； B)套管换热器的有效长度； C)所需冷却水用量（水的比热取４．１８kJ/kg.℃，忽略热损失）； D)在操作中因气温升高，冷却水进口温度变为２０℃，问此时会出现什么情况? 若仍维持原生产任务，应采取什么措施？说明理由，并计算之。（设变化后的总传热系数 Ｋ＝２５５W/m.℃）。 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１．１１kg/s，比热为3770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m.k 现用１５℃的水作为冷却剂，水走管外，流量为１．６７kg/s，比热为４１８０J/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) 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）。 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 α=260W/m℃。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0.72×10Pa.s,比热为4.18kJ/kg.℃。 内管尺寸为φ57×3.5mm,管壁向乙流体的对流传热系数α=880W/m℃,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3△p,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。 有一套管式换热器，内管为φ５４×２ｍｍ、外管为φ１１６×４ｍｍ的钢管。内管 中苯由５０℃被加热至８０℃，其流量为４０００kg/h。环隙中为２kgf/cm（绝）饱和 水蒸汽冷凝，蒸汽冷凝的传热系数为１０W/m.K。 已知苯在５０～８０℃之间的平均物性数据为：ρ＝８８０kg/m； ＣP＝０.１８５６kJ/kg.℃； λ＝０．１３４W/m.K； μ＝０．３９cP。 管内侧垢阻 Ｒ＝0.0004m.K/W，管壁热阻及管外侧垢阻可以忽略不计。 加热蒸汽压强与温度 的关系如下： 压强，kgf/cm（绝压） 1.0 2.0 3.0 温度，℃ 99.1 120 133 汽化潜热，kJ/kg 2259 2204 2163 试求： A)以管内表面积为准的总传热系数Ｋ1 ＝？ B)套管的有效长度； C)采用上述套管长度，若加热蒸汽压力增至３kgf/cm（绝），问苯的出口温度为 多少度？（Ｋ值可以近似认为不变）。 某溶液在新清洗的套管换热器中用冷水进行冷却。溶液的流量为 1000kg/h, 比热为 3.34kJ/kg.℃,从150℃被冷到８０℃,溶液向管壁的对流传热系数为1163W/m℃。水在内 管内与环隙的溶液呈逆流流动, 从15℃升到65℃。平均温度下水的比热为4.18kJ/kg.℃, 密度ρ＝992.2Kg/m,导热系数λ=0.634W/m.℃，粘度μ＝0.653×１０Pa.s.内管直 径为φ25×25mm。忽略热损失及管壁热阻。试求： A)以外表面计的总传热系数Ｋ； B)换热管使用６个月后，由于生成水垢而影响换热效果，在测得水的流量不变的情况 下, 水的出口温度降至60℃, 求水垢的热阻； C)若仍希望溶液冷却到８０℃，将冷却水量提高一倍，问能否达到要求？ （设水的物性参数不变） 在单程列管换热器内，用１２０℃饱和蒸气将流量为８５００kg/h的气体从２０℃加 热到６０℃， 气体在管内以１０m/s流动，管子为φ２６×１的铜管，蒸气冷凝膜系数为 11630W/m.℃，管壁和污垢热阻可不计，试计算： A)传热内表面积； B)如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？（气体进口温度和气体物性不变） 气体物性为： ＣP＝1.005kJ/kg.℃， ρ＝1.128kg/m ， λ＝1.754×１０W/m.℃， μ＝1.91×１０Pa.S。 某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格φ３８×３，管长４ｍ，管 数１２７根。欲利用这台换热器，用水蒸汽加热空气。蒸汽走壳程，空气走管程。空气流 量为６０００标准m／h，要求自２０℃加热至１００℃以上。 已知：空气侧对流传热系数为５８W/m.℃； 蒸汽侧对流传热系数为１１０００W/m.℃； 污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计； 标准状况下，空气密度为１．２９kg/m，操作条件下的比热取1.01kJ/kg.℃； 蒸汽的有关参数见附表。 A)当采用压力为２kgf/cm（绝对）的加热蒸汽时，试核算此台换热器是否能满足 要求。 B)如果用压力为３kgf/cm（绝对）的加热蒸汽，利用此台换热器，可以将空气自２０ ℃加热至多少度？蒸汽消耗量为多少kg/h。忽略热损失. 附表： 饱和水蒸汽表 绝对压力kgf/cm 温度℃ 汽化热kJ/kg １．０ 99.1 2260.45 ２．０ 119.6 2206.44 ３．０ 132.9 2169.18 在一ＦＬＢ－５００－６５－２５－４型列管冷凝器中用饱和水蒸汽预热有机溶剂， 蒸汽在壳程中冷凝为同温度的饱和水。溶剂走管内。已知： 水蒸汽：温度１２０℃，冷凝潜热ｒ＝２２３６kJ/kg 冷凝传热系数：１００００W/m℃。 溶剂： 流量：４５t/h，入口温度４２℃，出口温度８２℃， 平均温度下的比热２．２kJ/kg.℃。 换热器：管子总数１２０根，管子规格φ２５×２．５ｍｍ， 材料：钢（导热系数４５W/m.C）以管外表面积为基准的传热面积６５ｍ, 壳体没保温，壳外表面积１２ｍ。 四周环境温度１５℃，换热器外壳至周围环境的对流辐射综合传热膜系数 αT ＝１４．５W/m.℃。 A)忽略壳壁热阻，估计蒸汽的冷凝量（kg/h）； B)若两侧无污垢，试求管内溶剂的对流传热膜系数； C)若将上述四管程的换热器改为二管程操作（管子总根数不变），并假定溶剂的流量、 入口温度、蒸汽温度、蒸汽的冷凝膜系数均不变，溶剂物性变化可忽略，试求溶剂的 出口温度。（假定二管程时管内流动为湍流状态） 某厂在单壳程双管程列管换热器中，用１３０℃的饱和水蒸汽将乙醇水溶液从２５℃ 加热到８０℃，列管换热器由９０根φ２５×２．５ｍｍ，长３ｍ的钢管所构成，乙醇水 溶液处理量为36000kg/h ，并在管内流动。饱和水蒸汽在管间冷凝。已知钢的导热系数为 45W/m.℃，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m，粘度为１．２cP，比热为 4.02 kJ/kg.℃，导热系数为０．４２W/m.℃，水蒸汽的冷凝传热系数为１０W/m.℃，在操 作条件下，垢层热阻及热损失可忽略不计，试确定： A)此换热器能否完成生产任务？ B)当乙醇水溶液处理量增加２０％，在溶液进口温度和饱和水蒸汽温度不变情况下, 仍在原换热器中加热乙醇水溶液，则乙醇水溶液的出口温度变为多少（乙醇水溶液的 物性可视为不变）？ 有一园形蒸汽管道，外面用导热系数为 λ=0.17W/m.℃的保温材料保温，保温层内表 面温度为ｔ,内半径为ｒ＝２．５ｃｍ，外半径为r,温度为t, 保温层与管壁接触 良好。管内蒸汽温度为 200℃, 周围环境温度ｔ＝２０℃，稳定传热。保温层外表面与 空气间的对流传热系数α＝３．０W/m.℃，可认为α不受管子外径尺寸及壁温的影 响。忽略蒸汽凝液膜层及管壁的热阻。求: A)保温层的临界厚度； B)在上述厚度下，单位管长所散失的热量； C)如果无保温层，单位管长所散失的热量； D)有了保温层后，热损失是增加了还是降低了？为什么？ 在一水平放置的套管冷凝器中，用水把７２℃的烃蒸汽冷凝成饱和温度下的液体。换 热器内管的有效传热长度为4ｍ，直径为φ25×2.5ｍｍ。冷水在内管内呈湍流流动，温度 从20℃升至35℃。已经测得基于内管外表面积的总传热系数Ｋ=600W/m.℃，且知管内 水侧热阻为管外蒸汽侧热阻的２．３倍，试求： A)内管外表面的平均温度T。 B)若管内冷水流量增加一倍，但蒸汽侧冷凝传热系数、冷水入口温度均保持不变，则冷 水的出口温度为多少度？ 假设（１）可忽略管壁热阻、垢层热阻及换热器的热损失；（２）管内冷水流量变化前 后均为湍流。忽略冷水出口温度变化所引起物性的变化。 １０００ｋｇ温度为１００℃的乙二醇， 用一夹套冷却罐冷却， 进入夹套的水温为 １５℃，冷却罐传热面积为２m, 传热过程中平均传热系数 Ｋ＝300W/m.K，经过若干 小时后乙二醇温度降至４０℃，水流量为 0.5kg/s，问此时出口水温度为多少？乙二醇从 １００℃冷却至４０℃所需时间为多少？（水的比热ＣP= ４．１８kJ/kg.K，乙二醇平 均比热ＣP＝２．７kJ/kg.K）.忽略热损失. 某一管道，包以保温材料后，热损失反而比裸管时增加，这是因为保温后外表面积增 加了。试求保温管热损失为最大时的条件，即保温层的临界厚度。 有一蒸汽管， 尺寸为φ５０×２．５ｍｍ， 外包有两层绝热材料，每一层厚度都是 ２．５ｍｍ，现有两种保温方法，见图Ⅰ和Ⅱ，已知λ＝５λ，请定量判断这两种方 法中哪一种方法绝热情况较好（蒸汽管本身的热阻可以忽略不计）。 在换热器中用水冷却醋酸，传热面积为５０ｍ，两流体逆流流动。 冷却水流量为 ３．３×１０Kg/h，进口温度为２０℃，醋酸的进口温度为１１０℃。换热器刚清洗之 后，冷却水的出口温度为４５℃，醋酸的出口温度为４０℃。运转一段时间之后，在冷热 两流体的进口温度和流量均不变的情况下，换热器的换热量只达到原来的９０％。求此时 换热器传热面两侧的污垢热阻之和的近似值。 水的比热为４１７４J/Kg.K，设两种流体的物性变化不大。 在单程逆流列管式换热器中用水冷却空气，水和空气的进口温度分别为20℃及110℃, 在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃及40℃，使用一年后，由于污 垢热阻的影响，在冷热流体的流量及进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃。 热损失可以忽略不计。求：A)空气出口温度变为多少？ B)总传热系数为原来的多少倍？ C)若使冷却水量加大１倍，空气的流量及两流体的进口温度不变，冷热流体的出口 各变为多少？（水的对流传热系数远比空气的大） D)冷却水流量加大后，换热器的传热速率有什么变化？ 搅拌槽内有质量为M、比热为ＣP、最初温度为ｔ的液体。用蛇管内的蒸汽加热。其 进出口温度恒定为Ｔ，传热面积为Ａ总传热系数为Ｋ设操作过程中总传热系数及液 体比热均可视为恒定值。求: 经加热θ时间后，液体温度ｔ的解析式。 （由于搅拌充 分, 槽内各处流体温度相同） 某厂只能用１２０℃饱和水蒸汽， 通过φ25×2.5ｍｍ，长３ｍ的单管程列管式换热 器，将列管内的17.2[m/h]水溶液从 20℃加热到 75℃，冷凝水于饱和温度下排出。 已 知管侧水溶液α＝2500[W/m.℃]，壳侧蒸汽α＝10000[W/m.℃]， 溶液在管内呈 湍流，试问换热器的管数为若干？水溶液密度ρ=1050kg/m,比热为4.17kJ/kg.℃。热损 失及管壁、垢层热阻均可忽略。检修时发现该换热器有三根管子已坏, 拟将坏管堵塞再继 续使用, 试问此方案是否可行?（通过计算或推导说明）。 精馏塔顶装一台卧式列管冷凝器(单壳程四管程)，用循环水冷凝壳方80℃的饱和有机 蒸汽。冷凝器由长３ｍ、管径为φ２５×２．５ｍｍ的８０根钢管组成。其热负荷为384 KW。夏天冷却水的进出口温度分别为３０℃及４３℃。流程如附图所示。已测得冷水流经 换热器的压头损失可表示为Ｈf ＝８Ｕｍ（Ｕ为换热管内流速，m/s）， 流经上水管 Ａ和回水管Ｂ的压头损失分别为3.5 ｍ和２ｍ。试计算泵的轴功率（泵的效率为６０％） 又若冬季冷却水的进口温度为１５℃，而其流量不变。试计算冬季时冷凝器的热负荷。 假定：（１）在两种情况下，换热器总传热系数及管路摩擦系数均相同。 （２）水的比热为４．１８kJ/kg.℃，密度为１０００kg/m。 在一垂直放置的套管换热器内（内管直径为φ38×3mm，换热管有效长度为３ｍ）,? 用冷水来冷凝环隙间９０℃的有机蒸汽。夏天操作时冷水的入口温度为２８℃、出口温度 为４８℃。冬季操作时冷水的温度降至１５℃，其流率仍和夏天时的相同。试计算冬天时 蒸汽的冷凝量将比夏天时的增大百分之几？假定两种情况下物料所有的物性常数和总传热 系数均相同，并忽略热损失。 若将换热器改为水平放置，其它条件均不变，试定性判断蒸汽冷凝量将如何变化？ 在一列管换热器内，用１１０℃的饱和水蒸汽加热管内湍流流动（Ｒe>１０）的空 气，空气温度从３０℃升至４５℃。若将空气流量增加一倍，试求此时空气的出口温度， 并求加热蒸汽用量需增加为原来的几倍。计算时可忽略热损失、壁阻、垢阻、冷凝蒸汽侧 热阻，且可忽略因空气出口温度变化所引起的物性变化。 在单管程列管式换热器内，用１３０℃的饱和水蒸汽将某溶液由20℃加热到60℃，单 管程列管换热器由１００根φ２５×２．５ｍｍ、长３ｍ的钢管构成，溶液以每小时100 ｍ的流量在管内流过，蒸汽在管外冷凝。 已知在操作条件下溶液的密度为1200kg/m,粘度为0.955cP,比热为3.3kJ/kg.℃, 导 热系数为０．４６５W/m.℃，管壁热阻、垢层热阻和热损失均可忽略不计。 试求： A)传热系数为多少（以外表面积为基准进行计算）？ B)溶液和蒸汽冷凝给热系数各为多少？ C)若溶液的质量流量增加到Ｗ' ，Ｗ' ／Ｗ＝Ｅ，Ｅ＞１（Ｗ为溶液原来的质量 流量），在其它条件不变的情况下，请通过推导说明此换热器有否满足要求（蒸汽冷凝给 热系数可视为与B)计算值相同）？ 在某套管换热器中, 冷、热流体并联操作。试导出冷流体温度t随管长l的变化关系。 设为稳定操作，热损失不计，热、冷流体的质量流量、比热及传热系数均为恒值。 现拟做传热实验，以饱和水蒸汽加热空气，冷凝水在饱和蒸汽温度下排除。采用套管 换热器,试问: （１）如何确定流程、流向____________________________________________； （２）写出以α表示的传热速率方程____________________________________； （３）若要测定Ｋ值，应测定哪些参数__________________________________； （４）测得Ｋ值后，如何定性考查Ｋ值对否？____________________________________ ____________________________________； （５）现要提高Ｋ值，应该采取什么措施最方便？为什么？ ______________________________________________________________。 有一套管换热器，如下图所示，传热管为紫铜管，管内走冷流体，管外走热流体，此 装置原来用于测量传热管内壁面与冷流体的对流传热系数α。试问： A)为使此装置也能测定热流体向传热管外壁面的对流传热系数α，该怎么办? B)测定α，需测取哪些数据？为什么？ 现场有一列管式加热器，管程有φｄ×δｍｍ钢管ｎ根，每根长ｌ米，内通水。壳程 为压力等于Pa（绝）的饱和水蒸汽冷凝。今欲实测此换热器传热系数Ｋ，试问： A)需要测取哪些数据？并在图上标出主要测试点及所用仪表。 B)根据测得的数据列出计算Ｋ值的有关公式及计算方法。 在传热实验中，试分析说明饱和水蒸汽与管壁间的对流换热系数(α)如何确定的？ 并指出相应测试的基本参量有哪些？ 冷、热两种流体通过两台单程列管换热器进行换热，热流体走管程，冷流体走壳程， 画一个管程并联，壳程串联，均为逆流操作的流程图。 在套管换热器中，用冷水冷凝苯蒸汽。冷水在管内作湍流流动。欲通过实验方法测定 苯蒸汽在管外冷凝时的传热系数及水在管内的对流传热系数，设苯的凝液在蒸汽的饱和温 度下排出.试问: A)需要哪些测定仪器？ B)需要测定哪些数据？ C)写出求得α苯、α水 的步骤，并注明计算式中各符号的意义及单位。α苯 为苯 蒸汽冷凝传热膜系数，α水(管壁向水的对流传热系数) ①一厚度相等的双层平壁，其导热系数λ>λ 试定性画出其温度分布图，为什么? (稳定传热) ②如图所示，套管式换热器的冷、热流体进、出口温度，试画出冷、热流体温度沿换热面 积变化关系曲线。 为测定某材料的导热系数，把此材料做成一定厚度的圆形平板，夹在某测定仪器热、 冷两面之间进行试验。假定通过平板传热量Ｑ一定，并已知仪器热、冷面平均温度分别为 t和t。计算材料导热系数时误认为仪器热、冷面与平板之间接触良好没有间隙, 此时所计算的平板导热系数为λ。若实际上仪器热、冷面与平板间因接触不好, 分别出 现b'的空隙, 则实际导热系数λ比λ (A)大, (B)小, (C)相等, (D)不一定。为什么? 某列管换热器，管间通饱和水蒸汽，可将一定流量作湍流流动的空气加热至指定温 度，若须进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、管数、流态及其 它条件均不变），你认为此措施是 （Ａ）不可行的； （Ｂ）可行的； （Ｃ）可能行，也可能不行。 在一列管换热器内，用１１０℃的饱和水蒸汽加热管内湍流流动的空气，使其从３０ ℃升至４５℃，若将空气的流量增加一倍而入口温度不变，试求加热蒸汽用量为原用量 的倍数。 忽略管壁热阻、垢层热阻及热损失，并忽略因空气出口温度变化所引起的物性变化。 水在Ｐ＝3.3 ＭＰａ下沸腾，通过单位壁面的传热速率为ｑ＝1.75×10ｗ／ｍ， 求以下两种情况的壁面温度。 １．壁面很清净，沸腾传热系数为３×１０ｗ／ｍ℃ ２．壁面复盖一层氧化膜，热阻为７．７５×１０℃·ｍ／ｗ，由于该氧化 膜表面粗糙，使沸腾传热系数增大为清净面的２．５倍。 在Ｐ＝３．３ＭＰａ下，水的沸点为２３９．２℃。 φ１２０×５ｍｍ的蒸汽管外拟包一层保温材料，其导热系数为０．０７ｗ／ｍｋ。 设蒸汽管的内壁温度为１１０℃，管壁导热系数为４５ｗ／ｍｋ。要求保温层外壁温度 不超过２０℃，每米蒸汽管的热损失控制在６０ｗ以下，试计算保温层的最小厚度。 流量为２０００ｋｇ／ｈ的某气体在列管式换热器的管程通过，温度由１５０℃降 至８０℃；壳程冷却用软水，进口温度为１５℃，出口温度为６５℃，与气体作逆流流 动。两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热系数远小于冷却水侧的对流传热系数。 试求： １．冷却水用量； ２．如进口水温上升为２０℃，仍用原设备要达到相同的气体冷却程度，此时出口 水温将为多少度？冷却水用量为多少？ 管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计。 气体的平均比热为１．０２ｋｊ／ｋｇ·ｋ，水的比热为４．１７ｋｊ／ｋｇ·ｋ， 不计温度变化对比热的影响。 在并流换热器中，用水冷却油。换热管长１．５ｍ。水的进出口温度为１５℃和４０ ℃；油的进出口温度为１２０℃和９０℃。如油和水的流量及进口温度不变，需要将油 的出口温度降至７０℃，则换热器的换热管应增长为多少米才可达到要求？ （不计热损失及温度变化对物性的影响） 某厂精馏塔顶，采用列管式冷凝器，共有φ２５×２．５〔ｍｍ〕的管子６０根, 管 长为２〔ｍ〕，蒸汽走管间，冷却水走管内，水的流速为１〔ｍ／ｓ〕。进、出口温度分 别为２０〔℃〕和６０〔℃〕，在定性温度下水的物性数据为： ρ＝９９２．２〔Ｋｇ／ｍ〕 λ＝０．６３３８〔ｗ／ｍ℃〕 μ＝０．０００６５６〔Ｐａ·ｓ〕 Ｐｒ＝４．３１ １．求管内水的对流传热系数 ２．如使总管数减为５０根，水量和水的物性视为不变，此时管内水的对流传热系 数又为多大？ 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。欲用加长冷却管子的办法，使油出 口温度降至３５０Ｋ。若在两种情况下油、水的流量，物性常数，进口温度均不变，冷 却器除管长外，其他尺寸也均不变。试求管长。 有一单程列管式冷凝器，安有φ２５×２．５，长２ｍ的钢管６０根。水蒸汽在管 间冷凝，冷凝温度为１００℃。冷却水走管内，流量为５０ｍ／ｈ，其进、出温度分 别为２０℃和４０℃，试计算此冷凝器的总传热系数Ｋ值。 在保持原来冷凝量的前提下，为节约水，要求冷却水量减少一半。今拟将水侧由单 程改为３程。设管壁两侧的污垢热阻及管外蒸汽冷凝热阻均忽略不计，换热器热损失不 计，试通过计算说明该方案从传热原理上是否可行。 计算中取水的平均物性为：Ｃ＝４．１８７ｋＪ／ｋｇ℃，ρ＝９９６ｋｇ／ｍ 粘度μ＝１ｃｐ。 某套管换热器内管为φ３０×３ｍｍ铜管，外管为φ４８×３钢管，长２ｍ，管间通 １１０℃饱和水蒸汽加热管内空气，使空气温度由２０℃加热至８０℃，已知空气流量为 ５０ｋｇ／ｈ，周围环境温度为２０℃，试求： （１）空气侧对流传热系数； （２）套管裸露时的蒸汽用量（ｋｇ／ｈ）。 空气比热可取ｃ＝１．００５ｋＪ／ｋｇ·ｋ 换热器外侧壳壁对周围空气的对流传热系数: α=9.4+0.052(t+t), W/m.℃ 式中:t --换热器外壳温,℃ t --周围空气的温度,℃ 饱和蒸汽汽化热可取ｒ＝２２３２．４ｋＪ／ｋｇ 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 α＝１５００ｗ／ｍｋ，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：ｃ＝２．６ｋＪ／ｋｇ·ｋ， 冷却水物性数据为：ｃ＝４．１８ｋＪ／ｋｇ·ｋ，ρ＝996.3ｋｇ／ｍ， λ＝０．６０３ｗ／ｍ·ｋ，μ＝0.845×10Pa.S 钢导热系数：λ＝４５ｗ／ｍ·ｋ 有一套管换热器长１０ｍ，管间用饱和蒸汽加热，空气在一定流量下由管内流过， 温度可升至某指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，问套管加 热器须加长几米，气体出口温度可达到原指定温度？假定空气在管内流动处于湍流状态。 冷、热水在传热面积为２ｍ的换热器中进行热交换，进口热水温度为８５℃，流 量为２０００ｋｇ／ｈ，冷水在２５℃下进入，流量为１５００ｋｇ／ｈ。两者按逆流 流动。 已知传热系数Ｋ＝１４００ｗ／ｍ·℃。不计热损失。求传热量及冷、热水的出 口温度。（冷热水物性数据可视为相同，取平均比热为４．１８７ｋＪ／（ｋｇ·ｋ）。 有机液体在一根长度为１００ｍ的保温管道中作湍流流动，测得其进口温度Ｔ＝ １００℃，出口温度Ｔ＝６０℃，周围空气的温度为３０℃。假定传热系数Ｋ及该有 机液体的比热为一定值，试求： （１）该有机液体沿管长的温度分布； （２）列式说明当该有机液体的流量增大一倍时，出口温度Ｔ的变化情况。 某厂精馏塔顶冷凝器中有φ２５×２．５mm的管５０根，长２ｍ，管内通冷却水，流 速为１．０ｍ／ｓ，其进、出口温度分别为２０℃和４０℃，管外为蒸汽冷凝，试求： （１）管壁对冷却水的对流传热系数α； （２）该厂仓库有一台与上述传热面积相同，管径相同，但管数为６０根的换热 器拟作备品。若要求维持原有的加热任务,加热蒸汽温度也不变, 问该换热器是否合用？ 水物性数据可取为： ｃ＝４．１７４ｋＪ／ｋｇ·ｋ，ρ＝９９５．７ｋｇ／ｍ， λ＝０．６１７ｗ／ｍ·ｋ，μ＝０．８ｃｐ 有一台套管换热器，内管为 φ38×2.5mm钢管，外管为 φ５７×３mm钢管，换热管 总长３６ｍ，逆流操作，管内走水，将管间４２００ｋｇ／ｈ的苯液从６５℃冷却到３５ ℃，水温从２５℃升到３５℃，现已知苯侧对流传热系数为２０３０ｗ／ｍ·ｋ，水 侧对流传热系数为６６１０ｗ／ｍ·ｋ，苯侧垢层热阻为０．１８ｍ·ｋ／ｋｗ， 苯液比热ｃ＝１．８０ｋＪ／ｋｇ·ｋ，钢导热系数λ＝４５ｗ／ｍ·ｋ。试计算 （１）该换热器传热系数Ｋ （２）水侧垢层热阻Ｒ。 采用传热面积为４．４８ｍ单程管壳式换热器，进行溶剂和某水溶液间的换热。流 量为3600Kg/h, 比热为1.88KJ/Kg.℃的苯, ８０℃冷却至３０℃，水溶液由20℃被加热到 30℃。忽略热损失。试求： （１）传热系数Ｋ （２）因前工段的生产情况有变动,水熔液进口温度降到10℃, 但由于工艺的需要,出 口温度不能低于30℃。若两流体的流量及苯的进口温度不变, 原换热器是否能保证水溶液 的出口温度不低于30℃? 两种情况下两流体的物性常数可视为不变。 常压下３３８Ｋ之甲醇蒸汽经冷凝器冷凝后，送入冷却器中冷却至３００Ｋ。冷凝 器与冷却器中所用冷却水的初温都是２９０Ｋ，终温都是３０５Ｋ。试安排两换热器中 流体的流程及流向, 并计算平均温度差。（换热器均为单管程、单壳程） 在换热器中，热水流量为２０００ｋｇ／ｈ，冷水流量为３０００ｋｇ／ｈ，热水 进口温度Ｔ＝８５℃，冷水进口温度ｔ＝１５℃，如要求将冷水加热到ｔ＝３５ ℃，求采用并流和逆流时的平均温度差，冷、热水的平均比热可认为相等。 某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m, 炉墙导热系数λ＝１．０３８ｗ／ｍ·ｋ。其 外用导热系数为 0.7W/m.℃的绝热材料保温。炉内壁温度为９８０℃，绝热层外壁温度为 38℃, 如允许最大热损失量为950W/m。求: （１）绝热层的厚度; （２）耐火砖与绝热层的分界处温度。 高温气体在废热锅炉中φ38×3mm的钢质列管内流过,进口温度580℃,出口温度470℃, 管外沸腾水温为２２５℃。已知气体一侧的对流传热系数为３００ｗ／ｍ·ｋ，水侧的 对流传热系数为１００００ｗ／ｍｋ。不计污垢热阻，试求总温度差、跨过各个膜层的 温度差以及内、外壁面的平均温度各为多少？（钢的λ＝４５ｗ／ｍ℃） 接触法硫酸生产中用氧化后的高温ＳＯ混合气予热原料气（ＳＯ及空气混合 物），已知：列管换热器的传热面积为９０ｍ，原料气入口温度ｔ＝３００℃，出 口温度 t=430 ℃。SO混合气入口温度T=560 ℃，两种流体的流量均为10000kg/h, 热损失为原料气所得热量的６％，设两种气体的比热均可取为１．０５kJ/kg, 且两流体 可近似作为逆流处理，求： １．ＳＯ混合气的出口温度Ｔ； ２．传热系数Ｋ〔ｗ／ｍ·℃〕。 在内管为φ１８０×１０ｍｍ的套管换热器中，将流量为３５００ｋｇ／ｈ的某液态 烃从１００℃冷却到６０℃，其平均比热ｃ＝２．３８ｋＪ／ｋｇ℃，环隙走冷却水, 其进出口温度分别为４０℃和５０℃，平均比热ｃ＝４．１７４ｋＪ／ｋｇ℃基于传热 外面积的总传热系数K=2000ｗ/ｍ℃, 且保持不变。设热损失可以忽略。试求: （１）冷却水用量； （２）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。 在一套管换热器中，用水蒸汽加热空气，已知空气侧的对流传热系数为 40w/m℃, 蒸汽冷凝侧的对流传热系数为５０００ｗ／ｍ℃，现欲提高此传热过程的总传热系数, 应从何着手解决？试用具体数据说明理由。（注：管壁热阻及污垢热阻可忽略） 一列管式换热器，用饱和水蒸汽加热某易结垢的悬浮液，此换热器在流程安排上应 使悬浮液走管程还是壳程？若在测试中发现此换热器在拆修清洗前、后蒸汽冷凝量之比 为１：２，则清洗前垢层热阻与总热阻的比例为多少？ 外径５０ ｍｍ的不锈钢管，外包６ｍｍ厚的玻璃纤维保温层，其外再包２０ｍｍ厚 的石棉保温层，管外壁温度为３００℃，保温层外壁温度为３５℃，已知玻璃纤维和石棉 的导热系数分别为０．０７ｗ／ｍ·ｋ和０．３ｗ／ｍ·ｋ，试求： （１）每米管长热损失； （２）玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。 在逆流换热器中，将油从２５℃加热到５０℃，热水的进口温度为８０℃，出口温 度为３５℃，求该换热器的效率。 某列管换热器，用１００℃水蒸汽将物料由２０℃加热至８０℃，传热系数Ｋ＝１００ ｗ／ｍ·ｋ。经半年运转后，由于污垢的影响，在相同操作条件下物料出口温度仅为 ７０℃，现欲使物料出口温度仍维持８０℃，问加热蒸汽温度应取何值？ 拟在单程逆流列管换热器中用３５℃的冷水将流量为１ｋｇ／ｓ、温度为１５０℃ 的热油冷却至６５℃，油走管内，软水走壳程，水的出口温度为７５℃，已知油与水均 处在湍流，并知此条件下对流传热系数分别为水：2000w/m℃，油1000w/m℃, 油的平 均比热为４ｋＪ／ｋｇ℃，若换热器传热面积为１１ｍ，热损失、垢层及管壁热阻均可 不计，试求： １．该换热器是否可用？ ２．若油的流量增至１．２ｋｇ／ｓ，其他条件均不变，仅将流程改为双程并知双 程时温差校正系数ε为０．８６，该换热器能否用？ 在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在φ５４×２ｍｍ的钢管内流动。１９６ ｋＰａ的饱和水蒸汽在环隙冷凝。已测出苯的进口温度为３０℃，出口温度为６０℃， 流量为４０００ｋｇ／ｈ，苯和水蒸汽的对流传热系数分别为５００ｗ／ｍｋ和１０ ｗ／ｍｋ，管内壁的污垢热阻为０．０００４ｍｋ／ｗ，忽略热损失、管壁及管外污 垢的热阻，试求： １．饱和水蒸汽的消耗量； ２．套管的长度； ３．内管壁外侧的平均温度； ４．现由于某种原因，蒸汽压力减至１３７ｋＰａ，假定苯的流量、进口温度、物性 和蒸汽的对流传热系数不变。求苯液的出口温度。 注：（１）操作条件下苯的比热为１．９ｋＪ／ｋｇ·ｋ （２）１９６ｋＰａ时的蒸汽温度为１２０℃，汽化潜热为２２０４ｋＪ／ｋｇ １３７ｋＰａ时的蒸汽温度为１０９℃。 有一换热器，并流操作时，冷流体进出口温度分别为２５℃和７０℃，热液体进出 口温度分别为１５０℃和１００℃。若在两种流体流量和进口温度均不变的条件下，将 并流操作改为逆流操作，试问该换热器的传热速率和传热平均温度差有何变化？（定量 说明） 计算时可视ｃ和Ｋ为常量。 逆流操作时：ε＝（１－ｅ（－Ｒ））／ （Ｒ－ｅ（１－Ｒ）） ε＝（１－ｅ（１－Ｒ））／ （Ｒ－ｅ（１－Ｒ）） 某列管换热器用１０９．２℃的饱和水蒸汽加热管内空气，使它由２０℃升至８０ ℃，现空气流量须增加一倍，问在传热面积和空气进、出口温度不变情况下，加热蒸汽 温度应改变为多少？ 有一φ５０×４．５ｍｍ的钢管，管内通２２５℃饱和水蒸汽，为了减少热损失， 管外包一层厚度为５０ｍｍ，导热系数为０．１ｗ／ｍ·ｋ的石棉泥，置于温度为２５ ℃的环境中，已知管内蒸汽冷凝对流传热系数为１０ｗ／ｍ·ｋ，保温层外壁对周围 空气对流传热系数为１０ｗ／ｍ·ｋ，钢管导热系数为４０ｗ／ｍ·ｋ，２２５℃饱 和水蒸汽的汽化热为１８８０．３ｋＪ／ｋｇ，试求： （１）估计钢管壁温，计算保温层外壁温度； （２）计算每米管长每小时蒸汽冷凝量ｋｇ／ｍ·ｈ。 某炉墙由厚２５０ｍｍ的耐火砖构成，其导热系数λ＝０．８４（１＋０．６９５ ×１０ｔ）ｗ／ｍ℃。 设炉内气体温度为１２００℃，室温为２５℃。热气体对炉墙的对流传热系数α ＝３０ｗ／ｍ·℃，炉墙对周围大气的对流传热系数α＝１０ｗ／ｍ·℃。 求每平方米壁面的散热量和壁面温度。 某蒸汽管外包有两层厚度相等的绝热材料，已知第二层的平均直径相当于第一层的 平均直径的两倍，而第二层的导热系数为第一层的二分之一。如将两层材料的位置调换， 则每米管长的热损失将如何变化？ 求电热器中电热丝的表面温度。已知 电热丝直径为０．５ｍｍ，全长２．５ｍ，表面黑度ε＝０．９，周围反射器的温度 为１５℃，电热器的功耗为０．４ｋｗ。 不计对流传热。 有一水平列管式换热器，管径为φ２５×２．５ｍｍ，管长ｌ＝３．５ｍ，根数ｎ ＝３７根，今用此换热器将流量为每小时１５吨的苯从３０℃加热到７０℃，并用温度 为Ｔ＝１１９．６℃的蒸汽做载热体，问该热交换器是否合用？如不合用可采取哪些措 施？从结构上及操作上加以定量说明。已知 污垢热阻Ｒ＝１／１２００ｍ℃／Ｗ；苯的密度ρ＝９００ｋｇ／ｍ； 粘度μ＝０．４７ｃｐ；比热ｃ＝１．８ｋＪ／ｋｇ·℃ 导热系数λ＝０．１４５ｗ／ｍ·ｋ，管壁的导热系数λ＝４０ｗ／ｍ·ｋ。 在一新的套管式换热器中，冷却水在φ２５×２．５的内管中流动，以冷凝环隙间 的某蒸汽。当冷却水流速为０．４ｍ／ｓ和０．８ｍ／ｓ时，测得基于内管外表面的总 传热系数分别为Ｋ=１２００ｗ／ｍ℃和Ｋ＝１７００ｗ／ｍ℃。水在管内为 湍流，管壁的导热系数λ＝４５ｗ／ｍ℃，水流速改变后，可认为环隙间蒸汽冷凝的传 热系数不变。试求： １．当水流速为０．４ｍ／ｓ时，管壁对水的对流传热系数为多少？ ２．某蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？ ３．若操作一时期后，水流速仍保持为０．４ｍ／ｓ，但测得的Ｋ值比操作初期下 降１０％，试分析原因。并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降１０％？ 流量为１０００ｋｇ／ｈ的某气体通过列管换热器的管程，由１５０℃降至８０℃。 壳程软水的初温为１５℃，出口温度６５℃，两流体作逆流流动。已知气体对管壁的对流 传热系数远小于管壁对水的对流传热系数。试求： （１）冷却水用量； （２）如气体处理量增大５０％，冷却水初温不变，仍用原换热器达到原要求的气 体冷却程度，此时出口水温将为多少度？冷却水的用量为多少？ 设管壁热阻、污垢热阻、热损失均可忽略不计。 气体的平均比热为１．０２ｋＪ／ｋｇ·ｋ，水的比热为４．１７ｋＪ／ｋｇ·ｋ， 不计温度变化对比热的影响。气体均作湍流流动。 用两个相同结构尺寸的列管换热器按并联方式加热某料液，换热器的管束由 ３２ 根 长 ３ｍ的 φ２５×２．５ｍｍ钢管构成，壳程为 １２０℃ 的饱和蒸汽，料液总流量为 ２０ｍ／ｈ，按相等流量分配在两个换热器管程中作湍流流动。由２５℃加热到８０℃ 蒸汽冷凝对流传热系数为８ｋｗ／ｍ·℃，管壁及污垢热阻可不计。热损失也可 不计。料液比热为４．１ｋＪ／ｋｇ℃，密度为１０００ｋｇ／ｍ。 试求： （１）管壁对料液的对流传热系数； （２）料液总流量不变，将两换热器改为串联，料液加热程度有何变化？ 两种情况下蒸汽侧对流传热系数和流体物性视为不变。 在单程列管换热器内，用１１０℃饱和水蒸汽将管内的水从３０℃加热到５０℃， 列管直径为φ２５×２ｍｍ，长６ｍ，水流经换热管因摩擦引起的压降为３０００Ｐａ， 换热器的热负荷为２５００ｋｗ。试计算： （１）换热器的管数ｎ； （２）基于管子外表面积的总传热系数Ｋ。 已知：①摩擦系数按λ＝０．３１６４／Ｒｅ计算；②操作条件下水的平 均物性：ρ＝９９２ｋｇ／ｍ，ｃ＝４．１７４ｋＪ／ｋｇ·℃，μ＝０．６５６cp 判断下列说法是否妥当，如不妥，请写出正确说法 （１）蒸汽在管外冷凝时，“冷凝负荷越大，冷凝传热系数越高”； （２）用饱和蒸汽加热容器内的液体，使之沸腾时，“饱和蒸汽的压力越高，越 有利于强化传热”。 现有一套测定对流传热系数的装置(如图), 拟测空气在管内作强制湍流时的对流传热 系数α，该装置的管子外壁绕有电阻丝，以加热管壁，热电偶丝外面包有保温层。问： １．在实验中需要测定哪些参数 ２．在图上标出欲测参数的测试位置，并注明所采用的测试仪表 ３．写出通过实验计算传热膜系数α的计算步骤。 用 １２０℃的饱和水蒸汽将流量为 ３６ｍ／ｈ的某稀溶液在双程列管换热器中从 ８０℃加热至９５℃。若每程有直径为φ２５×２５mm的管子３０根，且以管外表面积为 基准的传热系数 Ｋ＝２８００ｗ／ｍ·℃。 蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计， 试求： （１）换热器所需的管长； （２）当操作一年后，由于污垢累积，溶液侧的污垢系数为0.00009ｍ·℃／ｗ， 若维持溶液的原流量及进口温度，其出口温度为多少？又若必须保证溶液原出口温度，可 以采取什么措施？ 注：溶液的密度及比热与水近似：ρ＝１０００ｋｇ／ｍ；ｃ＝4.2kJ/kg·℃ 为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数，测得实验数据如下：冷却器传热面积Ａ＝ ２．８ｍ，甲苯的流量Ｗ＝２０００ｋｇ／ｈ，由８０℃冷却到４０℃，甲苯的平均 比热ｃ＝１．８４ｋＪ／ｋｇ·℃。冷却水从２０℃升高到３０℃，两流体呈逆流 流动，求所测得的传热系数Ｋ为多少？若水的比热ｃ＝４．１８ｋＪ／ｋｇ·℃， 问水的流量为多少？ 某平壁炉的炉壁由耐火砖、绝热砖和钢板组成，如图所示。其导热系数λ和厚度ｂ数 据如下: 耐火砖：λ＝１．０５ｗ／ｍ·℃，ｂ＝２００ｍｍ； 绝热砖：λ＝０．１５１ｗ／ｍ·℃，ｂ＝１００ｍｍ； 钢 板：λ＝４５ｗ／ｍ·℃，ｂ＝６ｍｍ。 耐火砖内侧温度ｔ＝１１５０℃，钢板的外侧温度ｔ＝３０℃。试求： （１）单位面积的热损失ｑ； （２）绝热砖和钢板的界面温度ｔ。 假设各层间接触良好. 举例说明下列各图的物理意义，并写出Δｔ的数学表达式： 用１７５℃的油将３００ｋｇ／ｈ的水由２５℃加热至９０℃，已知油的比热为 ２．１ｋＪ／ｋｇ℃，其流量为４００ｋｇ／ｈ，水的比热取４．２ｋＪ／ｋｇ℃，今 有以下两个传热面积均为０．７２ｍ的换热器可供选用。 （１）换热器１：Ｋ＝６２５ｗ／ｍ℃，单壳程，双管程，ψ＝０．７； （２）换热器２：Ｋ＝５００ｗ／ｍ℃，单壳程，单管程，Δｔ按逆流计。 为保证满足所需换热量应选用那一个换热器。 现有两台单壳程单管程的传热面积均为２０ｍ的列管式空气加热器，每台加热器 均由６４根φ５７×３．５ｍｍ钢管组成，壳程为１７０℃的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜 热ｒ＝２０５４ｋＪ／ｋｇ），空气入口温度ｔ＝３０℃，流量为２．５ｋｇ／ｓ， 以湍流方式通过管内。 （１）若两台换热器并联使用，通过每台换热器的空气流量均等，此时空气的对流 传热系数为３８ｗ／ｍ·℃，求空气的出口温度ｔ及水蒸汽的总冷凝量ｗ为多少？ （２）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度ｔ及水蒸汽的总冷凝 量ｗ为多少？ 假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量ｃ＝１kJ/kg.℃。忽略热损失。 有一单壳程单管程列管式冷凝器,由60根φ25×2.5mm的钢管组成,管长1.3ｍ，某种有 机蒸汽在管间冷凝,冷凝温度为90℃,冷却水走管内，流量为34ｍ／ｈ，水在管内的流型 为湍流，其进出口温度分别为２０℃和４０℃，试计算此冷凝器的传热系数。 为了节约冷却用水，拟将单管程列管冷凝器改为四管程，试问在保证原来的冷凝负荷 （即每小时的冷凝量）下，能否使用水量减少一半。 假设两侧污垢热阻，管壁热阻和蒸汽冷凝的热阻以及热损失均可忽略不计。 在套管换热器中，用１１７ ℃ 的饱和水蒸汽在环隙间冷凝以加热管内湍流流动 （Ｒｅ＞１０）的水溶液（ρ＝１０５０ｋｇ／ｍ，ｃ＝４．１ｋＪ／ｋｇ℃） 当溶流流量为0.637ｍ／ｈ时，可从20℃加热至102℃，而当流量增加到1.2m/h时, 只 能从２０℃加热至９７℃，试求换热器传热面积Ａ和流量为１．２m/h时的传热系数K 值。 计算时可忽略管壁热阻，污垢热阻，并可当平壁处理，两种情况下，蒸汽冷凝系数 α均可取８ｋｗ／（ｍ·℃）。 一球形液氮罐，球内径为０．６ｍ，罐外有一隔热夹层，夹层内装有绝热材料，其 导热系数为２×１０ｗ／（ｍ·℃），厚度为２５ｍｍ，液氮温度维持－１９６℃， 在此温度下蒸发潜热为１９０ｋＪ／ｋｇ，环境温度为２１℃，假设绝热层外表面温度 亦为２１℃。设绝热材料与夹层壁紧密接触。试计算液氮每天的蒸发量。如果罐外夹层没 装绝热材料，而抽成真空，假设球形夹层相对的两个表面为均黑体，液氮每天的蒸发量为 多少？比较以上两个计算结果，说明什么问题？ 忽略罐内蒸发侧及罐壁的热阻。 通过一列管式换热器，用 120℃的饱和水蒸汽加热列管内的某种气体，使其由20℃升 高到80℃，气体呈湍流状态，若气体流量增加了50％，而入口温度不变，试计算加热蒸汽 用量为原用量的倍数。管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略，且可将气体物性视为常量， 加热蒸汽温度不变。 流体在圆形直管内作强制湍流流动(为完全湍流)。若减小管径，使对流传热系数增加 至原来的ｎ倍，问在下列情况下输送流体所消耗的功率如何变化？ （１）流体的平均流速保持不变； （２）流体的流量保持不变。 流体物性视为常量。 欲将夹套加热器中的某溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，溶液量为6000kg, 传 热面积为６ｍ，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的, 加热蒸汽为 ０．１ＭＰａ的饱和水蒸汽，传热系数为８００ｗ／ｍ·℃， 求将溶液由３０℃加热至６０℃所需要的时间？ 已知溶液比热为５ｋＪ／ｋｇ·℃，热损失忽略不计。 为减少两个高低温固体平面门间在稳定传热过程中的辐射传热量，在其间加装ｎ片 很薄的平行遮热板（如图所示），试推导加装ｎ片遮热板后传热量减少到原来未装遮热 板时传热量的倍数。遮热板与两固体表面的黑度均相同。 估算套管式换热器金属管内管壁的平均温度ｔ，环隙为０．１ＭＰａ的饱和水蒸 汽冷凝。 若: （１）内管中为气体，由１５℃升至５５℃； （２）内管中为水，由１５℃升至５５℃，水的对流传热系数为4000ｗ／ｍ·℃。 有一单壳程单管程列管换热器，管外用１２０℃饱和蒸汽加热，干空气以１２ｍ／ｓ 的流速在管内流过，管径为φ38×2.5mm, 总管数为200根。已知空气进口温度为２６℃, 要求空气出口温度为８６℃，试求 （１）该换热器的管长应为多少？ （２）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而管径增大为φ５４×２ｍｍ。 总管数减少２０％，此时的出口温度为多少？（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热 损失） 定性温度下空气的物性数据如下： ｃ＝１．００５ｋＪ／ｋｇ·Ｋ ρ＝１．０７ｋｇ／ｍ μ＝０．０１９９ｃｐ λ＝０．０２８７ｗ／ｍ·Ｋ Ｐｒ＝０．６９７ 通过一套管式换热器，用１１０℃的饱和水蒸汽加热某水溶液，水溶液走内管（φ ３８×２．５ｍｍ钢管）。当溶液流量为０．６４ｍ／ｈ时，呈湍流状态，可从２０ ℃加热至９０℃，当流量增加到１．２ｍ／ｈ时，只能从２０℃加热至８５℃，试求 换热器的传热面积Ａ和流量为１．２ｍ／ｈ时的传热系数Ｋ。 水溶液的密度ρ＝１０５０ｋｇ／ｍ，ｃ＝４．１ｋＪ／ｋｇ·℃，蒸汽冷 凝传热系数均取为１０ｗ／ｍ·℃，计算时可忽略管壁热阻、污垢热阻。 某溶液在单效蒸发器中进行蒸浓, 用流量为 2100kg/h 温度为１２０℃, 汽化潜热为 2100kg/h的饱和蒸汽加热。已知蒸发器内二次蒸汽温度为81℃，各项温差损失共为 9℃。 取饱和蒸汽冷凝的传热系数α为8000W/mk，沸腾溶液的传热系数α为3500W/mk。 求该蒸发器的传热面积。假定该蒸发器是新造的, 且管壁较薄, 因此垢层热阻和管壁热阻 均可忽略不考虑，且热损失可以忽略不计。 某单效蒸发器每小时将1000kg的 15%(质量百分数，下同)的NaOH溶液浓缩到 50%。 已知：加热蒸汽温度为 120℃，进入冷凝器的二次蒸汽温度为60℃，总温度差损失为45℃ ，蒸发器的总传热系数为1000W/m℃ ，溶液预热至沸点进入蒸发器，蒸发器的热损失和 稀释热可忽略，加热蒸汽与二次蒸汽的汽化潜热可取相等，为2200kJ/kg。 试求：蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。 某车间用单效蒸发装置对硝酸铵水溶液进行蒸发，进料量为 １０ kg/h，用温度为 164.2℃ 的饱和蒸汽将溶液由68% (质量百分数，下同)浓缩至90% 。操作条件下二次蒸汽 的温度为59.7℃, 溶液的沸点为100 ℃，蒸发器的传热系数为1200W/m℃ ，沸点进料。 试求：不计热损失时的加热蒸汽消耗量和蒸发器的传热面积。 已查得： 饱和水蒸汽温度为164.2℃时 ，汽化热为 2073kJ/kg; 温度为59.7℃时汽化热 为2356kJ/kg。 在真空度为91.3kPa下,将12000kg的饱和水急速送至真空度为93.3kPa的蒸发罐内。忽 略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为 4.18kJ/(kg℃)。当地大气压为 101.3kPa饱和水的性质为 真空度, kPa 温度, ℃ 汽化热, kJ/kg 蒸汽密度, kg/m 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 利用三效并流蒸发器处理某一定浓度的水溶液,用300kPa(绝)的饱和水蒸汽加热,已知 各效因溶液蒸气压下降与液柱静压强所致的温度差损失分别为8.14及22℃若忽略因管道流 体阻力所致的温度差损失。求冷凝内真空度的极限值。 饱和蒸汽的性质为: 压强 kPa (绝) 50 60 70 80 100 200 300 温度 ℃ 81.2 85.6 89.9 98.2 99.6 120.2 133.3 在一单效蒸发装置中将某原料液进行浓缩，完成液的浓度为28%(质量%)，操作条件下 沸点为98℃。为了减少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的冷凝潜热把原料液从20℃ 预热至 70℃。原料液的流量为 1000 kg/h。二次蒸汽的温度为 90℃。相应的冷凝潜热为 2283kJ/kg。原料液的比热为3.8kJ/kg℃。忽略热损失。 试求：1.溶液的沸点升高； 2.原料液的浓度x。 在传热面积为50m的单效蒸发器内将20％的CaCl水溶液浓缩到40％(均为质量百分 数) 生蒸汽的温度为120℃ ，冷凝潜热为2210kJ/kg ，其消耗量D=2400kg/h，冷凝器内二 二次蒸汽温度为60℃(该温度下汽化潜热 2360kJ/kg) ，原料液的温度t为20℃，流量为 3600kg/h，比热 Cp为3.5kJ/kg℃。 该溶液蒸汽压下降和液柱静压强引起的沸点升高为 23℃, 试计算： ⑴蒸发器的热损Q为总热量的百分数; ⑵蒸发器的传热系数Ｋ。 在双效并流蒸发器浓缩某种水溶液, 传热系数分别为K=2790W/m℃, K=2093W/m℃,第一效的饱和加热蒸汽的绝对压强为130kPa,冷凝器的真空度为88.5kPa 两效的传热面积及传热速率各自相等, 即A=A及Q=Q。若忽略热损失及各种温度差 损失, 试求各效溶液的沸点t及t。 饱和水蒸汽性质为： 压强 kPa 10 15 101.3 120 140 温度 ℃ 45.3 53.5 100 104.5 109.2 在单效蒸发器中, 将10%(质量百分数, 下同)的某水溶液浓缩到30%,原料液流量为900 KJ/h, 温度为30℃, 蒸发室的绝对压强为4.91×10Pa, 原料液的比热为3.77KJ/Kg℃,二次 蒸汽的汽化潜热为2332KJ/Kg, 蒸发器的传热面积为10m,总传热系数为1000W/m℃ 。 已知数据如下: 蒸汽压强: Pa 10.13×10 4.91×10 2.94×10 溶液的沸点: ℃ 107 74.4 纯水的沸点: ℃ 100 80.9 68.7 ⑴因溶液的沸点蒸汽压下降引起的温度差损失; (忽略静压强引起的温度差损失) ⑵设加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出, 并忽略热损失和浓缩热时, 完成上述蒸发任务所 需加热蒸汽温度。 每小时将30℃, 5000Kg, 10% (质量百分数,下同) 的某水溶液在单效蒸发器内蒸浓至 40%。已知蒸发器的操作压强为90kPa(绝), 饱和加热蒸汽的绝对压强为300kPa。蒸发器内 液体深度为2m, 40%溶液的密度为1152kg/m,常压下因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失 △a'=11℃。操作条件下传热系数为1100W/m℃。若热利用系数为0.95, 试求加热蒸汽消 耗量及蒸发器的传热面积。水的平均比热为4.18kJ/kg ℃。 饱和水蒸汽的性质为: 压强:kPa 90 101.3 300 温度:℃ 96.4 100 133.3 汽化热 kJ/kg 2267.4 2258.4 2168.1 将21℃、8%(质量百分数, 下同)的NaOH水溶液在单效蒸发器内浓缩至18%。进料量为