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1、1.水以 1m/s 的流速从敞口的高位槽通过管路流向某压力为 0.6（表压）的设备中，2/cmkgf如附图所示。已知输送管总长为 10m，管内径为 50mm，管路上有一孔板流量计（其当量长度为 5m） ，一个半开的截止阀（其阻力系数来 4.5） ，两个 90o弯头（每个阻力系数为0.75） ，摩擦系数，并设高位槽液面保25. 0持不变。求：（1）管路总能量损失（包括管进、出口） ；（2）高位槽液面与设备进口管间的垂直距离 x（3）若孔板流量计的孔径为 30mm，流量系数，求流量计上 U 形压差计的62. 00C读数（指示液为水银） 。答：（1）采用各类阻力计算式计算。7.5J/kg；（2）列伯
2、努利方程计算。6.76m；（3）根据流量计公式计算。81.3mm。2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） ，吸入管你 和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 Pas，泵的效率为 65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：0231. 0Re683 . 01 . 023. 01d试求
3、：（1）吸入管和排出管内的流速、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？解：（1）吸入管内流速 m/s， 263. 1205. 0785. 03600/1502 11AVu，属于湍流；258915100 . 11000263. 1205. 0Re311 1ud排出管内流速 m/s， 638. 1180. 0785. 03600/1502 22AVu，属于湍流；294840100 . 11000638. 1180. 0Re322 2ud（2）在 11 与 22 间列柏努利方程212 11 12 00 022fhu
4、pgzupgz00000zuppa 222 111 12 02 1 0110u dluugzzpppA真0231. 025891568 2053 . 01 . 023. 01Pa249112263. 1205. 0500231. 02263. 181. 92100022 真Ap(3) 在 11 与 33 间列柏努利方程312 33 32 00 022fehupgzhupgz0003030zuupppa222 222 22 111 103u dlu dlgzzhe0237. 029484068 1803 . 01 . 023. 02J/kg89.5002638. 1180. 02000237.
5、02263. 1205. 0500231. 081. 94722 ehW36.3210865. 010003600/15089.500 VhNNee3 采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为 10 m2，高 1.6m。操作条件下气体密度为 0.5kg/m3，粘度为，颗粒密度为 3000 kg/m3。气体体积流sPa5100 . 2量为 5m3/s。试求：（1）可完全回收的最小颗粒直径；（2）如将降尘室改为多层以完全回收 20的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。m分析：（1）试差法，采用层流公式，验算。（2）利用斯托克斯公式计算出完全回收 20的颗粒时的沉降速度，据此推算新m降
6、尘室底面积，新旧底面积之比即为层数。4用一板框压滤机在 300kPa 的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数，smK/105 . 725。要求每一操作周期得 8m3的滤液，过滤时间为 0.5 小时。设滤饼不可压23/012. 0mmqe缩，且滤饼与滤液的体积之比为 0.025。试求（1）过滤面积；（2）若操作压强差提高至 600kPa。现有一板框过滤机，每框的尺寸为mm，若要求每个周期仍得到 8m3滤液，则至少需要多少个框才能满足要求？25635635又过滤时间为多少？解：（1）由恒压过滤方程式计算过滤通量，然后计算过滤面积。（2）压强差与 K 成正比，需计算 K，然后代入恒压过滤方程式计算。5
7、.在由 118 根 252.5，长为 3m 的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气， 空气走管程。已知加热蒸汽的温度为 132.9，空气的质量流量为 7200kg/h，空气的进、出 口温度分别 20和 60，操作条件下的空气比热为 1.005 kJ/(kg)，空气的对流给热系数 为 50 W/(m2)，蒸汽冷凝给热系数为 8000 W/(m2)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失 可忽略不计。试求： （1）加热空气需要的热量 Q 为多少？ （2）以管子外表面为基准的总传热系数 K 为多少？ （3）此换热器能否完成生产任务？解：（1） kJ/s4 .802060005. 13600/720
8、01222ttcwQp(2) W/(m2)8 .395002. 0025. 0800011 1111222 hdd hK(3) m28 .273025. 014159. 31182A45.919 .1129 .72ln40ln2111tttttmkJ/s，能够完成生产184.101J/s10118445.918 .278 .3922mtAKQ任务。6.有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热；工艺上要求将流量为 810kg/h 的 此流体从 120C 冷却到 70C，其比热容为 cp1=3.36kJ/(kg.K)，它对管壁的对流传热系数 =2326W/(m2.K)，并可视为不变。已知内
9、管为573.5mm 钢管，水的初温为 20C，此换热 器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为 70C，测得水出口温度为 50C，管壁对水的 对流传热系数=873W/(m2.K)。试问： （1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为 45C，求内壁的污垢系数。 （管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热膜系数可视为 不变） （2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水 的流量增加了 73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百 分之几？ （3）同问题 2 清垢后水的流量增加了 73.2%，如采用原来的换热器，则水
10、和热流体的 出口温度是否变化；如变化的话，计算它们的出口温度分别为多少？ 解：（1）解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，使热阻增大，总传热系数下降， 单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从 50C 下降到 45C；由于冷却 水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式（在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等 于热流体放出的热量） ，所以热流体在流量不变的情况下，其出口温度上升。原工况（结垢前）：)()(12222111ttcmTTcmQpsps原工况热负荷： kWQ8 .37)70120(36. 33600810冷却水用量： skgttcQmps/301. 0)2050(187.
11、48 .37 )(1212现工况（结垢后）：)()(12222111ttcmTTcmQpsps现工况热负荷： kWQ5 .31)2045(187. 4301. 0现工况热流体的出口温度：CcmQTTps33.783600/81036. 35 .311201112原工况：120C70C 现工况：120C78.33C50C20C 45C20C70 50 75 58.33CtCtttmm66.662/ )32.5875(;602/ )5070(, 221由于 d2/d1=57/50=1.142，可按平壁处理原工况：；现工况：21111bK21 21111 RRbK 壁阻和管外的垢阻可忽略，得：原工况
12、：)./(63523268732326873 1112212121KmWK 现工况：，要计算 R2，要先求出 K2 21111 RK 传热速率方程：原工况；现工况两个方程式相比得 KmtKAQmtAKQ)./(47666.66608 .375 .316352KmWtt QQKK mmWKmKR/ ).(1026. 58731 23261 467111 124212（2）解题思路解题思路：此时仍认为管外的对流传热系数不变，管内由于水量增大，即流速 u 增大，Re 增大，使管内的传热膜系数i增大，从而使总传热系数 K 增大。由于生产任务 一定，即热负荷 Q=37.8kW 不变，此时水量增加，导致水
13、出口温度下降(50C)，这样传热 推动离tm也增大，此时完成指定生产任务的传热面积 A 必然会减少，即套管换热器的长 度缩短。)160Pr6 . 0(86. 4Pr)./(6252. 0,.1072.77),./(174. 4,/994352/502050/10Re)./(8735342符合得：性：，查对应温度下水的物）（，设管内的流动从哪个公式计算出的，先验算定 KmWsPaKkgkJcmkgCtdlKmWpi的公式计算所以4 . 08 . 044 52)()(023. 01010055. 11072.7705. 014. 3301. 044Repscdu ddmdu)./(85613552
14、32613552326 )./(856732. 1873,732. 1)(,10ReRe,%2 .73228 . 08 . 08 . 04KmWKKmWuuuuioioi ii也可用上式计算时，当流量增大CtcmQtttcmQskgmmpspsss3 .372010174. 4521. 0108 .37 )(/521. 0301. 0732. 1732. 1331 222122222得由%6767. 035.6685660635 ,507 .8235.662/ )507 .82(203 .3770120为原长度的套管换热器的有效长度增加冷却水量后，所需mmmmmmmtKtK lltlKtKltAKtKAQCt（3）解题思路解题思路：此时仍认为管外的对流传热系数o不变，管内由于水量增大，即流 速 u 增大，Re 增大，使管内的对流传热系数i增大，从而使总传热系数 K 增大。如果此 时换热器不变，传热面积 A 不会变化，通过传热面的热流量增大，根据热量衡算式和传热 速率方程，可知热流体的出口温度 T2将下降，同时水的出口温度 t2也将下降。）（得：现工况：原工况：热量衡算式：aTtcmcmTTtt cmcmTTtt cmcmttcmTTcmQpspspspspspspsps346
