化工原理題庫練習(xí)與解答

1、一、單選題1單位體積流體所具有的（ ）稱為流體的密度。 AA 質(zhì)量；B 粘度；C 位能；D 動能。2單位體積流體所具有的質(zhì)量稱為流體的（ ）。 AA 密度；B 粘度；C 位能；D 動能。3層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（ ）。 DA 湍流流速層流流速； B 流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C 層流的雷諾數(shù)湍流的雷諾數(shù)；D 層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。4氣體是（ ）的流體。 BA 可移動；B 可壓縮；C 可流動；D 可測量。5在靜止的流體內(nèi)，單位面積上所受的壓力稱為流體的（ ）。 CA 絕對壓力；B 表壓力；C 靜壓力；D 真空度。6以絕對零壓作起點計算的壓力，稱為（ ）。 AA 絕對壓力；B

2、 表壓力；C 靜壓力；D 真空度。7當(dāng)被測流體的（ ）大于外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為壓力表。 DA 真空度；B 表壓力；C 相對壓力；D 絕對壓力。當(dāng)被測流體的絕對壓力（ ）外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為壓力表。 A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。（ ）上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓力比大氣壓力高出的數(shù)值，稱為表壓力。 A A 壓力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。被測流體的（ ）小于外界大氣壓力時，所用測壓儀表稱為真空表。 DA 大氣壓；B 表壓力；C 相對壓力；D 絕對壓力。11. 流體在園管內(nèi)流動時，管中心流速最大，若為湍流時，平均流速與管中心的最大流速 的關(guān)

3、系為（ ）。 BA. Um1/2Umax； B. Um0.8Umax； C. Um3/2Umax。12. 從流體靜力學(xué)基本方程了解到 U 型管壓力計測量其壓強差是( )。 A與指示液密度、液面高度有關(guān)，與 U 形管粗細(xì)無關(guān)；與指示液密度、液面高度無關(guān)，與 U 形管粗細(xì)有關(guān)；與指示液密度、液面高度無關(guān)，與 U 形管粗細(xì)無關(guān)。13.層流底層越薄( )。 CA. 近壁面速度梯度越??； B. 流動阻力越??；C. 流動阻力越大； D. 流體湍動程度越小。14.雙液體 U 形差壓計要求指示液的密度差( ) CA. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。15.轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是( )。 CA.

4、 恒截面、恒壓差； B. 變截面、變壓差；C. 恒流速、恒壓差； D. 變流速、恒壓差。16.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：( )。 DA. 湍流流速層流流速； B. 流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C. 層流的雷諾數(shù) 4000 以 1-1 面為水平基準(zhǔn)面,在 1-1 與 2-2 面間列柏努利方程： Z +(u 2/2g)+(p /g)+H=Z +(u 2/2g)+(p /g)+HfZ =0, u =0, p = 0 (表壓), Z =18m, u =0p /g=2.59.81104/(10009.81)=25mHf =(l+le )/d(u2/2g)=0.024(100/0.1)22 H =

5、18+25+4.9 = 47.9m/(29.81) = 4.9mNe = Hq g = 47.910009.8156.5/3600 = 7.4kw2、擬用泵將堿液由敞口堿液槽大入位差為 10m 高的塔中，塔頂壓強（表壓）為 0.06 Mpa. 全部輸送管均為 57mm3.5mm 無縫鋼管。管長 50m （包括局部阻力的當(dāng)量長度）。堿液的 密度 = 1200kg/m ，粘度為 = 2mPa s。管路粗糙度為 0.3mm。試求：流動處于阻力平方區(qū)時的管路特性曲線；流量為 30 m3/h 時的 H 和 P 。e e解：（1）在阻力平方區(qū)， = f（/d）/d = 0.006，查圖得： = 0.033

6、管路特性方程：HH P( 表) 8lg g dq210 0.06 10 8 0.033 501200 9.81 9.81 3.14 0.05q215 4.4 10 q2（2）q = 30 m3/h 時, vH15 4.4 105q215 4.4 10 (303600) 45.6J/NPH q g 45.6 3036001200 9.81 4.5 10Wa p g6333、采用 IS80-65-125 水泵從一敞口水槽輸送 60熱水。最后槽內(nèi)液面將降到泵人口以下2.4m。已知該泵在額定流量 60m3/h 下的(NPSH)r 為 3.98m，60水的飽和蒸汽壓 Pv 為19.92kp 為 983.

7、2kg/m3，泵吸入管路的阻力損失為 3.0m，問該泵能否正常工作。 、解：該泵不能正常工作。Hg，允許p0gpvgNPSH Hrf 0 11.013 10 5 19.92 10 3 3.98 3.0 1.46 m2.4m983.2 9.81 983.2 9.81說明安裝高度偏高。4、擬用一臺 IS65-50-160A 型離心泵將 20C 的某溶液由溶液罐送往高位槽中供生產(chǎn)使用， 溶液罐上方連通大氣。已知吸入管內(nèi)徑為 50 mm，送液量為 20 m 3/h，估計此時吸入管的阻 力損失為 3m 液柱，求大氣壓分別為 101.3 kPa 的平原和 51.4kPa 的高原地帶泵的允許安裝高 度，查得

8、上述流量下泵的允許汽蝕余量為 3.3 m，20C 時溶液的飽和蒸汽壓為 5.87 kPa，密 度為 800 kg/m3。解：Z 1101.3 5.87 10 800 9.8133 3.3 5.86mZ 251.45.87 10 800 9.8133 3.3 0.5m其中Z 為為負(fù)值，表明在高原安裝該泵時要使其入口位于液面以下，才能保證正常 2操作。同時考慮實際操作的波動一般還應(yīng)給予適當(dāng)?shù)脑Ａ?，比如安裝高度再降低 0.5m，變 成-1m。5、今選用 IS 型水泵將水從低位水池向高位槽送水，要求送水量為 40 t/h，槽內(nèi)壓強（表壓） 為 0.03 Mpa，槽內(nèi)水面離低位水池水面 16 m，管路總

9、阻力為 4.1 J/N。試確定選用哪一種類 型為宜？解：在槽內(nèi)水面和低位水池水面之間列柏努利方程：H z H 16 即管路所需壓頭為 23.2 m。0.03 101000 9.814.1 23.2mq 40 10q 40 m 1000查課本附錄 9 ，選 IS-80-65-160 型合適。/h6、用泵將 5的水從水池吸上，經(jīng)換熱器預(yù)熱后打入某容器。已知泵的流量為 1000kg/h, 加 熱器的傳熱速率為 11.6W，管路的散熱率為 2.09kw,泵的有效功率為 1.2kw。設(shè)池面與容器的高度不變，求水進(jìn)入容器時的溫度。分析：本系統(tǒng)對水提供能量的來源有二：泵和加熱器。泵所提供的能量除使水的機(jī)械能

10、 增加外，其余部分則因克服流動阻力而轉(zhuǎn)化為熱能。這部分熱能和加熱器加入的熱能，一部 分散失到環(huán)境中，一部分被水吸收轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水溫升高。如果設(shè)法求出水的內(nèi)能增加值，該問題就迎刃而解。2210m0 04m11圖 2-21112123B C D； B。；C。 ； D。解：(1)水的內(nèi)能增加值如圖 2-2，以 0-0面為基準(zhǔn)面，列 1-1.2-2截面間的柏努利方程式，以表壓計。Z gpu2hQ U gZ 2p2u22U2式中U ,U1 2截面，水的內(nèi)能，J/Kg ；已知Q加熱器加入的熱量，J/Kg。u u o p p 0 Z 4m Z 10m 1 2 1 2 1 2將其代入上式， 整理得U2U g

11、( Z1Z ) h Q傳熱速率：Q 11.6 2.09 9.51kW可寫成Q 9.51 10 3 360010003.42 104J / kg泵對水加入的能量：h1.2 10 360010004.32 104J / kg水的內(nèi)能增加值：U 9.81 ( 4 10) 4.32 1033.42 1043.84 104J / kg 38.4 kJ / kg（）水溫 取水的比熱容為4.19 kJ /( kg C)，則水進(jìn)入容器時的溫度為t 5 84 1019 104314.2C沉降與過濾一章習(xí)題及答案一、選擇題1、 一密度為 7800 kg/m3 的小鋼球在相對密度為 1.2 的某液體中的自由沉降速度

12、為在 20 水中沉降速度的 1/4000，則此溶液的粘度為 （設(shè)沉降區(qū)為層流）。DA4000 mPas； 40 mPas； 33.82 Pas； 3382 mPas2、含塵氣體在降塵室內(nèi)按斯托克斯定律進(jìn)行沉降。理論上能完全除去 30m 的粒子，現(xiàn)氣 體處理量增大 1 倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為 。DA2 30 m 1/ 2 3m 30 m 2 30 m3、降塵室的生產(chǎn)能力取決于 。 B2A沉降面積和降塵室高度；B沉降面積和能 100%除去的最小顆粒的沉降速度； C降塵室長度和能 100%除去的最小顆粒的沉降速度；D降塵室的寬度和高度。4、降塵室的特點是 。D 結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力

13、小，分離效率高，但體積龐大； 結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大； 結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大； 結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素 無關(guān)。CA顆粒的幾何尺寸 B顆粒與流體的密度C流體的水平流速； D顆粒的形狀6、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，臨界粒徑這一術(shù)語是指 。CA. 旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑; B. 旋風(fēng)分離器允許的最小直徑; C. 旋風(fēng) 分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑; D. 能保持滯流流型時的最大顆粒直徑7、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指 。DA. 顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率;

14、B. 顆粒群中最小粒子的分離效率; C. 不同 粒級(直徑范圍)粒子分離效率之和; D. 全部顆粒中被分離下來的部分所占的質(zhì)量分率8、對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器系列，下述說法哪一個是正確的 。CA尺寸大，則處理量大，但壓降也大； B尺寸大，則分離效率高，且壓降小；C尺寸小，則處理量小，分離效率高； D尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、恒壓過濾時， 如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略，當(dāng)操作壓差增加1 倍，則過濾速率為 原來的 。 BA. 1 倍； B. 2 倍； C. 倍； D.1/2 倍10、助濾劑應(yīng)具有以下性質(zhì) 。BA. 顆粒均勻、柔軟、可壓縮; B. 顆粒均勻、堅硬、不可壓縮; C. 粒度分布廣、堅

15、硬、不 可壓縮; D. 顆粒均勻、可壓縮、易變形11、助濾劑的作用是 。B 降低濾液粘度，減少流動阻力； 形成疏松餅層，使濾液得以暢流； 幫助介質(zhì)攔截固體顆粒； 使得濾餅密實并具有一定的剛性12、下面哪一個是轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點 。BA面積大，處理量大；B面積小，處理量大；C壓差小，處理量??；D壓差大，面 積小13、以下說法是正確的 。BA. 過濾速率與 A(過濾面積)成正比; B. 過濾速率與 A2成正比; C. 過濾速率與濾液體 積成正比; D. 過濾速率與濾布阻力成反比2=514、恒壓過濾，如介質(zhì)阻力不計，過濾壓差增大一倍時，同一過濾時刻所得濾液量 。 CA. 增大至原來的 2 倍; B

16、. 增大至原來的 4 倍; C. 增大至原來的 來的 1.5 倍15、過濾推動力一般是指 。 B倍; D. 增大至原A過濾介質(zhì)兩邊的壓差；B. 過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差; C. 濾餅兩面 的壓差; D. 液體進(jìn)出過濾機(jī)的壓差16 、恒壓板框過濾機(jī)，當(dāng)操作壓差增大 1 倍時，則在同樣的時間里所得濾液量將（忽略介質(zhì)阻力） 。 AA增大至原來的 倍； B增大至原來的 2 倍 ；增大至原來的 4 倍； D不變二、填空題1、一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水 中的沉降速度將 ，在空氣中的沉降速度將 。下降，增大2、在滯流(層流)區(qū)，顆粒的沉降速度與顆

17、粒直徑的次方成正比。 23、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和（ ）有關(guān)。長度寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為 3600m3/h，沉降室長、寬、高尺寸為Lb H 3 2,則其沉降速度為m / s。0.067在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度 。減少一倍若降塵室的高度增加，則沉降時間 ，氣流速度 ，生產(chǎn)能力 。增加； 下降；不變一降塵室長 8m，寬 4m，高 1.5m，中間裝有 14 塊隔板，隔板間距為 0.1m?，F(xiàn)顆粒最小直徑為 12m，其沉降速度為 0.02 m/s，欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來， 則含塵氣體的最大流速不能超過 m/s。1.68、在旋風(fēng)分離器中，某

18、球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為 0.4 m, 切向速度為 15 m/s。當(dāng)顆粒與流體K的相對運動屬層流時，其分離因數(shù) C 為 。579、選擇旋風(fēng)分離器型式及決定其主要尺寸的根據(jù)是 ； ； 。氣體處 理量，分離效率，允許壓降10、通常，非均相物系的離心沉降是在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行，懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機(jī)中進(jìn)行。氣固；液固11、已知 q 為單位過濾面積所得濾液體積 V/A，q 為 V /A，V 為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積(濾e e e液體積為 V 時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力)，在恒壓過濾時，測得 e/q=3740q+200 則過濾常數(shù) K = （ ）。 0.00053500m12、實

19、現(xiàn)過濾操作的外力可以是 、慣性離心力13、在餅層過濾中，真正發(fā)揮攔截顆粒作用的主要是或 。重力；壓強差；而不是 。濾餅層；過濾介質(zhì)14、對恒壓過濾，當(dāng)過濾面積增大一倍時，如濾餅可壓縮，則過濾速率增大為原來的倍。 四用板框式過濾機(jī)進(jìn)行恒壓過濾操作，隨著過濾時間的增加，濾液量 ，生產(chǎn)能 力 。增加；不變對恒壓過濾，介質(zhì)阻力可以忽略時，過濾量增大一倍，則過濾速率為原來的 。 二分之一三、計算題1、某一鍋爐房的煙氣沉降室，長、寬、高分別為1164 m，沿沉降室高度的中間加一層 隔板，故塵粒在沉降室內(nèi)的降落高度為 2m。煙氣溫度為 150，沉降室煙氣流量 12500m3 標(biāo)準(zhǔn)）/ h，試核算沿降室能否沉

20、降 35m 以上的塵粒。已知 = 1600 kg/m3， = 1.29 kg/m， = 0.0225cp塵粒 煙氣 煙氣解：設(shè)沉降在滯流狀態(tài)下進(jìn)行，Re 1，且因 ，故斯托克斯公式可簡化為：塵粒 煙氣u = d 2 g/18塵粒 塵粒 煙氣= (3510-6)216009.81/ (182.2510-5)= 0.0474 m/s檢驗：Re = d u /塵粒 煙氣 煙氣= 3510-60.04741.29/(2.2510-5)= 0.0951故采用計算式正確，則 35mm 以上粒子的沉降時間為： = 2/0.0474 = 42.2s沉降又，煙氣流速 u = (12500/(463600)（27

21、3+150）/273= 0.224 m/s煙氣在沉降室內(nèi)停留時間： = 11/0.224 = 49.1s停留即 停留 沉降35mm 以上塵?？稍谠撌页两?、相對密度 7.9，直徑 2.5 mm 的鋼球，在某粘稠油品（相對密度 0.9）中以 5mm/s 的速度 勻速沉降。試求該油品的粘度。解：設(shè)沉降以滯流狀態(tài)進(jìn)行，則： = d 2 ( - )g/(18 u )油品 鋼球 鋼球 油品 鋼球= (0.0025)2(7900-900)9.81/(180.005)= 4.77Pas驗算：Re = d u /鋼球 鋼球 油品 油品= 0.00250.005900/4.77= 2.3610-31 假設(shè)正確3

22、、直徑為 30 的球形顆粒,于大氣壓及 20下在某氣體中的沉降速度為在水中沉降速度 的 88 倍, 又知此顆粒在此氣體中的有效重量為水中有效重量的 1.6 倍。試求此顆粒在此氣 體中的沉降速度.e130.5kg / m Pa s62363333V 20 A u 20 6 3 4.67 10 36003m m m3kg / m mPa skg / m 320的水:1CP, 1000 kg / m3氣體的密度為 1.2kg/m3 (有效重量指重力減浮力)解: ( ) 水g( )g 氣1.6( 1000) g ( 1.2)g1.6解得： s2665 kg / m3設(shè)球形顆粒在水中的沉降為層流, 則在

23、水中沉降速度:u 01d2( ) g (30 10 s 1 1816)2 (2665 1000) 9.81 18 10 38.17 104m / s校核：du R 0130 10 6 8.17 10 4 100010 30.02451假設(shè)正確.則此顆粒在氣體中的沉降速度為u0288u0188 0.0245 2.16 m / s4、有一降塵室，長 6m，寬 3m，共 20 層，每層 100mm，用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度 s3000 kg / m3，爐氣密度 ，粘度 0.035m ，現(xiàn)要除去爐氣中 10m以上的顆粒，試求：（1）為完成上述任務(wù)，可允許的最大氣流速度為多少？ （2）每小時最多可

24、送入爐氣若干？（3）若取消隔板，為完成任務(wù)該降塵室的最大處理量為多少？解：（1）設(shè)沉降區(qū)為滯流，則ud2( )18g因為 s則u0(10 10 ) 3000 9.81 18 0.035 104.67m m/sRe0du010 10 4.67 10 0.5 0.035 106.67 1041假設(shè)正確由降塵室的分離條件，有uu0LH4.6 10 60.10.28m/s（2） =6052.3m 3 / h（3）VA u06 3 4.67 10 3600 302.6m3/h可見加隔板可提高生產(chǎn)能力，但隔板間距不能過小，過小會影響出灰和干擾沉降。5、一降塵室，長 5 ，寬 3 ，高 4 ，內(nèi)部用隔板分成

25、 20 層，用來除去煙氣中75 m以 上 的顆 粒。 已知 煙氣密 度為 0.6 ， 粘度為 0.03 ， 塵粒 密度 為 4300 ，試求可處理的煙氣量。62363333 0.03mPa s 4300 kg / m053解：d 75 10 6 m 4300 kg / m s30.6kg / m30.03 103Pa s設(shè)沉降區(qū)為層流，則ud2( )18g(75 10 ) (4300 0.6) 9.81 18 0.03 100.44m /sRedu75 10 0.44 0.6 0.03 100.66 1驗算故假設(shè)正確總處理量為qnu A20 0.44 5 3 132 m /s6、一降塵室長 5

26、m，寬 3m，高 4m，內(nèi)部用隔板分成 20 層，用來回收含塵氣體中的球形 固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為 36000 m 3 / h ，氣體密度 0.9 kg / m ，粘度 。塵粒密度 s ，試求理論上能 100%除去的最小顆粒 直徑。解：降塵室總面積A 20 5 3 300 m2生產(chǎn)能力的計算式為qA u注意式中 u 為能 100% 除去的最小顆粒的沉降速度，而 A 應(yīng)為總沉降面積。 0qu 解出 A36000/36003000.033m /s設(shè)沉降區(qū)為層流，則有u0d2( ) 18gd18u( )g18 0.03 10 3 0.033 (4300 0.9) 9.812.06 10

27、 5 m=d u p 驗算 Re = u =0故假設(shè)正確2.06 10 0.033 0.9 0.03 100.02 17、在 202.7kPa(2atm) 操作壓力下用板框過濾機(jī)處理某物料，操作周期為 3h，其中過濾 1.5h ，濾餅不需洗滌。已知每獲 1m3 濾液得濾餅 0.05m3, 操作條件下過濾常數(shù) 3.3 105m2/ s，介質(zhì)阻力可忽略，濾餅不可壓縮。試計算：（1）若要求每周期獲 0.6m3的濾餅，需多大過濾面積？（2）若選用板框長寬的規(guī)格為1m 1m，則框數(shù)及框厚分別為多少？= 40min223解：（1）0.6V 12 m 0.053Ve 0所以V 2 KA 2V12A=K 3.

28、3 1051.5 3600=28.43m2(2) A=所以n 2 11A 28.43n 2 2=14.2 取 15 個qn11q 所以 n0.6= 15 =0.04m應(yīng)注意每個框的兩側(cè)都有濾布，故計算面積時要在 n 個框面積的基礎(chǔ)上再乘以 2。8、一小型板框壓濾機(jī)有 5 個框，長寬各為 0.2 m, 在 300 kPa(表壓)下恒壓過濾 2 h， 濾餅充滿濾框，且得濾液 80 L,每次洗滌與裝卸時間各為 0.5 h。若濾餅不可壓縮，且 過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。求：(1)洗滌速率為多少 m3/（m2.h）? (2)若操作壓強增加一 倍，其它條件不變，過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少？解：（1）洗滌速率因過

29、濾介質(zhì)阻力可忽略不計，即q2=K過濾面積 A=50.222=0.4 m2單位過濾面積上的濾液量 q=V/A=8010-3/0.4=0.2 m3/m2過濾常數(shù) K= q2/=0.22/2=0.02 m2/h過濾終了時的速率 (dq/d) =K/2q=0.02/(20.2)=0.05 m/hE洗滌速率 (dq/d) =0.5 (dq/d) =0.50.05=0.025 m/hW E(2) p=2p 時的生產(chǎn)能力因濾餅不可壓縮,所以 K=Kp/p=2K=20.02=0.04 m2/h因在原板框壓濾機(jī)過濾，懸浮液濃度未變，則當(dāng) 5 個板框充滿濾餅時所得濾液量仍為 V =0.08 m3, 故此時所用的過

30、濾時間為= q2/K=q2/K=0.22/0.04=1 h生產(chǎn)能力 Q=V/(+ + )=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04 m3w D濾液/h9、在一板框過濾機(jī)上過濾某種懸浮液，在 1atm 表壓下 20 分鐘在每 1m2過濾面積上得到0.197m3 的濾液,再過濾 20 分鐘又得濾液 0.09m3。試求共過濾 1 小時可得總濾液量為若干 m3.解: 當(dāng) 120min時, q = 0.197m3/m2 12 時, q = 0.197+0.09 = 0.287m3/m22代入恒壓過濾方程時可得:0.1972.2q 0.197 K 200.287 2q0.287 K40聯(lián)立解得：q 0.

31、0222 m 3 / m 2 , K 2.38 10 3. m 2 / min e由此qK2(0.0222)2.38 100.207min3m232 12 2 4.9 2 22 2 1 132n 2112當(dāng)過濾 1 小時后,可得濾液量:( q 0.0222)22.38 103(60 0.207)解得: q = 0.356m3/m2 即每 m2 過濾面積過濾 1 小時后可得濾液為 0.356m310、一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)，其直徑和長度均為 1m，用來過濾某懸浮液。原工況下每轉(zhuǎn)一周需時 1min，操作真空度為 4.9KPa (500mmHg)，每小時可得濾液 60 ，濾餅厚度為 12mm， 新工況下要

32、求生產(chǎn)能力提高 1 倍，操作真空度提高至 6.37kPa (650mmHg)，已知濾餅不可壓 縮，介質(zhì)阻力可忽略。試求：新工況過濾機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？新工況所生成的濾餅厚度為多少？V解：（1） e = 0 所以V K A2設(shè)浸沒度為 ，轉(zhuǎn)速為 n (r/min)則轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所需時間為60n( s)，其中轉(zhuǎn)筒整個面積浸入濾槽即過濾時間為60n( s )所以V A K60n故 Q = 60nV = 60A60 K nm / h所以Q2Q1K n2 2K n1 1由題知 S = 0 及K p故Kn n 1K2( ) 1 ( ) 3.1r / min 1 6.37 1(2) 設(shè)濾餅的厚度為 ，則有n

33、60 A 2 n 60 An m 餅 / h所以2 1 1 7.7 mm n 3.12（一） 選擇題：1、關(guān)于傳熱系數(shù) K 下述說法中錯誤的是（ ）傳熱過程中總傳熱系數(shù) K 實際是個平均值；總傳熱系數(shù) K 隨著所取的傳熱面不同而異；總傳熱系數(shù) K 可用來表示傳熱過程的強弱，與冷、熱流體的物性無關(guān)； D、要提高 K 值，應(yīng)從降低最大熱阻著手；答案：C2、揭示了物體輻射能力與吸效率之間關(guān)系的定律是（ ）。A、斯蒂芬-波爾茲曼定律； C、折射；B、克?；舴颍籇、普郎克；答案：B3、在確定換熱介質(zhì)的流程時，通常走管程的有（ ），走殼程的有（ ）。 、高壓流體； 、蒸汽； 、易結(jié)垢的流體； 、腐蝕性流體

34、； 、粘度大的流體； 、被冷卻的流體；答案：、；、4、影響對流傳熱系數(shù)的因素有( )。產(chǎn)生對流的原因；流體的流動狀況；流體的物性； AN 0.023Re流體有無相變；壁面的幾何因素；答案:A、B、C、D、E5、某套管換熱器，管間用飽和水蒸氣將湍流流動的空氣加熱至指定溫度，若需進(jìn)一步提高 空氣出口溫度，擬將加熱管管徑增加一倍（管長、流動狀態(tài)及其他條件均不變），你認(rèn)為此 措施是：不可行的；可行的；可能行，也可能不行；視具體情況而定；答案：A解：原因是：流量不變d2u 常數(shù)當(dāng)管徑增大時，a.u l / d2， u 0.8 / d0.2 1/ d 1.8b. d 增大時，增大，d綜合以上結(jié)果， A 1

35、/ d1.8，管徑增加， 下降根據(jù)mc tt KAt p 2 1 m對于該系統(tǒng) K t tKAt A 2 1 m T tln 1T t2即mc Ap1T tln 1T t2 A 則T tln 1 T t2t 2本題在于靈活應(yīng)用管內(nèi)強制湍流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式： u0.8 Pr n，即物性一定時， u 0.8 / d 0.2。V d 2u 常數(shù)根據(jù)連續(xù)性方程，流量不變時， 4 ，所以管徑變化，管內(nèi)流速也發(fā)生 變化。管間用飽和水蒸氣加熱，熱阻小，可以忽略不計，總熱阻近似等于管內(nèi)傳熱熱阻，即 K 6、對下述幾組換熱介質(zhì)，通常在列管式換熱器中 K 值從大到小正確的排列順序應(yīng)是（ ）。 A、；冷流體水

36、水沸騰水水答案：D熱流體氣 體 水蒸氣冷凝 水輕油 R 5 10 )37、為了在某固定空間造成充分的自然對流，有下面兩種說法：加熱器應(yīng)置于該空間的上部；冷凝器應(yīng)置于該空間的下部；正確的結(jié)論應(yīng)該是（ ）。這兩種說法都對； C、第一種說法對，第二種說法錯；這兩種說法都不對； D、第二種說法對，第一種說法錯；答案：B8、下述各種情況下對流傳熱系數(shù)由大到小的正確順序應(yīng)該是（ ）。； C、； D、；空氣流速為 30m/S 時的 a；水的流速為 1.5m/s 時的 a；蒸汽滴狀冷凝時的 a；水沸騰時的 a；答案：C9、傳熱過程中當(dāng)兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)都較大時，影響傳熱過程的將是（ ）。A、管避熱阻； B

37、、污垢熱阻；C、管內(nèi)對流傳熱熱阻； D、管外對流傳熱熱阻；答案：BR 1.2 10 410、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷諾數(shù) e ,此時對流傳熱系數(shù)為。若將水的流量減半，其對流傳熱系數(shù) （ ）。A、(1/2)0.8； B、 ，即已有傳熱面積大于所需傳熱面積，所以此換熱器合用。3、將流量為 2200kg/h 的空氣在蒸汽預(yù)熱器內(nèi)從 20加熱到 80?？諝庠诠軆?nèi)作湍流流動， 116的飽和蒸汽在管外冷凝?，F(xiàn)因工況變動需將空氣的流量增加 20%，而空氣的進(jìn)、出口 溫度不變。問采用什么方法才能完成新的生產(chǎn)任務(wù)？請作出定量計算（要求：換熱器的根數(shù) 不作變化）。分析：由傳熱基本方程Q KAtm著

38、眼考慮：空氣流量增加 20%而進(jìn)出口溫度不變，即 Q 增加 20%。因為蒸汽的冷凝系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的對流傳熱系數(shù),所以總傳熱系數(shù) K 接近空 氣的對流傳熱系數(shù)。空氣流量增加后，總傳熱系數(shù)增大，但其增大的幅度不能滿足熱負(fù)荷增 大的要求，故可以改變的只有t 及 A。 解： 蒸汽 空氣 ，又管壁較薄可忽略其熱阻空氣0.023 K 空氣 Ws / Re 0.8 Pr 0.4 0.023 d d d d 24Pr0.4W C A在物性不變的前提下Q K At ndLtm m由題意，n 為常數(shù)(a) 將（a）式代入：Q C2W0.8 t L A md 0.8（b）（a）、（b）二式中C1、C2均為比例系數(shù)。

39、設(shè)“1”，“2”分別代表工況改變前后的情況，由（b）式：Q WQ W1 A2A10.8L2L1dd0.8ttm2m11.2Q2 Q1L2L1dd0.8ttm2m1已知：K Aln2t1100 t1100 t2 ln2 c0.004 0.0000495 0.000082iAioo m im(b)比較（a）、（b）二式得t t2 1Ktm將已知數(shù)據(jù)代入100 t1100 t2K增加冷凝量為ln100 30 1483(35 30) 100 t 2 909 67.5t 34.1C20.0604W Q 2Wc C p c (t 2 t1 ) 2 (34.1 30) W Q W C (t t ) 35 3

40、0c p 2 11.64即蒸氣冷凝量增加了 64。此例可以幫助我們加深對控制熱阻的理解。由于原來的冷卻水出口溫度已經(jīng)很低，冷卻水流量加倍后，平均溫差即傳熱推動力增加很少，這可由t2與t2的比較看出。但因蒸氣冷凝給熱系數(shù)遠(yuǎn)大于冷卻水的對流傳熱系數(shù)，所以管內(nèi)對流傳熱熱阻就成為整個冷凝過程的控制熱阻。冷卻水流量加倍后，管內(nèi)對流傳熱 系數(shù)增大到原來的 20.8 1.74 倍，控制熱阻相應(yīng)降低，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)幾乎以與管內(nèi)對流傳 熱系數(shù)相同的幅度增大，結(jié)果使冷凝液大量增加，由此可見，降低控制熱阻，是增大傳熱速 率的一個重要途徑。4、廢熱鍋爐由 25mm 2.5mm 的鍋爐鋼管組成。管外為水沸騰，絕對壓強為

41、 2.8MPa，管內(nèi)走合成轉(zhuǎn)化氣，溫度由 550降至 450。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)，1250W /( m 2 ）水側(cè)010000W /( m 2 ）。若忽略污垢熱阻，求換熱管的壁溫Tw 及tw。解：方法一：（1） 先求總傳熱系數(shù)（以管子內(nèi)表面為基準(zhǔn)）1 1 b d dKi=242W/(m2) i iK d di i m o o（2） 平均溫度差 1 0.0025 20 1 20 250 45 25 10000 252.8MPa 下水的飽和溫度為 230。（3）熱通量0.00413(550230)(450 230) t m270C（4）管壁溫度Qq K t 242 270 65.3kW/mi mQ d

42、q K t K i tA do o20242 270 52.3kW/m 2252w1 2 3m 2RR1）先著眼于管內(nèi)的對流傳熱。由牛頓冷卻定律：q (T T ) i i wT 550 4502500C又T T wqii500 65.3 102503239再眼于管外的對流傳熱qt t 0 230 052.3 10100003235方法二：(1) 先求傳熱過程的總熱阻及分熱阻（基于內(nèi)表面）1 1 b d d R R R R i iK d di m 01 0.0025 20 20 250 45 22.5 10000 250.004 0.0000495 0.00008 =0.00413( )/W(2

43、) 再求管壁溫度在連續(xù)傳熱過程中，溫降與熱阻成正比。故T T R t t RW 1 W 3T t R T t R550 450已知：t = 2300c T = 2 = 500R1 (T t ) t = T-w0.004500 (500 230) 239= 0.00413 R3 (T t )t = t +w0.0008230 (500 230) 235= 0.00413 0兩種解法結(jié)果相同分析：由于管內(nèi)外水沸騰傳熱系數(shù)較大，管內(nèi)合成轉(zhuǎn)化氣對流傳熱系數(shù)相對要小得多, 所以壁溫接近水的溫度。又因為管壁的熱阻較小，所以溫降也小，也就是說管壁兩側(cè)溫度比 較接近。兩種方法略作比較可以發(fā)現(xiàn)，第二種方法更簡捷

44、、直觀。壁溫的估算對工程技術(shù)人員十分重要。無論選擇換熱器類型還是選定換熱器都需要知道 壁溫，一些對流傳熱系數(shù)的計算也需要知道壁溫。5、在列管換熱器中用蒸汽加熱空氣，蒸汽走完程，空氣走管程且作湍流流動，若其它條件 不變，僅將：(1)空氣的壓強加倍；(2)傳熱管的數(shù)目加倍試估算/ t 將如何變化？m解：（1） K 蒸汽 空氣 空氣由 Q =KAtmt K A 得 Q/ m 空氣ARe=du dG 由上可知，當(dāng)壓強加倍后，管內(nèi)空氣的，u 將有所改變，具體說增大 u 減少，但質(zhì)dG量流速 G = u 不變。即 Re=cp不變。又 r= 不變 不變 Q/t 亦不變化m（2）傳熱管數(shù)目加倍。傳熱管數(shù)目加倍

45、，則傳熱面積 A 加倍；但流通面積增大 1 倍后，流速相應(yīng)減少 1 倍，管內(nèi)對流傳熱系數(shù)減至原來0.50。80.574倍。（Q / t ） A m 2 2 2（Q / t ） A m 1 1 10.574 2 1.156、平均溫度為 270的機(jī)油從一108mm6mm 的鋼管中流過。已知油對管壁的對流傳熱系 數(shù)為 340W/(m2)，大氣溫度為 12。試求：(1)每米管長的熱損失；(2)若管外包以導(dǎo)熱 系數(shù)為 0.045W/(m)，厚度為 20mm 的玻璃棉作保護(hù)層，此時的熱損失又為多少？假設(shè)管壁及污垢熱阻可以忽略不計，外壁對空氣的對流輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)可用 a =8+0.05t 來計算。其中 t

46、 表示壁溫，； 的單位為 W/(m2)。T W W T解：（1）設(shè)油和空氣的溫度分別為 t 、t 。1 2從熱油和空氣的傳熱來看Q=KA(t -t )1 2欲求 Q 必先知 K，而 K 又與 有關(guān)。T由 的計算式可以看出，求解 t 是關(guān)鍵。但從外壁對周圍環(huán)境的聯(lián)合傳熱方程 Q = A(t -t)T W T T W分析，要想求得 t 又須知 Q 。如此應(yīng)采取試差法求解。W T設(shè)未保溫時管外壁溫度為 265則 =8+0.05265=21.3 W/(m2)T每米鋼管的外表面積A=dL=3.140.1081=0.339m2散熱量Q = A(t -t)T T W=21.30.339(265-12)=18

47、27W校核壁溫由 Q=KA(t -t )1 21 1 1 1 1 K 340 21.3其中: 1 T=0.0499（m2）/W K=20W/(m2)又 Q=200.339(270-12)=1753W穩(wěn)定傳熱時，Q 應(yīng)等于 Q；現(xiàn) Q Q，說明假設(shè)的壁溫偏高。T T重設(shè) t =250W =8+0.05250=20.5W/(m2K)T1m 2250kPa90CQ =20.500.339(250-12)=1654WT校核壁溫1 1 1 K 340 20.5 K=19.3W/(m2K)=0.0517(m2)/WQ19.30.339(250-12)=1688WQ Q,說明所設(shè)壁溫合理。T1654 168

48、8故每米鋼管的損失約為 2 =1671W。(2)設(shè)保溫后外壁溫度為 50 =8+0.0550=10.5W/(m2)T此時每米管長的外表面積 A =(0.108+0.04)1=0.465m2T散熱量 Q =10.50.465(50-12)=186WT校核壁溫b由于增加了保溫層的熱阻 ，總熱阻1 1 1 b 1 1 0.02 K 340 10.5 0.045 1 T K=1.84W/(m2)=0.543(m2)/W0.339 0.465傳熱面積取保溫層內(nèi)、外表面積的平均值 A= 2 =0.402m2 Q=KA(t -t )1 2=1.840.402(270-12)=190WQQ ，說明所設(shè)壁溫合理

49、。 T186 190 188故保溫后每米鋼管熱損失僅有 2 =188W，為不保溫時的 1671 =11.3%。 分析：比較保溫前后可以看出：保溫前總熱阻為 0.0517(m2)/W，保溫后總熱阻為0.543(m2)/W，大了一個數(shù)量級；保溫前鋼管外壁溫度為 250，保溫后保溫層表面溫度 降至 50，下降了 200。本例提示我們：高溫設(shè)備經(jīng)保溫可極大限度地減少熱損失，因此是十分必要的。7 、用傳熱面積A1= 的蛇管加熱器加熱容器中的某油品，擬將油溫從t 201C升至t 80C 2。已知加熱器的總傳熱系數(shù)K 200W /( m 2 C)，油品質(zhì)量m 500 kg，比熱c 2.2 kJ /( kg

50、C) 容 p。容器外表面散熱面積S 12 m22t 20,空氣溫度 ,空氣與器壁的對流傳熱系數(shù)10W /( m 2 C)，加熱蒸汽的壓強為 。試求：所需加熱時間；油品能否升至 。不考慮管壁熱阻及油與壁面的對流傳熱熱阻。分析：顯然，這也是個不定態(tài)的問題。蒸氣通過蛇管加熱器使油品不斷升溫，當(dāng)油品 溫度超過容器外空氣溫度后在自身升溫的同時又不斷向器外空氣散熱。器內(nèi)器外傳熱推動 力都隨時間不斷變化。但不管情況如何改變，熱平衡關(guān)系卻總是成立的。因此，求解本題的 關(guān)鍵在于找出其間這樣一個平衡關(guān)系：蒸氣的加熱速率等于油品的吸熱速率與容器向外散熱 速率之和。又：油溫升高的過程即為器壁向環(huán)境散熱量不斷增加的過程

51、，直至這兩個過程速率相20C 80CAcp80代入數(shù)據(jù)6 m 2T 100等。此時的油品溫度即為其可能達(dá)到的最高溫度。 解：油品從 升至 所需時間 查表得，250KPa 時蒸氣的飽和溫度 T =127Q KA T t 蛇管加熱器的傳熱速率 h 1 A式中 t 任一瞬間油品溫度，C油品的吸熱速率 器壁的散熱速率 由熱平衡關(guān)系dtQ mcd Q A tt 2Q Q Q h ca故KATt mc SpdtdA tt2將已知條件代入200 1127t5002.2 103dtd10 12t20整理d3438dt86.9 t積分0d 3438 20dt86.9 tQ 3438 ln86.9 2086.9 807810s 2.17h(2) 油品可能升至的最高溫度令加熱器的傳熱量與器壁的散熱量相等KA T t Att即 1 A 2 200 1127t1012t20解之 t=86.9T 138.9,所以此蒸汽能滿足傳熱要求。19、有一套管式換熱器，甲流體（走管間）和乙流體（走管間）在其中逆流