化工原理自测练*题上册华东理工大学

发布于:2021-06-20 13:09:38

练*一 第一章 流体流动

一. 填充 1. 连续性假定流体质点连续,定态条件下,连续性方程的物理意义是:流体在管内流动 时,其质量流量不变。 2. 控制体与系统的区别在于考察方法的不同,对系统进行考察的方法是拉格朗日法,对 控制体进行考察的方法是欧拉法。 3. 圆管内湍流和层流的区别是 流型 层流 湍流 本质区别 质点无径向脉动 质点有径向脉动 Re <2000 >4000 剪应力分布 ? ?

??
u

2l

r

??
u

2l

r

速度分布

u max

r ? 1 ? ( )2 R

u max
0.8

? (1 ?

r n ) R

u / u max
λ 与 Re 的关系

1/2

??
无关

64 Re

高度湍流 ? ? f (Re) 一般湍流 ? ? f (Re, 有关

?
d

)

λ 与ε /d 的关系 λ τ μ ξ ε

4. 圆形直管内, qV 一定,设计时若将 d 增加一倍,则层流时 h f 是原值 1/16 倍,高度湍 流时,是原值的 1/32 倍(忽略的ε /d 变化) 5. 流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是流体具有粘性,直管阻力损失体现在流 体势能的下降。 6. 某孔板流量计用水测得 Co=0.64,现用于测 ? ? 900kg / m3 ,

? ? 0.8m P .a s 的液体,问此时 C =0.64(<,=,>)
o

7.如图示管线,将支管 A 的阀门开大,则管内以下参数如何变化?

qVA ? , qVB ? , qV总 ? , p ? , h fA ? , h fMN ?
8.图示管路系统中,已知流体流动的总阻力损失 h f ? 56J / kg ,若关小阀门,则总阻力损 失 h f =56J/kg,两槽液面的垂直距离 H=5.71m. 9. 图示管路系统中,已知 d ab

? d cd , ? ab ? ? cd , lab
1

? lcd , ? ? 0 。比较 u a = uc ,

( pa ? pb ) < ( pc ? pd ) (

a

?

b

)?(

c

?

d

)

10.如图示供水管线,管长 L,流量 qV ,今因检修管子,用若干根直径为 0.5d、管长相同于 L 的管子并联代替原管, 保证输水量 qV 不变,设λ 为常数, ε /d 相同,局部阻力均忽略, 则并联管数至少需要 6 根 11.如图通水管路,当流量为 qV 时,测得 ( p1

? p2 ) ? 5mmH2O ,若流量为 2 qV 时,

( p1 ? p2 ) ? 11mH O.(设在阻力*方区)
2

二.选择 1A; 2B, 三.计算 1. 解:1)本题属静力学问题,是两个 U 型压差计的组合 对左边压差计: 对右边压差计:
A
A

3D

?

B

? Rg( ? i ? ? )

A

?

B

? Hg( ? i ? ? )
c

? p A ? ( z 2 ? z1 ) ?g ,

? pc

p A ? ( z 2 ? z1 ) ?g ? ( R ? H ) g ( ? i ? ? )
p A ? 0.278at
' pA ? ( z 2 ? z1 ) ?g R ? H ? 2) =0.521m g(?i ? ? )

2.解:两槽液面 1-2 间列机械能衡算式,

?Zg ? ?h f ? h fA?B ? h f

(1)

hf ? ??

l ? le u 2 ? d 2

(2)

因为μ 很大,设 Re<2000,

??

64 Re ,
2

hf ?

32? ? (l ? le )u

?d 2
?

(3)

h fAB ?

?

?

AB

( R1 ? R2 ) g ( ? i ? ? )

?

? 29.1J / kg

(4)

结合(1) (3) (4)

u ? 0.57 m / s
验证 Re=906<2000,计算有效 2)当阀门关闭,流体静止,
A

' A

?

1

当阀门打开,

?
A

? h f 1? A
A

u2 ? ? 1 2 ?
C

?
C

' A

?

,? (

? ?

) ? ( ? i ? ? ) gR1 ?, R1 ?

不变,?阀门关闭,
' B

A 2

同理,阀门关闭,
B

u2 阀打开, ? ? 2 ? h fB? 2 ? 2 ? l u2 h fB 2 ? (? ? ? ? ) ? d 2 l u2 B ? 2 ? (? ? ? ? ? 1) ? d 2
B ' B

? ?
C

2 B

?

?

A

? ( ? i ? ? ) gR2 ?, R2 ?

B

3

3解 1) 对截面 1-B 间列机械能衡算式:

p l u2 l u2 ( z1 ? z B ) g ? (? ? ) oc ? (? ? ) cB ? B d 2 d 2 ?
根据连续性方程:

?

4 4 uOC ? 1.70m / s, uCB ? 2.65m / s 孔流速度uo ? uoc ( d oc 2 ) ? 6.80m / s do

2 uCB dCB ?

?

2 uOC dOC

2 uo ?p ? ? Co2 2 ? u ? ?p ? ( 0 ) 2 ? 6.01?104 Pa C0 2

2)注意:本题由于 D 点的位置未定,故题意可能是求 C 点或 A 点的压强 对 1-B 及 1-A 分别列机械能衡算式

l u2 l u2 p Z1 g ? Z B g ? (? ? )oc ? (? ? )cB ? B d 2 d 2 ?
l u2 l u2 p Z1 g ? Z A g ? (? ? ) oc ? (? ? ) cA ? A d 2 d 2 ?
根据连续性方程:

2 2 d OC uoc ? 2d CB uCB

uOC ? 2.15m / s , PC ? 1.94?104 Pa
PA ? 3.92?104 Pa

4

练*二 第二章 流体输送机械

一. 填充 1.隔膜泵. 计量泵 齿轮泵 螺杆泵 2.泵内液体*均密度太小, 灌泵排气和保持泵密封良好 3.泵内流体压强太低 减小吸入管路阻力 降低 Pv 或增加P0

4.调节旁路阀,改变活塞行程,往复次数 5.灌泵排气 关闭出口阀 旁路阀 6. = 1.2 7. He ? 2 H 8. 2.746 9. p ?, He不变, Pa ? 10. 6.91 11.< = 12.24.3 0 二. 选择 1.c 2.B 3.D 4.D

7.2

三.计算

5

解 : 对于循环管路: He ? ? h f ??

?l u ??

2

d 2g

?l

1 4qV 2 ( ) d 2 g ?d 2

20 ? 20 ? 30 1 4 ? 1.413? 10?3 ? 0.03 ? ? ? 0.03 2 ? 9.81 3.14 ? 0.032 ? 14.3m 在截面1 ? 2之间列机械能恒算式
2 2 u2 l u2 p0 ? Z 0 ?g ? p2 ? ( ? ? ? ) ? 2 d 2 为使泵入口处不出现负 压, 即p2 ? 0, 代入 2 l1 u 2 p0 ? (1 ? ? ) ? ? gZ0 ? d 2 4 ? 2.01? 10

四. 复杂管路,n 个支管 n 个机械能方程 解:1

6

B阀关闭, 为简单管路,1 ? 2截面之间列机械能衡算 式 H ? Z 2 ? ? h f 1?2 l1 ? l2 1 4qV 2 ? Z2 ? ? ? ( ) d 2 ? g ?d 2
2 ? 6 ? 1.29 ? 106 qV

联立解方程
2 H ? 6 ? 1.29 ? 106 qV 2 H e ? 22 ? 7.2 ? 105 qV

qV ? 10.2m 3 / h
2 B 阀全开时,为分支管路 在 1-2 之间列机械能衡算式

u l u H ? Z2 ? ? ? 1 ? ? 2 ? 2 d 2? g d 2g
在 1-3 之间列机械能衡算式

l1

2

2

l u u H ? Z3 ? ? ? 1 ? ? 3 ? 3 d 2? g d 2g
用同一泵,H 相同, u 2 ? u 3 ? 联立解方程
2 H ? 6 ? 2.22 ? 105 qV 2 H e ? 22 ? 7.2 ? 105 qV

l1

2

2

u1 2

qV ? 14.8m 3 / h
五. 解:在 0-1 之间列机械能衡算式

7

H ? Z1 ? ? h f 0?1
2 4qV 1 ? Z1 ? ? ? ( ) d 2 ? g ?d 2 ? 60 2 ? 10 ? 336qV

l

当qV ? 0.21m 3 / min时 管路需要H ? 10 ? 336? 0.212 ? 24.8m 泵扬程He ? 40 ? 222? 0.212 ? 30.2m ? 24.8m 所以此泵合用 2.联立解方程
2 H ? 10 ? 336qV 2 H e ? 40 ? 222qV

qV ? 0.232m 3 / min ? 0.21m 3 / min 3.为使流量满足设计要求 , 需要调节出口阀 (关小出口阀) 当出口阀调节阀门至 qV ? 0.21m 3 / min时, 增加了阀门阻力 则消耗在阀门上的阻力 损失增加了 ? ( He ? H ) g ? (30.2 ? 24.8) ? 9.81 ? 53J / kg

question 1. 阀门增加阻力后,管路特性方程?写出新的特性方程 2. 阀门的当量长度 key:
2 H ? 10 ? 458.0qV

le ? 27.2m

五. 图示输送管路 , 用离心泵将江水输送至常压高位槽 . 已知吸入管直径 φ 60 × 3mm, 管长 lCD=80m(管长均包括局部阻力的当量长度)摩擦系数λ 均为 0.03,Δ Z=12m,离心泵特性曲 线为 He ? 30 ? 6 ?10 qV , 式中He : m; qV : m / s
5 2 3

试求:1.管路流量为多少 m3/h 2 旱季江面下

8

9

作业中存在的问题 10.解(1)

A ? 10 ? 2 ? 0.6352 ? 8.06m 2 Ve ? q e A ? 0.0378? 8.06 ? 0.0305m 2 恒压过滤 : V 2 ? 2VV e ? KA 2? 根据物料衡算 V饼 ? 0.6352 ? 0.025? 10 ? 0.1008m 3 50 1000 ?? ? 0.7305 50 50 ? 2710 1000 w 13.9

??

?p

w

?p
?V ?

?

1? w

?

?

2710 ? 0.05622 13.9 100 ? 13.9 ? 2710 1000 (1 ? 0.7305? 0.05622 ) ? 0.1008 ? 0.3825m 3 0.05622

(V ? V饼 )? ? V饼 (1 ? ? ) (1 ? ? ? ? )V饼

?

?

代如恒压过滤方程 0.38252 ? 2 ? 0.3825? 0.0305 ? 1.57 ? 10?5 ? 8.062 ? ? ? ? 166( S ) (2)板框压滤机 8(0.3825? 0.305) ? 1 ? 0.3825 10 ? 124( s ) 1.57 ? 10?5 ? 8.062

?w ?

8(V ? Ve )Vw ? KA 2

练*三:第四、五章 自测练*题

一. 填充 1.比表面积相等 阻力损失与比表面积*方成正比 大 颗粒比表面积增大 预测床层压降 (要求掌握本质特征) 影响床层阻力的因素: (1)物性

10

(2)流动条件 (3)设备特征尺寸 2.2 1/2

dq ? 1? s ? d? r0 ?? (q ? q e ) 不可压缩滤饼 ,s ? 0
要求掌握过滤速度的影响因素(定量 定性) 3.愈少

在恒压操作下

q ? qe2 ? K n ?, q ?

?
n

? qe

生产能力: Q ? nqA ? n( Ve ?
2

?
n

KA 2 ? Ve )

过滤机、板框压滤机、真空回转过滤机 4.0.1h

Ve ? 0, ?

??
2

w

? wA dV 4 ? ? A2 2 ? 2 ? ? A2 ( )w ? ? ? d? r? w?Vw r??V终 r??V终 2 KA2 2V终 ? ? V终 ? 终V终
2

?w ?

Vw 1 Vw ? ? 终 ? 0.1h dV 2 V 终 ( )w d?

板框压滤机结果怎样? 5. U ? U1 ? U t 1) u1 与 u 满足连续性方程 2) 床层的三个阶段:固定床、流化床、输送时速度之间的关系 6.惯性离心力与重力之比 压降 分离效率 7.不变 使床层内温度、浓度分布均匀 腾涌 沟流 散式 聚式 8. (1)0.05

ut ?

h

?

?

1 ? 0.05m / s 20
11

u p ? u t ? u ? 0.05 ? 0.01 ? 0.04m / s up ?
(2)26

h

?

??

1 ? 25 0.04 n ? ? ? 1 ? 26

9.液体由下向上通过由球形均一颗粒所堆积的床层,并 使之流态化。若液体的体积流量越大,则床层空隙率 ε 不变 。液体在颗粒缝隙间的流速不变(变大、 变小、不变、不确定) (流化床内,每一个表观速度有一个相应的空隙率。表 观速度越大,空隙率也越大,而通过床层的实际流速不 变,总是等于颗粒的沉降速度) 10.含细小颗粒的气流在降尘室内除去粒子(沉降在斯 托克斯区) ,正常情况下能 100%除去 50um 的粒子, 现气体处理量增大一倍,原降尘室能 100%除去的最小 粒径为 70.7um

q v ? Aut , ut ?

2 dp (? p ? ?)g

18?


'2 ' dp u t' qv ? ?2? 2 ut qv dp ' dp ?

2 ? 50um

11.降尘室的生产能力只与降尘室的长度和宽度有关, 而与高度无关 12.一般认为流化床正常操作的流速范围在起始流化速 度和带出速度之间 13.已知 q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/A,qe 为 Ve/A, Ve 为过滤介质的当量滤液体积,在恒压过滤时,测得

?? ? 3740q ? 200,则过滤常数 k=1/3740,qe=1/374 ?q

根据

?? 1 2 ? q? q ?q K K

14.某重力沉降室在常温下处理某气-固混合物时,其效率为 ?1 ,那么在高温处理同样 的气-固混合物,其效率 ? 2 就要比 ?1 小。

12

二. 作题图

dq q ?c? , d? ? q ? c? q K ? ?c 恒速: ? 2( q ? q e ) K ? 2cq ? 2cqe ? 2c 2? ? 2cqe


q e ? 0, s ? 0时 2? ? 2c 2? r0?? ?


? c 2 r0 ? ? ?
1? s

qe ? 0, s ? 0 ? ? C 2 r0 ??? ? cqe r0??

恒压:

q 2 ? 2qqe ? K?
三. 计算题 1. 解:1)根据物料恒算

8 ?P 2800 ?? ? ? 0.03 w 1? w 8 92 ? ? ?P ? 2800 1000

w

??
根据

V饼 ? V固 ? V饼

1?

1000 2800 ? 0.64 1

V悬 ? V ? LA V悬? ? LA(1 ? ? )
13

则 V ? (1 ?

?
1? ?

)V悬 ? (1 ?

0.03 ) ? 2 ? 1.83m 3 1 ? 0.64

2) 恒压过滤,而且 qe ? 0 则q
2

? K?

q ? K? ? 0.162? 0.5 ? 0.285
所需过滤面积:

A?

V 1.83 ? ? 6.42 q 0.285

每个框的过滤面积:

A ? 2 ? a ? b ? 2 ? 0.56 ? 0.56 ? 0.627m 2
所需的滤框: n ?

A 6.42 ? ? 10.2只取11只 A框 0.627

2. 解:1)滤饼充满框时

V饼 ? a ? b ? c ? 0.635? 0.635? 0.025 ? 0.0101 m3
V? V饼 0.075 ? 0.0101 ? 0.135m 3 0.075

A ? 2 ? a ? b ? 2 ? 0.635? 0.635 ? 0.806m 2
q? V 0.135 ? ? 0.167 m 3 / m 2 A 0.806

在恒压下过滤:

q 2 ? 2qqe ? K?

??
2)

q 2 ? 2qqe 0.1672 ? 2 ? 0.167? 0.02 ? ? 3457s ? 0.96h K 1 ? 10?5

若将操作压力增加一倍,则
'

K' ? ?( K ?

)1? s ? 21?0.5 ? 1.414

K ' ? 1.414K ? 1.414? 10?5 m 2 / s

?' ?

q 2 ? 2qqe 0.1672 ? 2 ? 0.167? 0.02 ? ? 2445s ? 0.679h K' 1.414? 10?5
14

3)

获过滤量与框厚无关

q ' ? 0.167m3 / m2
V ? 0.135? 28 ? 3.78m 3

3.1)

15

解 : 1)q v ?

qm

?

?

1200 ? 1000m 3 / h ? 0.278m 3 / s 1.2

A ? 10 ? 10 ? 100m 2 q 0.278 ut ? v ? ? 2.78 ? 10?3 m / s A 100 设颗粒的沉降处于斯托 克斯区 ut ?
2 dp g(? p ? ?)

18?

1 1 18?u t 18 ? 1.81? 10?5 ? 2.78 ? 10?3 2 2 dp ?[ ] ?[ ] g(? p ? ?) 9.81? (2500? 12)

? 6.08 ? 10?6 m ? 6.08um 验证 : Re ? 6.08 ? 10?6 ? 2.78 ? 10?3 ? 1.2 1.81? 10?5 ? 1.12 ? 10?3 ? 2计算有效

可100% 除去的颗粒直径为 6.08um H H 0. 5 2)? ? ? u t u t 0. 5 u t 0. 5 ? H 0.5 ? u t ? 0.5u t H ? 2.78 ? 10?3 ? 0.5 ? 1.39 ? 10?3 m / s dp ?[
1 18?u t 0.5 1 18 ? 1.81? 10?5 ? 1.39 ? 10?3 2 ]2 ? [ ] g(? p ? ?) 9.81? (2500? 12)

? 4.29um 可50%降去颗粒的直径为 4.29um 3) u t' d'p 2 5 2 ?( ) ?( ) ? 67.6% ut dp 6.08

直径为5um的尘粒可除去的百分数 为67.6%
2)

16

29 273 ? ? 0.836kg / m 3 22.4 273? 150 ? ? 2.41? 10?5 Ns / m 2 1200 qV ? ? 0.399m 3 / s 0.836? 3600 可全部除去的最小颗粒 的沉降速度为: q 0.399 ut ? V ? ? 0.00399 m/s A 100 假定颗粒沉降处于斯托 克斯定律区,则

??

d min ? Re p ?

18?u t 18 ? 2.41? 10?5 ? 0.00399 ? ? 8.40 ? 10?5 m ? 84.0um (? p ? ?)g (2500? 0.836) ? 9.81

0.836? 84.0 ? 10?6 ? 0.00399 ? 0.0116? 2 2.41? 10?5 以上计算有效
3)降尘室的生产能力下降由此可知, 进入降尘室气体温度升高, 在气体质量流量不变, 含尘情况不变的情况下, 温度上升, 气体的粘度增大,颗粒的沉降速度下降,在降尘室面积一定的情况下,导致生产能力 下降,出口气体中含尘量增加 4. 解:

q ? q e2 ? K? ? q e 如果滤布阻力忽略 则q ? K ? 1 ? ? ? ? 3 ? 20( s ) 1 n 60 q ? 5.15 ? 10?6 ? 20 ? 10.14 ? 10?3 m 3 / m 2 转鼓面积 : A ? ?dl ? 3.14 ? 1.75 ? 0.9 ? 4.95m 2 V ? qA ? 10.14 ? 4.95 ? 10?3 ? 0.05m 3 所以, 每转一周所得滤液量为 0.05m 3 过滤机的生产能力 Q ? KA 2?n 1 1 Q ? 5.15 ? 10?6 ? 4.952 ? ? ? 0.837? 10?3 m 3 / s ? 3.01m 3 / h 3 60 i 或Q ? nqA ? ? 10.14 ? 10?3 ? 4.95 ? 3.01m 3 / h 60
2)

17

? 悬 ? ? ? 1500? (1 ? ? ) ? 1000 ? ? 0.232
V悬 ? V ? V饼 ? V ? V固 ? 594 ? 0.396 1500 ? ? 0.44 L? V V ? 固 1? ? ?

? 0.232 q? ? 10.14 ? 10?3 ? 7.17 ? 10?3 m 1?? ? ? 1 ? 0.232 ? 0.44

3)生产能力 Q

Q ? KA 2?n 在其它条件一定的前提 下, n下降, 生产能力下降 Q' ? Q n' 2 ? n 2

每转一周所得滤液量 q? K?

?

n n下降, 每转一周所得的滤液量 q增加, L也增大 L' ? L n ? 2 n'

18

练*四:第六章 传热

一. 填空 1.不变,减小 定态传热,热流量 Q=C,热流密度 q r ? 2.<, =, =

Q , r ?, A ?, q ? A

Q?
3. λ
2

?t ? ?t 2 ?t ?t ?t ? C, R1 ? R2 , 则?t1 ? ?t 2 , ( )1 ? ( ) 2 ? 1 ?Q?C R R R R1 ? R2

?Q ?

当? ?t一定时, ? R愈小,热损失愈大

? ?t ?R
?1

?R ? ? A
1

?

m1

?2 Am 2

?2

对于*壁,A ? C,两种材料的位置对保 温效果无影响 对园管或球壁,外层 Am 2〉内层Am1,将?2小的放内层,可使 Q最小
4.增加*管壁处的温度梯度,提高传热速率 5.

a ? 0, b ? 1 1 3 a ? ? ,b ? 4 4 a ? 2.5, b ? 3.5
圆形直管内? ? ?t 0 . q ? ??t ,? a ? 0, b ? 1 蒸汽管外冷凝: ? ? ?t 1 3 ,? a ? ? , b ? 4 4 2.5 大容积饱和沸腾: ? ? ?t ,? a ? 2.5, b ? 3.5
? 1 4

p260 6.

p256

19

? 水的 P r ? 0.7, Re ? 104 ,? ? qv d ?1.8
0. 8 ‘ ? 8 流量加倍: ? 2 0。 ? ‘ ? 8 管径减半 ? 21。 ? 管程数加倍? ? N 0.8: ‘ ? 8 ? 2 0。 ?

7.

壁温接*于饱和蒸汽的温度 4 2 壁温接*于α 大的流体的温度,蒸汽冷凝α ≈10 ,空气α ≈10-10 8. 滴状冷凝,摸状冷凝,设计按膜状冷凝,核状沸腾膜状沸腾操作按核状沸腾控制

9.

逆流无相变:当

q m 2 Cp 2 ? 1, 则?t m ? ?t1 ? ?t 2 ? 60 ? 30 ? 30 0 C q m1Cp1

?? 冷 ? ? 热 qm冷 ?,? 冷 ?, K ?
' qm Q' ? ? ( )冷 Q qm

10.

由Q ? (qm Cp ) 冷 (t 2 ? t1 )知, t 2必下降 推动力(T ? t1 )不变, (T ? t 2 )上升 ?t m ? t 2下降, Q ? KA?t m ?, K ?, ?t m ?

11. 形成垢层 , 热阻增加 , K ?, 传热速率 Q必然下降 , 但?t m上升, t 2 ?, T2上升 12

?t m并 ? ?t m复杂 ? ?t m逆
' ? t1' ) q m1Cp1 (T1 ? T2 ) K ' A?t ' m Q ' q ' m 2 Cp 2 (t 2 ? ? ? ?1 Q q m 2 Cp 2 (t 2 ? t1 ) q m1Cp1 (T1 ? T2 ) KA?t m

13

1 1 1 ? ? K ?1 ? 2

? 2 ?, K ?, ?t ' m ?, Q不变

20

二. 作图题

1、热流体 qm1 , T1 , T2均上升

冷流体 t1 2

?, 则t 2 , T2均下降

斜率小

斜率大

qm 2 Cp 2 ?1 qm1Cp1
3.

三. 找缺 1. 同一温度下、灰体辐射能力低于黑体,C 错 太阳能辐射中,有相当部分为可见光,物体的颜色,对可见光的吸收有很强的选择性, D错 2.

由图可知,A、B、C 正确,但 Q 不 能 明显增加,D 错误

四 .计算题

21

1

解:

1 ? 0, 则必有 KA ?t m ? 0,即操作线必和*衡线有 一点相交, q m 2 Cp 2 T1 ? T2 ? , 可得t 2 ? T2 ? 1000 C q m1Cp1 t 2 ? t1 2)逆流操作: q m 2 Cp 2 ? 2 ?1 q m1Cp1 q m 2 Cp 2 200 ? 50 ?2? q m1Cp1 t 2 ? 50

1)并流操作, *衡必在出口端 ,即T2 ? t 2 ,由热量衡算

*衡只能在冷流体进口 端,即 T2 ? t1 ,由热量衡算

t 2 ? 1250 C , T2 ? 500 C 3)逆流 : q m 2 Cp 2 ? 0.5 ? 1 q m1Cp1

*衡必在冷流体出口端 t 2 ? T1 ? 2000 C

2.此题属设计型问题,判断依据, A设 ? A实 ?

22

A实 ? ?dLn ? 0.025? 3 ? 3.14269? 63.4m 2 A计 ? Q K?t m

Q ? qm1r ? qm 2Cp2 (t 2 ? t1 ) ? 8000? 1.01? 103 ? (110 ? 100) ? 2.24 ? 105W (T ? t1 ) ? (T ? t 2 ) ?t m ? ? 41.7 0C T ? t1 ln T ? t2 由题意知:K ? ? 2 G? 4qm 2 4 ? 8000 ? ? 16.8kg / m 2 s 2 2 ?d n 3600? ? ? 0.025 ? 269 dG 0.025? 16.8 Re ? ? ? 2.09 ? 104 ? 104 5 ? 2.01? 10 Cp?

1.01? 103 ? 2.01? 105 Pr ? ? ? 0.707 ? 0.7 ? 0.0287 ? 0.0287 ? ? 0.023 Re 0.8 P r0.4 ? 0.023 (2.09 ? 104 ) 0.8 ? 0.7070.4 d 0.025 ? 65.7 w / m 2 0C 2.24 ? 105 A计 ? ? 81.8m 2 ? 63.4m 2 65.7 ? 41.7 该换热器不适用

3.

23

q ' m 2Cp2 T1 ? T ' 2 新工况 ? ' qm1Cp1 t 2 ? t1
' q ' m 2Cp2 (t 2 ? t1 ) ? K ' A' ?t m '

?t m
'

(T1 ? t ' 2 ) ? (T ' 2 ? t1 ) ? T1 ? t ' 2 ln ' ' T2 ? t 1

T1 ? t ' 2 K ' A' q ' m 2Cp2 代入可得ln ' ' ? ' ( ? 1) T2 ? t 1 q m 2Cp2 qm1Cp1 A' ? 0.8 A ? 0.8 ? 25 ? 20m 2 q ' m 2Cp2 q ' m 2 qm 2Cp2 1.2 100? 50 ? ? ? ? ? 1.5 qm1Cp1 qm 2 qm1Cp1 2 40 ? 20 原工况Q ? qm 2Cp2 (t 2 ? t1 ) ? 167.2kw ?t m ? 43.30 C K ?
0 Q ? 154w / m 2 C A?t m

1 1 1 ? ? K ?1 ? 2

?2 ? (

0 1 1 ? ) ?1 ? 223w / m 2. C K ?1

由题意得
0.8 ?0.8 ? ? qm n ' 0 qm n 1.2 1 ? ? ? ( ) 0.8 ( ' ) 0.8 ? 223? ( ) 0.8 ( ) 0.8 ? 176.7 w / m 2 C qm n 2 0 .8 '

1 1 1 ? ? K ' ?1 ? ' 2 K ' ? 130w / m 2 C
' T2' ? 62.10 C , t 2 ? 45.30 C 0

4 解:对左图为逆流传热

24

q m 2 Cp 2 ?1 1 q m1Cp1 2 ' ?150 ? T2' ? t 2 ? 30
' ' q m 2 Cp 2 (t 2 ? t1 ) ? KA(T1 ? t 2 )

G?

4q m 2 4 ? 2000 ? ? 15.4kg / m 2 s 2 2 ?d n 3600? 0.016 ? ? ? 180 dG 0.016? 15.4 Re ? ? ? 1.23 ? 104 ? 104 ?5 ? 2.0 ? 10 1.05 ? 103 ? 2. ? 10?5 Pr ? ? ? 0.707 ? 0.7 ? 0.0289 ? 0.0289 K ? ? ? 0.023 Re 0.8 P r0.4 ? 0.023 (1.23 ? 104 ) 0.8 ? 0.7070.4 d 0.016 20 ? 68.4 w / m C A ? n?dl ? 27.1m 2 Cp?

代入速率方程和热量衡 算方程
' t2 ? 1210 C , T2' ? 590 C

q m 2 Cp 2 ?1 1 q m1Cp1 2 ' 热量衡算T1 ? T2'' ? t 2 ? t 2 对右图 (T1 ? t ' 2 ) ? (T '' 2 ? t 2 ) 速率方程q m 2 Cp 2 (t 2 ? t ) ? KA T1 ? t ' 2 ln ' T2 ? t 2
' 2

q Cp T1 ? t ' 2 KA 整理可得ln ' ? ( m 2 2 ? 1) T2 ? t 2 q m 2 Cp 2 1 q m1Cp1 2 代入相关数据( K , A不变),可解得T2'' ? 136.5 0 C , t 2 ? 1360 C 油总热量衡算 T ? 970 C q m 2 Cp 2 T1 ? T 1 ? ? q m1Cp1 t 2 ? t1 2

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