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文檔簡介

1、1.增大傳熱的措施:1.增大傳熱面積 2.增大平均溫差 3.提高傳熱系數(shù)2.熱量傳遞方式主要有:導(dǎo)熱,熱對(duì)流和熱輻射3.萃取劑的選擇:a的大小反映了萃取劑對(duì)溶質(zhì)A的萃取容易程度。 若a1,表示溶質(zhì)A在萃取相中的相對(duì)含量比萃余相中高,萃取時(shí)組分A可以在萃取相中富集,a越大,組分A與B的分離越容易。若a=1,則組分A與B在兩相中的組成比例相同,不能用萃取的方法分離。4.膜分離是以具有選擇透過功能的薄膜為分離介質(zhì),通過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動(dòng)力,使原料中的某組分選擇性地優(yōu)先透過膜,從而達(dá)到混合物分離和產(chǎn)物的提取,濃縮,純化等目的。 條件:在選擇分離因子時(shí),應(yīng)使其值大于1。如果組分A通過膜的速度大于

2、組分B,膜分離因子表示為aA/B;反之。則為aB/A;如果aA/B=aB/A=1,則不能實(shí)現(xiàn)組分A與組分B的分離。5. 離子交換速率的影響因素:1.離子的性質(zhì) 2.樹脂的交聯(lián)度 3.樹脂的粒徑 4.水中離子濃度 5.溶液溫度 6.流速或攪拌速率6. 本征動(dòng)力學(xué)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)量中怎樣消除對(duì)外擴(kuò)散的影響:加大流體流動(dòng)速度,提高流體湍流程度,可以減小邊界層厚度,使邊界的擴(kuò)散阻力小到足以忽略的程度。7. 吸附劑的主要特性:1.吸附容量大。2.選擇性強(qiáng)。3.溫定性好。4.適當(dāng)?shù)奈锢硖匦浴?.價(jià)廉易得。常見的吸附劑;活性炭,活性炭纖維,炭分子篩,硅膠,活性氧化鋁,沸石分子篩8. 固相催化反應(yīng)過程:反應(yīng)物的外擴(kuò)

3、散反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)物的吸附表面反應(yīng)產(chǎn)物的脫附產(chǎn)物的內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)物的外擴(kuò)散9. 測(cè)速管特點(diǎn):測(cè)得的是點(diǎn)流速, 特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,流體的能量損失小,因此較多地用于測(cè)量氣體的流速,特別適用于測(cè)量大直徑管路中的氣體流速。當(dāng)流體中含有固體雜質(zhì)時(shí),易堵塞測(cè)壓孔??装辶髁坑?jì)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,固定安裝,安裝方便,但流體通過孔板流量計(jì)時(shí)阻力損失較大。 文丘里流量計(jì)特點(diǎn):阻力損失小,尤其適用于低壓氣體輸送中流量的測(cè)量;但加工復(fù)雜,造價(jià)高,且安裝時(shí)流量計(jì)本身在管道中占據(jù)較長的位置。轉(zhuǎn)子流量計(jì)特點(diǎn):必須垂直安裝,流體自下而上流動(dòng),能量損失小,測(cè)量范圍寬,但耐溫,耐壓性差。10物理吸收和化學(xué)吸收的區(qū)別物理吸收僅僅涉

4、及混合物分中某一祖分的簡單傳質(zhì)過程,溶質(zhì)在氣液兩相間的平衡關(guān)系決定了溶劑在相同傳遞過程的方向,極限以及傳質(zhì)推動(dòng)力化學(xué)吸收指溶劑A被吸收劑吸收后,繼續(xù)與吸收劑或者其中的活性組分B發(fā)生化學(xué)反應(yīng),氣液相際傳質(zhì)和液相內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行11.簡述溫室效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理(資料:地球和太陽表面溫度的平均溫度分別為 288K 和 5800K)地球吸收太陽的輻射能量才能如此巨大的輻射能量,但是,太陽輻射在地球上的波長要遠(yuǎn)短于地球向空間輻射的波長,這種波長的變化扮演了溫室效應(yīng)中至關(guān)重要的角色。二氧化碳及其他溫室氣體對(duì)于來自太陽的短波相對(duì)透明,但是它們往往吸收那些由地球輻射出去的長波。所以在大氣中積累的溫室氣體,就像

5、一床包裹在地球表面的毯子,攪亂了地球的輻射平衡,導(dǎo)致地球溫度升高。12.為什么多孔材料具有保溫性能?保溫材料為什么需要防潮多孔材料的孔隙中保留大量氣體,氣體的導(dǎo)熱系數(shù)小,從而起到保溫效果。水的導(dǎo)熱系數(shù)較大,如果保溫材料受潮,將會(huì)增大整體的導(dǎo)熱系數(shù),從而使得保溫性能降低,所以要防潮.13.球體在空氣中運(yùn)動(dòng),試分析在相同的逆壓梯度下,不同流態(tài)的邊界層對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力的影響。若球體體積較小,運(yùn)動(dòng)速度較快,球體主要受到阻力有摩擦阻力和形體阻力,且形體阻力占主導(dǎo)。在相同的逆壓梯度下,層流邊界層靠近壁面?zhèn)人俣忍荻刃?,邊界層分離點(diǎn)靠前,尾流區(qū)較大,形體阻力大。而湍流邊界層速度梯度大,邊界層分離點(diǎn)后移,尾流區(qū)較小,

6、形體阻力減小,運(yùn)動(dòng)阻力也相應(yīng)減小。14. 某工業(yè)廢氣中含有氨,擬采用吸收法進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)你所學(xué)的知識(shí),分析提高氨去除效率的方法和具體措施一、采用吸收能力較強(qiáng)的洗液,如酸性溶液;二、可采用噴霧等方法增大接觸面積;三、適當(dāng)增加壓強(qiáng);四、加快廢氣流速,加強(qiáng)擾動(dòng);五、逆向流動(dòng)等等。15. 邊界層厚度:通常將流體速率達(dá)到來流速率99%時(shí)的流體層厚度定義為邊界層厚度。邊界層分離的必要條件:黏性作用和逆壓梯度。層流邊界層比湍流層更容易分離。16.圓管層流流動(dòng)的平均速率為最大速率的一半。17.對(duì)于圓管層流流動(dòng)的摩擦阻力,流量不變時(shí),產(chǎn)生的能量損失:(1)當(dāng)管長增加一倍時(shí),阻力損失引起的壓降增加一倍.(2)當(dāng)

7、管徑增加一倍時(shí),壓降變?yōu)樵瓉淼?/16.18.強(qiáng)化換熱器傳熱過程的途徑:增大傳熱面積、增大平均溫差、提高傳熱系數(shù) 減少熱阻的主要方法:提高流體的速度、增強(qiáng)流體的擾動(dòng)、在流體中加固體顆粒、在氣流中噴入液滴、采用短管換熱器、防止結(jié)垢和及時(shí)清除污垢19.分子擴(kuò)散:由分子的微觀運(yùn)動(dòng)(無規(guī)則運(yùn)動(dòng))引起的物質(zhì)擴(kuò)散稱為分子擴(kuò)散。渦流擴(kuò)散:由流體渦團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起的擴(kuò)散稱為渦流擴(kuò)散。20.離子交換速率的控制步驟:A.邊界水膜內(nèi)的遷移B.交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散C.離子交換D.交聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的擴(kuò)散E.邊界水膜內(nèi)的遷移A和E稱為液膜擴(kuò)散步驟或外擴(kuò)散;B和D稱為樹脂顆粒內(nèi)擴(kuò)散或孔道擴(kuò)散步C為交換反應(yīng)步驟21.表面過濾與深層過濾的

8、區(qū)別表面過濾深層過濾 發(fā)生條件 顆粒物濃度高,濾速慢,濾餅易形成 顆粒物濃度低,濾速快過濾介質(zhì)織布或多孔固體,過濾介質(zhì)的孔一般比顆粒物的粒徑小 固體顆粒,過濾介質(zhì)層的空隙大于顆粒物的粒徑 有效過濾介質(zhì) 主要是濾餅 固體顆粒實(shí)際應(yīng)用真空過濾機(jī),板框式壓濾機(jī),慢濾池,袋濾器快濾池兩者聯(lián)系表面過濾中濾餅的比阻和深層過濾中過濾介質(zhì)的比阻均可用公式()求得22.傳質(zhì)單元是指通過一定高度的填料層傳質(zhì),使一相組成的變化恰好等于該段填料中的平均推動(dòng)力,這樣一段填料層的傳質(zhì)稱為一個(gè)傳質(zhì)單元傳質(zhì)單元數(shù)即為這些傳質(zhì)單元的數(shù)目,只取決于傳質(zhì)前后氣,液相的組成和相平衡關(guān)系,與設(shè)備的情況無關(guān),其值的大小反映了吸收過程的難

9、易程度傳質(zhì)單元高度是完成一個(gè)傳質(zhì)單元分離任務(wù)所需要的填料層高度,主要取決于設(shè)備情況、物理特性及操作條件等,其值大小反映了填料層傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)性能的優(yōu)劣 23.離子交換速率的影響因素 A.離子性質(zhì):離子的化合價(jià)越高,其孔道擴(kuò)散速率越慢 B.樹脂的交聯(lián)度:樹脂的交聯(lián)度大,離子在樹脂網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散就慢C.樹脂的粒徑:樹脂粒徑越小,離子在孔道擴(kuò)散的距離越短,同時(shí)液膜擴(kuò)散的表面積增加,因此樹脂整體的交換速率越快。對(duì)于液膜擴(kuò)散,離子交換速率與樹脂粒徑成反比;對(duì)于孔道擴(kuò)散,離子交換速率與樹脂粒徑的二次方程反比 D.水中離子濃度:離子濃度越大時(shí),其在水膜中的擴(kuò)散很快,離子交換速率為孔道擴(kuò)散控制,反之,為液膜擴(kuò)散控制

10、 E.溶液溫度:升高溶液溫度,有利于提高栗子交換速率 F. 流速或攪拌速率:增加樹脂表面水流流速或提高攪拌速率,可以增加樹脂表面附近的水流紊動(dòng)程度,在一定程度上可提高液膜擴(kuò)散速率。24.膜傳遞的過程模型 A.通過微孔的傳遞:在最簡單的情況下是單純的對(duì)流傳遞 B.基于擴(kuò)散的傳遞:要傳遞的組分首先必須被溶解在膜相內(nèi)25.空時(shí):反應(yīng)器有效體積與物料體積流量之比值。t=V/qv 空速:指單位反應(yīng)器有效體積所能處理的物料的體積流量。表示單位時(shí)間能處理幾倍于反應(yīng)器體積的物料,反映了一個(gè)反應(yīng)器的強(qiáng)度。 SV= qv/V26. 間歇操作是將反應(yīng)原料原料一次加入反應(yīng)器,反應(yīng)一段時(shí)間或達(dá)到一定的反應(yīng)程度后一次取出

11、全部的反應(yīng)物料,然后進(jìn)入下一批原料的投入、反應(yīng)和物料的取出,因此有時(shí)也稱為分批操作 連續(xù)地將原料輸入反應(yīng)器,反應(yīng)物料也連續(xù)地流出反應(yīng)器,這樣的操作稱為連續(xù)操作27.全混流:指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器后,能瞬間達(dá)到完全混合,反應(yīng)器內(nèi)的濃度、溫度等處處相同。全混流認(rèn)為返混為無限大。 推流:指物料以相同的流速和一致的方向移動(dòng),即物料在反應(yīng)器內(nèi)齊頭并進(jìn),在徑向充分混合,但不存在軸向混合,即返混為0.28.平推流反應(yīng)器的特點(diǎn):A.在連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作條件下,反應(yīng)器各斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間變化而變化B.反應(yīng)器內(nèi)各組分濃度等參數(shù)隨軸向位置變化而變化,故反應(yīng)速率隨之變化C.在反應(yīng)器的徑向斷面上各處濃度均一,不存在濃度分布。

12、平推流反應(yīng)器滿足條件:A.管式反應(yīng)器的管長是管徑的10倍以上,各斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間變化而變化B.固相催化反應(yīng)器的填充層直徑是催化劑粒徑的10倍以上。29.基質(zhì)抑制:對(duì)于苯酚、氨、醇類等對(duì)微生物生長有毒害作用的基質(zhì),在低濃度范圍內(nèi),生長速率隨基質(zhì)濃度的增加而增加,但當(dāng)其濃度增加到某一數(shù)值時(shí),生長速率反而隨基質(zhì)濃度的增加而降低,這種現(xiàn)象稱基質(zhì)抑制作用代謝產(chǎn)物抑制:在某些情況下,代謝產(chǎn)物會(huì)影響微生物的生長,這種現(xiàn)象稱代謝產(chǎn)物抑制現(xiàn)象。30.本征動(dòng)力學(xué)反應(yīng)物吸附過程控制:表面反應(yīng)過程控制:產(chǎn)物脫附:31.費(fèi)克定律:(用物質(zhì)的量濃度表示)式中:NAz單位時(shí)間在z方向上經(jīng)單位面積擴(kuò)散的組分A的量,即擴(kuò)散

13、通量,也稱擴(kuò)散速率,kmol/(m2s); cA組分A的物質(zhì)的量濃度,kmol/m3; DAB組分A在組分B中進(jìn)行擴(kuò)散的分子擴(kuò)散系數(shù),m2/s;組分A在z方向上的濃度梯度,kmol/(m3m)。費(fèi)克定律表明擴(kuò)散通量與濃度梯度成正比,負(fù)號(hào)表示組分A向濃度減小的方向傳遞。對(duì)于液體混合物,常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示濃度,于是又可寫成;當(dāng)混合物的濃度用質(zhì)量濃度表示時(shí),又可寫為32.準(zhǔn)數(shù)Helfferich數(shù)(He):根據(jù)液膜擴(kuò)散控制與顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制兩種模型得到的半交換周期,即交換率達(dá)到一半時(shí)所需要的時(shí)間之比,得到:He=1,表示液膜擴(kuò)散與顆粒內(nèi)擴(kuò)散兩種控制因素同時(shí)存在,且作用相等;He1,表示液膜擴(kuò)散所需要之半

14、交換周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒內(nèi)擴(kuò)散時(shí)之半交換周期,故為液膜擴(kuò)散控制;He1,表示為顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制。Vermeulen數(shù)(Ve) Ve0.3,為顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制;Ve0.3,為液膜擴(kuò)散控制; 0.3Ve3.0,為兩種因素皆起作用的中間狀態(tài)。33.細(xì)胞產(chǎn)率系數(shù) 34.代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率系數(shù)35.固體催化劑的物理性狀(1)比表面積:單位質(zhì)量催化劑具有的表面積稱為比表面積。記為as (2)顆??左w積又稱孔容積,簡稱孔容,是指每克催化劑內(nèi)部微孔所占有的體積,用Vg 表示,其單位是g??紫堵适谴呋瘎╊w粒孔容積占總體積的分率,用p 表示(3)固體密度又稱真密度,是指催化劑固體物質(zhì)單位體積(不包括孔占有的體積)的質(zhì)量,用s

15、 表示,單位為g.。顆粒密度是指單位體積固體催化劑顆粒(包括孔體積)的質(zhì)量,用p表示, 單位為g. (4)顆粒微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布:除孔容外,顆粒內(nèi)微孔的性狀和孔徑對(duì)催化劑的性質(zhì)也有很大的影響。用孔體積分布,即不同孔徑的微孔所占總孔體積的比例,可以粗略的評(píng)價(jià)微孔的結(jié)構(gòu),(5)顆粒堆積密度(b): (6) 填充層空隙率(b): 2.2 假設(shè)在25和1.013105Pa的條件下,SO2的平均測(cè)量濃度為400g/m3,若允許值為0.1410-6,問是否符合要求?解:由題,在所給條件下,將測(cè)量的SO2質(zhì)量濃度換算成體積分?jǐn)?shù),即大于允許濃度,故不符合要求2.8某河流的流量為3.0m3/s,有一條流量為

16、0.05m3/s的小溪匯入該河流。為研究河水與小溪水的混合狀況,在溪水中加入示蹤劑。假設(shè)儀器檢測(cè)示蹤劑的濃度下限為1.0mg/L。為了使河水和溪水完全混合后的示蹤劑可以檢出,溪水中示蹤劑的最低濃度是多少?需加入示蹤劑的質(zhì)量流量是多少?假設(shè)原河水和小溪中不含示蹤劑。解:設(shè)溪水中示蹤劑的最低濃度為則根據(jù)質(zhì)量衡算方程,有0.05(30.05)1.0, 解之得61 mg/L加入示蹤劑的質(zhì)量流量為610.05g/s3.05g/s2.9假設(shè)某一城市上方的空氣為一長寬均為100 km、高為1.0 km的空箱模型。干凈的空氣以4 m/s的流速從一邊流入。假設(shè)某種空氣污染物以10.0 kg/s的總排放速率進(jìn)入空

17、箱,其降解反應(yīng)速率常數(shù)為0.20h1。假設(shè)完全混合,(1)求穩(wěn)態(tài)情況下的污染物濃度;(2)假設(shè)風(fēng)速突然降低為1m/s,估計(jì)2h以后污染物的濃度。解:(1)設(shè)穩(wěn)態(tài)下污染物的濃度為則由質(zhì)量衡算得10.0kg/s(0.20/3600)1001001109 m3/s 41001106m3/s0解之得1.05 10-2mg/m3(2)設(shè)空箱的長寬均為L,高度為h,質(zhì)量流量為qm,風(fēng)速為u。根據(jù)質(zhì)量衡算方程有帶入已知量,分離變量并積分,得積分有1.1510-2mg/m32.11有一裝滿水的儲(chǔ)槽,直徑1m、高3m?,F(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm,測(cè)得水流過小孔時(shí)的流速u0與槽內(nèi)水面高度z的關(guān)系

18、u00.62(2gz)0.5,試求放出1m3水所需的時(shí)間。解:設(shè)儲(chǔ)槽橫截面積為A1,小孔的面積為A2由題得A2u0dV/dt,即u0dz/dtA1/A2所以有dz/dt(100/4)20.62(2gz)0.5即有226.55z-0.5dzdtz03mz1z01m3(0.25m2)-11.73m積分計(jì)算得t189.8s4.3 某燃燒爐的爐壁由500mm厚的耐火磚、380mm厚的絕熱磚及250mm厚的普通磚砌成。其值依次為1.40 W/(mK),0.10 W/(mK)及0.92 W/(mK)。傳熱面積A為1m2。已知耐火磚內(nèi)壁溫度為1000,普通磚外壁溫度為50。(1)單位面積熱通量及層與層之間溫

19、度;(2)若耐火磚與絕熱磚之間有一2cm的空氣層,其熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.0459 W/(m)。內(nèi)外壁溫度仍不變,問此時(shí)單位面積熱損失為多少?解:設(shè)耐火磚、絕熱磚、普通磚的熱阻分別為r1、r2、r3。(1)由題易得r10.357 m2K/Wr23.8 m2K/W , r30.272m2 K/W所以有q214.5W/m2由題 T11000 ,T2T1QR1923.4 , T3T1Q(R1R2)108.3 , T450(2)由題,增加的熱阻為r0.436 m2K/WqT/(r1r2r3r)195.3W/m23.5 如圖3-3所示,有一直徑為1m的高位水槽,其水面高于地面8m,水從內(nèi)徑為100mm的管道中

20、流出,管路出口高于地面2m,水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失(不包括出口的能量損失)可按計(jì)算,式中u為水在管內(nèi)的流速,單位為m/s。試計(jì)算(1)若水槽中水位不變,試計(jì)算水的流量;(2)若高位水槽供水中斷,隨水的出流高位槽液面下降,試計(jì)算液面下降1m所需的時(shí)間。解:(1)以地面為基準(zhǔn),在截面1-1和2-2之間列伯努利方程,有u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由題意得p1p2,且u10所以有9.81m/s2(8m2m)u2/26.5u2解之得u2.90m/sqvuA2.90m/s0.01m2/42.28102m3/s(2)由伯努利方程,有u12/2gz1u22/2gz2hf即u12/2gz17u

21、22gz2由題可得u1/u2(0.1/1)20.01取微元時(shí)間dt,以向下為正方向,則有u1dz/dt所以有(dz/dt)2/2gz17(100dz/dt)2/2gz2積分解之得t36.06s3.9 一鍋爐通過內(nèi)徑為3.5m的煙囪排除煙氣,排放量為3.5105m3/h,在煙氣平均溫度為260時(shí),其平均密度為0.6 kg/m3,平均粘度為2.8104Pas。大氣溫度為20,在煙囪高度范圍內(nèi)平均密度為1.15 kg/m3。為克服煤灰阻力,煙囪底部壓力較地面大氣壓低245 Pa。問此煙囪需要多高?假設(shè)粗糙度為5mm。解:設(shè)煙囪的高度為h,由題可得 ,uqv/A10.11m/s , Redu/7.58

22、104相對(duì)粗糙度為/d5mm/3.5m1.429103查表得0.028所以摩擦阻力建立伯努利方程有u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由題有u1u2,p1p0245Pa,p2p0空gh(h1.15 kg/m39.8m/s2245Pa)/(0.6kg/m3)h9.8m/s2h0.028/3.5m(10.11m/s)2/2解之得h47.64m3.10用泵將水從一蓄水池送至水塔中,如圖3-4所示。水塔和大氣相通,池和塔的水面高差為60m,并維持不變。水泵吸水口低于水池水面2.5m,進(jìn)塔的管道低于塔內(nèi)水面1.8m。泵的進(jìn)水管DN150,長60m,連有兩個(gè)90彎頭和一個(gè)吸濾底閥。泵出水管為兩

23、段管段串聯(lián),兩段分別為DN150、長23m和DN100、長100 m,不同管徑的管道經(jīng)大小頭相聯(lián),DN100的管道上有3個(gè)90彎頭和一個(gè)閘閥。泵和電機(jī)的總效率為60。要求水的流量為140 m3/h,如果當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)為0.46元/(kWh),問每天泵需要消耗多少電費(fèi)?(水溫為25,管道視為光滑管)解:由題,在進(jìn)水口和出水口之間建立伯努利方程,有Weghhf25時(shí),水的密度為997.0kg/m3,粘度為0.9103Pas管徑為100mm時(shí),u4.95m/s ,Redu/5.48105,為湍流為光滑管,查圖,0.02管徑為150mm時(shí),u2.20m/s,Redu/3.66105管道為光滑管,查圖,0.0

24、22泵的進(jìn)水口段的管件阻力系數(shù)分別為吸濾底閥1.5;90彎頭0.75;管入口0. 5hf1(1.50.7520.50.02260/0.15)(2.20m/s)2/229.76m2/s2泵的出水口段的管件阻力系數(shù)分別為大小頭0.3;90彎頭0.75;閘閥0.17;管出口1hf2(10.7530.30.170.02100/0.1)(4.95m/s)2/2(0.02323/0.15)(2.20m/s)2/2299.13m2/s2Weghhf=29.76m2/s2299.13m2/s260m9.81m/s2917.49 m2/s2917.49J/kgWN(917.49J/kg/60)140m3/h99

25、7.0kg/m35.93104W總消耗電費(fèi)為59.3kW0.46元/(kWh)24h/d654.55元/d4.4某一60 mm3mm的鋁復(fù)合管,其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(mK),外包一層厚30mm的石棉后,又包一層厚為30mm的軟木。石棉和軟木的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.15W/(mK)和0.04 W/(mK)。試求(1)如已知管內(nèi)壁溫度為-105,軟木外側(cè)溫度為5,則每米管長的冷損失量為多少?(2)若將兩層保溫材料互換,互換后假設(shè)石棉外側(cè)溫度仍為5,則此時(shí)每米管長的冷損失量為多少?解:設(shè)鋁復(fù)合管、石棉、軟木的對(duì)數(shù)平均半徑分別為rm1、rm2、rm3。由題有rm1mm28.47mm , rm2mm43.

26、28mm , rm3mm73.99mm(1)R/L3.73104Km/W0.735Km/W1.613Km/W2.348Km/WQ/L46.84W/m(2)R/L3.73104Km /W2.758Km /W0.430Km /W3.189Km /WQ/L34.50W/m4.9在換熱器中用冷水冷卻煤油。水在直徑為192mm的鋼管內(nèi)流動(dòng),水的對(duì)流傳熱系數(shù)為3490 W/(m2K),煤油的對(duì)流傳熱系數(shù)為458 W/(m2K)。換熱器使用一段時(shí)間后,管壁兩側(cè)均產(chǎn)生污垢,煤油側(cè)和水側(cè)的污垢熱阻分別為0.000176 m2K/W和0.00026m2K/W,管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(mK)。試求(1)基于管外

27、表面積的總傳熱系數(shù);(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解:(1)將鋼管視為薄管壁,則有K338.9W/(m2K)(2)產(chǎn)生污垢后增加的熱阻百分比為注:如不視為薄管壁,將有5左右的數(shù)值誤差。4.10在套管換熱器中用冷水將100的熱水冷卻到50,熱水的質(zhì)量流量為3500kg/h。冷卻水在直徑為18010mm的管內(nèi)流動(dòng),溫度從20升至30。已知基于管外表面的總傳熱系數(shù)為2320 W/(m2K)。若忽略熱損失,且近似認(rèn)為冷水和熱水的比熱相等,均為4.18 kJ/(kgK).試求(1)冷卻水的用量;(2)兩流體分別為并流和逆流流動(dòng)時(shí)所需要的管長,并加以比較。解:(1)由熱量守恒可得qmccpcTcqmh

28、cphThqmc3500kg/h50/1017500kg/h(2)并流時(shí)有T280K,T120K 由熱量守恒可得KATmqmhcphTh即KdLTmqmhcphTh逆流時(shí)有T270K,T130K 同上得比較得逆流所需的管路短,故逆流得傳熱效率較高。4.12火星向外輻射能量的最大單色輻射波長為13.2m。若將火星看作一個(gè)黑體,試求火星的溫度為多少?解:由mT2.9103,得6.1 直徑60m的石英顆粒,密度為2600kg/m3,求在常壓下,其在20的水中和20的空氣中的沉降速度(已知該條件下,水的密度為998.2kg/m3,黏度為1.00510-3Pas;空氣的密度為1.205kg/m3,黏度為

29、1.8110-5Pas)。解:(1)在水中,假設(shè)顆粒的沉降處于層流區(qū),由式(6.2.6)得:m/s檢驗(yàn):位于在層流區(qū),與假設(shè)相符,計(jì)算正確。(2)在空氣中應(yīng)用K判據(jù)法,得所以可判斷沉降位于層流區(qū),由斯托克斯公式,可得:m/s6.6 落球黏度計(jì)是由一個(gè)鋼球和一個(gè)玻璃筒組成,將被測(cè)液體裝入玻璃筒,然后記錄下鋼球落下一定距離所需要的時(shí)間,即可以計(jì)算出液體黏度。現(xiàn)在已知鋼球直徑為10mm,密度為7900 kg/m3,待測(cè)某液體的密度為1300 kg/m3,鋼球在液體中下落200mm,所用的時(shí)間為9.02s,試求該液體的黏度。解:鋼球在液體中的沉降速度為m/s假設(shè)鋼球的沉降符合斯托克斯公式,則Pas檢驗(yàn)

30、:,假設(shè)正確。6.7 降塵室是從氣體中除去固體顆粒的重力沉降設(shè)備,氣體通過降塵室具有一定的停留時(shí)間,若在這個(gè)時(shí)間內(nèi)顆粒沉到室底,就可以從氣體中去除,如下圖所示。現(xiàn)用降塵室分離氣體中的粉塵(密度為4500kg/m3),操作條件是:氣體體積流量為6m3/s,密度為0.6kg/m3,黏度為3.010-5Pas,降塵室高2m,寬2m,長5m。求能被完全去除的最小塵粒的直徑。解:設(shè)降塵室長為l,寬為b,高為h,則顆粒的停留時(shí)間為,沉降時(shí)間為,當(dāng)時(shí),顆??梢詮臍怏w中完全去除,對(duì)應(yīng)的是能夠去除的最小顆粒,即因?yàn)椋詍/s假設(shè)沉降在層流區(qū),應(yīng)用斯托克斯公式,得mm檢驗(yàn)雷諾數(shù),在層流區(qū)。所以可以去除的最小顆粒

31、直徑為85.7m6.8 采用平流式沉砂池去除污水中粒徑較大的顆粒。如果顆粒的平均密度為2240kg/m3,沉淀池有效水深為1.2m,水力停留時(shí)間為1min,求能夠去除的顆粒最小粒徑(假設(shè)顆粒在水中自由沉降,污水的物性參數(shù)為密度1000kg/m3,黏度為1.2 10-3Pas)。解:能夠去除的顆粒的最小沉降速度為m/s假設(shè)沉降符合斯克托斯公式,則所以m檢驗(yàn),假設(shè)錯(cuò)誤。假設(shè)沉降符合艾倫公式,則所以m檢驗(yàn),在艾倫區(qū),假設(shè)正確。所以能夠去除的顆粒最小粒徑為2.1210-4m。6.11 用與例題相同的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器收集煙氣粉塵,已知含粉塵空氣的溫度為200,體積流量為3800 m3/h,粉塵密度為2290 kg/m3,求旋風(fēng)分離器能分離粉塵的臨界直徑(旋風(fēng)分離器的直徑為650mm,200空氣的密度為0.746 kg/m3,黏度為2.6010-5 Pas)。解:標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進(jìn)口寬度m,進(jìn)口高度m,進(jìn)口氣速m/s所以分離粉塵的臨界直徑為7.1 用板框壓濾機(jī)恒壓過濾某種懸浮液,過濾方程為式中:t的單位為s(1)如果30min內(nèi)獲得5m3濾液,需要面積為0.4m2的濾框多少個(gè)?(2)求過濾常數(shù)K,qe,te。解:(1)板框壓濾機(jī)總的過濾方程為在內(nèi),則根據(jù)過濾方程求得,需要的過濾總面積為, 所以需要的板框數(shù)(2)恒

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