工程原理计算题

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1、45、从传热角度来看，工业锅炉与工业冷凝器的设计是依据（ ）现象来考虑的。核状沸腾及膜状冷凝；膜状沸腾及膜状冷凝；核状沸腾及滴状冷凝；膜状沸腾及滴状冷凝46、换热器中任一截面上的对流传热速率=系数推动力，其中推动力是指（ ） 。两流体温度差（T-t） ；冷流体进出口温度差（t2-t1） ；热流体进出口温度差（T1-T2） ；液体温度和管壁温度差（T-Tw）或（tw-t ）47、在通常操作条件下的同类换热器中，空气的对流传热系数为 1，水的对流传热系数为 2，蒸汽冷凝的对流传热系数为 3，则（ ） 。123 231 321 21348、一套管式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于流体入口温度下降

2、，在流量不变的情况下，为仍然达到原来的出口温度（不可提高压强） ，采取简便有效的措施为（ ） 。管内加麻花铁； 提高壳程数；减少壳程数； 换封头49、对管壳式换热器，当管束和壳体温差超过（ ）时，应采取适当的温差补偿措施。60； 50； 40； 30三：计算1用一复式 U 形压差计测量水流过管路中 A、B 两点的压力差。指示液为汞，两 U 形管之间充满水，已知 h1=1.2m，h 2=0.4m， h4=1.4m，h 3=0.25m，试计算 A、B 两点的压力差。2根据附图所示的双液体 U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为

3、 920 kg/m3 和 998 kg/m3，压差计的读数 R300mm。两扩大室的内径 D 为 60mm，U 管的内径 d 为 6mm。34h13某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为 452.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为 75 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u 为水在管内的流速） 。试求：2Wf（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3/h） 。4附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为 1100 kg/m3，循环量为 45 m3/h。管路的内径相同，盐水从 A 流经两个换热器至 B 的

4、压头损失为 9m，由 B 流至 A 的压头损失为 12m，问：（1）若泵的效率为 70，则泵的轴功率为多少？（2）若 A 处压力表的读数为 153kPa，则 B 处压力表的读数为多少？5如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以 40m3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为 100mm，管子总长为 45m（包括所有局部阻力的当量长度） 。已知油品的密度为 890kg/m3，粘度为 0.487Pas，试计算泵所需的有效功率。h16如附图所示，密度为 800 kg/m3、粘度为 1.5 mPas 的液体，由敞口高位槽经 1144mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为 0.1

5、6MPa（表压） ，两槽的液位恒定。液体在管内的流速为 1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 0.002，试计算两槽液面的垂直距离 。d z7、试计算直径为 30m 的球形石英颗粒（其密度为 2650kg/ m3） ，在 20水中和 20常压空气中的自由沉降速度。8、用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为 150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为 2.0m 和 45m。泵吸入管与排出管分别为内径 205mm 和内径 180mm 的钢管。吸入管管长 50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长 200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和

6、排出管的管壁粗糙度均为 0.3mm，水的密度 1000 kg/m3，粘度 1.010-3 Pa.s，泵的效率为 65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：试求：（1）吸入管和排出管内流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？（2）泵吸入口处 A 点的真空表读数？（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？9、离心泵吸入管直径为 d1=80mm，长 L1=6m，阻力系数为 1=0.02，压出管直径为 d2=60mm，长L2=13m，阻力系数为 2=0.03。吸入管和压出管上各有一个弯头，局部阻力系数 B= F=0.75，压出管 E 处装有阀门，局部阻力系数为 E=6.4，管路两端水面高度差 H

7、=10m，泵出口高出水面 2m，管内流量 1210-3m3/s。求：（1）每 kg 流体需从离心泵获得的机械能；（2）泵前后 C、D 的压强及泵处的阻力损失；（3）如果是高位槽中的水沿同样的管路向下流动，管内流量不变，是否需要安装离心泵？10、贮槽内水位维持恒定,槽的底部与内径为 100mm 的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀。举例入口端 15m 处装有以汞为指示剂的 U 管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气，压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长为 20m。U 管汞面上有一小段水柱，计算时可以忽略。（1）当闸阀关闭时，测得 R=600mm、h=1500mm；当闸阀部分开

8、启时，R=400mm、h=1400mm。摩擦系数 可取为 0.025，管路入口处的局部阻力系数取为 0.5。求每小时从管中流出若干立方米的水。（2）当闸阀全开时，U 管压差计测压处的静压强为多少（表压）？闸阀全开时 le/d=15，摩擦系数仍可取为 0.025。11、用离心泵将水以 10m3/h 的流量由水池打到敞开的高位槽，两液面保持不变，液面高度差为 20m，)(2esfeshuH管路总长度（包括所有的当量长度）为 100m，压强表后管路长度为 80m（包括当量长度） ，管路摩擦系数为 0.025，管子内径为 0.05m，水的密度为 1000kg/m3，泵的效率为 80%。试求：（1）泵的

9、轴功率；（2）若泵的允许吸上真空度为 6m，吸入管路阻力为 1m，实际安装高度为 1.5m，问该泵能否避免汽蚀现象（动压头可忽略， ） 。12.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?13.设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖、绝热砖和普通砖。耐火砖和普通砖的厚度为 0.5m 和0.25m。三种砖的系数分别为 1.02 W/(m)、0.14 W/(m)和 0.92 W/(m)，已知耐火砖内侧为1000，外壁温度

10、为 35。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖温度不超过 940，普通砖不超过 138。14.直径为 573.5 mm 钢管用 40mm 厚的软木包扎，其外又用 100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-120，绝热层外表面温度为 10。软木和保温灰的导热系数分别为0.043W/(m. )和 0.07 W/(m.)，试求每米管长的冷量损失量。15. 一套管换热器，用热柴油加热原油，热柴油与原油进口温度分别为 155和 20。已知逆流操作时，柴油出口温度 50，原油出口 60，若采用并流操作，两种油的流量、物性数据、初温和传热系数皆与逆流时相同，试问并流时柴油可冷却到多

11、少温度？16.在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为 15和 40，油的进、出口温度分别为150和 100现因生产任务要求油的出口温度降至 80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为 lm，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。17.在逆流换热器中，用初温为 20的水将 1.25kgs 的液体( 比热容为 1.9kJkg、密度为850kgm 3)，由 80冷却到 30换热器的列管直径为 252.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为 0.85kW (m2) 和 1.70kW(m 2) ，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高

12、于50，试求换热器的传热面积。18.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为 192mm 的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 3490W (m2)，管外油侧对流传热系数为 258W(m 2) 。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为 0.000 26m2W，油侧污垢热阻为 0.000 176m2W。管壁导热系数为 45W(m) ，试求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。19. 有一列管换热器，热水走管内，冷水在管外，逆流操作。经测定热水的流量为 200kgh，热水进出口温度分别为 323K、313K，冷水的进出口温度分别为 283K

13、、296K 换热器的传热面积为 1.85m2。试求该操作条件的传热系数 K 值。20、在一 列管式换热器中，用冷却水将 100的热水冷却到 50，热水流量为 60m3/h，冷却水在管内流动，温度从 20升到 45。已 知传热系数 K 为 2000W/m2.K，换热管为 252.5mm 的钢管，长为 3m.。求冷却水量和换热管数（逆流） 。 已知： 3960m热 水 KgjC.187.4冷 水热 水21.利 用 管 外 的 水 蒸 气 冷 凝 来 加 热 管 内 的 轻 油 ， 已 知 水 蒸 气 冷 凝 的 传 热 膜 系 数 1=10000W/(m2K)， 轻 油 加 热 的 传 热 膜 系

14、 数 2= 200W (m2K)。 若 钢 管 是 572.5mm的 无 缝 钢 管 ,其 导 热系 数 为 46.5W/(mK) ,求 传 热 系 数 K。 若 考 虑 污 垢 热 阻 ， 已 知 水 蒸 气 冷 凝 一 侧 的 污 垢 热 阻 RS1为 0.09 m2K/kW,轻 油 一 侧 的 污 垢 热 阻 RS2为 1.06m2K/Kw,求 传 热 系 数 K。22在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为 160的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由 20加热到 106。列管换热器尺寸为：列管直径为 192mm、管长为 4m，共有 25 根管子。若

15、换热器的传热量为 125kW，蒸汽冷凝传热系数为7000W(m 2)，油侧污垢热阻可取为 0.0005(m2)W，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的 1.75 倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。23、有一列管换热器，装有 25mm2.5mm钢管 300 根，管长为 2m。将管程的空气由 20加热到85，空气流量为 8000kg/h。用 108的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1104W/(m2K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数 Pr 为 0.7，雷诺准数 Re 为 2.383104，空气导热系数为 2.8510-2W/(mK)，比热容为 1kJ/(kgK)。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础） ；（3）通过计算说明该换热器能够满足要求。 24、在一套管换热器中，用冷却水将 1.25kg/s 的苯由 350K 冷却至 300K，冷却水在 252.5mm 的管内流动，其进出口温度分别为 290K 和 32