化工原理上册复习题

化工原复习题 一、填空题：

1. 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820 kg/m3，粘度μ=3厘泊的某液体，在内径为d=100mm，以流速2m/s在管中流动时，其雷诺准数等于__________，其流动类型为_____.

2. 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为104Pa，则该体系的绝对压强为_________mmHg，真空度为_______mmHg.

3. 圆管中有常温下的水流动，管内径d=100mm，测得其中的质量流量为15.7kg/s，其体积流量为_________.平均流速为______。 4. 当20℃的水(ρ=998.2kg/m3，μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时，若流速为2.0m/s时，其雷诺准数Re为______，直管摩擦阻力系数λ为_____.

7. 理想流体是指＿＿＿___＿＿＿；而实际流体是指_＿＿＿。 8. 牛顿粘性定律表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿，其粘性系数 (粘度) 的物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 9. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。

10.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 ___________。

11. 套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于______，润湿周边等于____，当量直径等于______。 12. 流体的粘度指______________________________________。粘度

值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度________；对于气体，温度升高，粘度________。

13. 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的____倍。

14.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的 1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 15. 当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。

16. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_____倍。

17. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______，变_____；后者是恒_________，变_________。

18. 液体的粘度随温度升高而________，气体的粘度随温度的升高而_______。（填增大，减少，不变）

19. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将__________，摩擦系数____________，管道总阻力损失____________。

20. 流体在一段园形水平直管中流动，测得平均流速0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，问管中心处点速度为______ m/s ，若流速增加为1 m/s ，则压强降为______ Pa 。

21. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是__________________.

23.苯（密度为880kg/m3，粘度为0.65厘泊）流经内径20㎜的圆形直管时，其平均流速为0.06 m/s，其雷诺准数为______，流动形态为__________，摩擦系数为___________。

24. 静止液体中两处压力相等的条件是_______________。 25. 离心泵的主要参数有:______，______，______，________. 26. 离心泵的特性曲线有:__________，________，________. 27. 调节泵流量的方法有：____________，____________，_______. 28. 泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿__________________________________________。

29. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。 30. 离心泵的工作点是＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿曲线的交点。 31. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿___＿＿现象。

32. 离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是 ＿ 时的流量和扬程。 33.离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。这种现象称为__________现象。

34. 离心泵采用并联操作的目的是_____，串联操作的目的是______。 35.离心泵在启动时应先将出口阀_____，目的是________________。往复泵在启动时，其出口阀必须___________.

36.降尘宝做成多层的目的是_____________________ 。

37.某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 ㎜，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m2。

38. 板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。

39. 转鼓真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段。 40. 离心分离因数是指_______________________________。

为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。答案* 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速 直径适当

42.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失，若容器外表温度为500℃， 而环境温度为20℃， 采用某隔热材料，其厚度为240㎜， λ=0.57w/(m.K)，此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)

43.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失，若容器外表温度为150℃， 而环境温度为20℃，要求每平方米热损失不大于500w， 采用某隔热材料，其导热系数λ=1.05w/(m.K)，则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁)

42. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为_________________.当管内水的流速为0.5m/s， 计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw/(m2.K).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速，当流速为1.0 m/s时，此时传热系数 α=________________. 43.某并流操作的间壁式换热器中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△

t=_________.

44.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传热系数K接近______流体的对流给热系数. 45. 强化传热的方法之一是提高K值. 而要提高K值，则应提高对流传热系数___________.

46.平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1，α2以及间壁导热系数λ的关系为________________.当平壁厚4㎜，导热系数为45w/ (m.K)时，两侧给热系数分别为8000 w/ (m2.K) 和800 w/ (m2.K)时，总传热系数K=_____________________.

47.间壁传热的总传热速率方程为_______.某换热过程中，要求 q=30 kw， K=555 w/ (m2.K)，△tm=25K，则传热面积为______.

48.由多层等厚平壁构成的导热壁面中， 所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 ________，其两侧的温度差愈______。 49.（平壁稳定传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化如图所示，试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序____________，以及每层热阻的大小顺序________________。

49题图

50. 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1>b2>b3；导热系数λ1<λ2<λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3；各层导热速率Q1___Q2___Q3。

51. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_____________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。 52. 在确定列管换热器冷热流体的流径时， 一般来说，蒸汽走管

⑶真空表的读数多少kgf/cm2?

解： ⑴如图取截面0-0（贮槽液面）， 1-1（真空表）， 2-2（压力表）， 3-3（高位槽）， 在截面2-2和3-3间列柏努利方程，以2-2为基准面(目的求H3)

22p3u3u2 H2g???H3g????hf2?3

?2?2p2∵1at?9.81?104N/m2?1kgf/cm2

u?QA?36/36000.785?0.0762?2.21m/s

2.5?9.81?1042.212则：??9.81H3?4.9

10002?H3?242.74?24.74m 9.81∴ H?H3?5?29.74m

⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)

22u0p3u3 H0g???We?Hg????hf0?3

?2?2p0则: We?Hg??hf0?3?29.74?9.81?(1.96?4.9)?298.62J/kg

Ne?Ws?We??VsWe?36?1000?298.62?2986.2W 3600N?Ne/??2986.2/0.70?4267W?4.27kW

⑶ 在0－0和1－1间列伯努利方程以0－0为基准面

22u0p1u1 H0g???H1g????hf0?1

?2?2p0

pa?p1?2.212?4.8?9.81??1.96?51.49[J/kg]

251.49?10009.81?104?0.525[kgf/cm2]

∴ pa?p1?4. 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807×104N/m2，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为15m，在某送液量下，泵对水作的功为317.7 J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm水的密度为1000 kg/m3。求输水量为多少m3/h？

***答案***

22u1p2u2 z1g???We?z2g????hf1?2

?2?2p1已知数据：z1?0；p（表）?0；u1?0；We?317.7J/kg；z2?15m；p2?9.81?104N/m2(表) 12u2简化上式：We?z2g????hf1?2

?2p2 又 ?hf1?22lu22 ???9.9u2d229.81?104u222∴ 317.7?9.81?15???9.9u2?10.4u2?72.45

10002∴ u2?2.64m/s

Vh?0.785d2u?3600?0.785?0.12?2.64?3600?74.64m3/h

5. 某化工厂用泵将地面上储池中密度为1100 kg/m3的碱液送至吸收塔顶经喷咀喷出，输液管与喷咀连接处的压强为0.22at（表压）。泵的吸入管为Φ108×4mm的钢管，管内流速为0.5m/s；压出管径为φ56×3mm的钢管。储槽中碱液深度为1.2m，池底至塔顶喷咀处的垂直距离为19m，取λ=0.02，设吸入管路的阻力损失忽略不计，而压出管路直管总长为22m，各种局部阻力的当量长度之和∑Le=103m，求此泵的有效功率为多少kw？

解：定储槽液面为1-1，输液管与喷咀连接处为2-2，地面为基准面，列机械能衡算式：

22u1p2u2 z1g???We?z2g????hf1?2

?2?2p12?d进?0.1???∵ u2?u????2m/s ?d??0.5??0.05???出?2?hf1?2

2（l?le)u222?10322?????0.02??100J/kg

d20.052∴

2u2We?(z2?z1)g????hf1?2?2p2?(19?1.2)?9.81?21.58?102??100?296.2J/kg1100232

Ne?Ws?We??VsWe?0.785?0.12?0.5?1100?296.2?1.28kW

6. 欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。水的密度可取1000 kg/m3。

***答案***

如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列伯努利方程得： H??Z??Hf∴ N?1?2?18?1?3?22m

QH?(30/3600)?22?1000??3kW 102?102?0.6u2[Hg]允?Hs允??Hf吸?6?1?5m?2m

2g ∵Hg 实＜Hg 允 ∴安装高度合适。

7. 现需用一台离心泵将293K的河水44m3/h送至敞口的贮水池内。已知管路特性曲线方程

He?30?14000Qe2(式中He的单位是m，Qe的单位是m3/s)。

（1）管路要求泵的升扬高度为多少？（说明原因）（2）今仓库有四种规格的离心泵（见下表），问能否从中选一台? 型号 3B-33A 40B-35A 3B-33 3B-57A Q L/s 12.5 25 12.5 13.9 H m 22.5 34.6 32.6 37.5 Hs m 5.0 5.8 5.0 6.4

（3）若吸入管路的阻力损失和动压头之和为1m，试确定所选泵的安装高度，并用图表示出来（当地大气压为10mH2O）

***答案***

（1）升扬高度ΔZ

?p∵ K??Z??30,而ΔP=0（河面、贮水池面均与大气相通）故 ΔZ=K=30m，即升扬高度为30m

?g（2）选泵

已知：Qe?44m3/h?44?1000/3600?12.2L/s

又 He?30?14000Qe2?30?14000?(44/3600)2?32.1m 查题表得，3B33型离心泵合适，其Q=12.5L/s，H=32.6m，Hs=5m （3）定安装高度H安

u2??∵ [Hg]允?Hs允?Hf吸

2g因输送的为常压下20℃的水，故Hs'=Hs=5m

2u1又∵ ?Hf0?1?1m

2g ∴ [Hg]允?5?1?4m H安=Hg－1=4－1=3m 即安装高度不超过3m

8. 用内径100mm的钢管从江中将293K的水送入蓄水池内，水由池底进入，池中水面高出江面30m，管路的长度（包括局部阻力的当量长度在内）为60m，水在管内的流速为1.5m/s。今仓库存有下列四种规格的离心泵，问可否从中选用一台？已知管路的摩擦系数λ=0.02，若当地大气压为10mH2O，吸入管路的总压头损失和动压头之和为1m，试计算此泵的安装高度。 附：仓库现有四台泵的性能 泵 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 流 量 m3/h 61.2 57.6 54 43.2 扬 程 m 4.2 38 35 32 允许吸上真空度m 6.2 6.5 5 6 解

（1）选泵

Qe??4d2u?0.785?0.12?1.5?3600?42.4m3/h

?p?u2lu2 He??Z???Hf?30???g2gd2g601.52 ?30?0.02???31.4m

0.12?9.81由Qe=42.4m3/h；He=31.4m查性能表，选IV号泵合适， 其Q=43.2m3/h； H=32m （2）求泵安装高度H安

u2[Hg]?Hs???Hf吸，H安?Hg?(0.5?1)m

2g∵ Hs'=Hs=6m(t=20℃，10mH2O送水） 已知：

u22g?Hf吸?1m

∴H安?Hg?(0.5?1)m?6?1?(0.5?1)?4.5?4m 即安装高度不高于4.5m。

9. 用一降尘室来净制含有煤粉的空气，煤粉粒子的最小直径为10mm，密度为1400 kg/m3，气体温度为25℃，在此温度下的粘度为0.018(mN.s)/m2，密度为1.2 kg/m3，含尘气体接近常压，处理量为2m3/s。气体进入降尘室内保持流速为0.2m/s。若降尘室的宽为2.5m，长为5m，试估算降尘室的总高度，层数及每层的高度？

***答案*** 解：（1）求ut 设为层流沉降，则

2d210?10-6）（1400-1.2）?9.81p(?s??)g（-3ut???4.24?10m/s

-318?18?0.018?10 验算: Rep?dput???10?10?6?4.24?10?3?1.20.018?10?3?2.83?10?3?1 假设正确，结果有效。

（2）求每层高度H

L4.24?10?3?5 H≤ut??0.106m

u0.2（3）求层数

V n?总?V单25?2.5?4.24?10-3?38层

（4）求总高H总 H总=nH=38×0.106=4m

10. 用一板框压滤机在147.1kN/m2（表压）下恒压过滤某悬浮液，要求在1.5小时内获得4m3的滤液，若过滤介质阻力忽略，滤渣为不可压缩，并测得过滤常数K=1.6×10-5m2/s，问：（1）需要过滤面积多少m2?（2）若选用滤框尺寸：长×宽×厚=635×635×25mm，需滤框多少块？（3）过滤完毕，用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤30分钟，洗水的消耗量为多少m3?（4）若把压力加倍，其它情况不变过滤1.5小时，可得滤液多少m3?

解：（1）求过滤面积 V2422∵ V?KA??A? ??13.6mK?1.6?10?5?1.5?360022（2）求框数

13.6/0.635×0.635×2=17块 （3）求洗水量

KA2V4?dV? ????0.33m3/h ??8V8?8?1.5?d??W ∴VW???dV?3??W?0.33?30/60?0.17m ?d??W（4）求滤液量

V22V12??p2?2 ?p1V2?2V1?42?5.66m3

*在202.7kPa(2atm)操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1m 滤液得滤饼0.05m,操作条件下过滤常数??3.3?10m/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：

（1）若要求每周期获0.6m的滤饼，需多大过滤面积？

333?52

（2）若选用板框长?宽的规格为1m?1m，则框数及框厚分别为多少？

（3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h，则为使上述板框过 滤机的生产能力达到最大时，其操作压力提高至多少？ 解：（1）V?0.6?12m3 Ve?0 0.052 所以 V?KA2?

A=

VK?=

123.3?10?5?1.5?3600=28.43m

2 (2)A=n?2?1?1

所以 n?A28.43?=14.2 取15个 22 VS?n?1?1?? 所以 ??VS0.6==0.04m n15 应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在n该热个框面积的基础上再乘以2。

(3)分析：所谓最佳操作周期是指当过滤时间加洗涤时间等于辅助时间时，达到一定产量时所需总时数最少，亦即生产能力最大，对于此题，实际就是要求出在滤液量不变的情况下，过滤时间由1.5h减为1h，操作压差应增至多少.。计算如下：

由 V2?V1得

K2A2?2?K1A2?1

由题知 S?0, 故 所以 ?p2=(K??p

?11.5?202.7?304kPa )?p1=1?2

11. 工厂购买了一台板框压滤机，规格为500×500×25mm。过滤条件：每次恒压过滤2h得滤液2m3，滤渣厚25mm，已知实验室事前在上述相同条件下进行实验，测得过滤常数K=1.43×10-3m2/min，q=1.5×10-3m3/m2，问：（1）过滤机应由多少个滤框组成？（2）过滤完毕后，再用0.1m3的水洗涤，设洗涤压差与过滤压差相同，洗水粘度与滤液粘度相同，则需洗涤时间为多少小时？（3）如果每次装卸等的辅助时间为30min，则此机24小时得滤液多少m3?

解： （1）求框数

由恒压过滤方程：q2?2qqe?K?可得： (q?qe)?K??qe?q?即：q?1.43?10?3222K??qe?qe

?2?60?(1.5?10?3)2?1.5?10?3?0.0413m3/m2

A?V/q?2/0.413?4.84m2

∴ 框数n?A/Ai?4.84/(0.52?2)?9.68?10个 （2）求τ

W

KA21.43?10?3?4.842?dV??33 ???2.09?10m/min ???3?d??W8(V?Ve)8?(2?1.5?10?4.84)?W?（3）求V

VW0.1??47.84min?0.8h

?dVd??W2.09?10?3?总????W??D?2?0.8?0.5?3.3h

V?2?24?14.5m3 3.3

12. 某平壁炉的炉壁由耐火砖，绝热砖和普通砖组成，它们的导热系数分别为1.163，0.233和0.582[w/m.K]，为使炉内壁温度保持1000℃， 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下，若普通砖厚度取为10cm，炉外壁温度为83℃，求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t3为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）

解： 设耐火砖厚度δ1， 绝热砖厚度δ2 跨过耐火砖的热通量为:

t?t?(t?t)1.163?(1000?800) q?12??1?112??0.25m

?1/?1q930 跨过三层砖的热通量为:

q?

?1?2?3???1?2?3t1?t4

?t?t???0.1??1000?830.25??2??2?12?1?3??0.233?????0.14m??1?3?1,1630.582??930?q绝热砖和普通砖交界面温度：

t3?t4?q??30.1?83?930??243℃ ?30.582

13. 某平壁炉的炉壁由耐火砖、绝热砖和钢板组成， 如图所示。 其导热系数λ和厚度ｂ数据如下：

耐火砖：λ1＝1.05w/(m.K)， δ1＝200mm； 绝热砖：λ2＝0.151 w/(m.K)，δ2＝100mm； 钢 板：λ3＝45 w/(m.K)， δ3＝6mm。

耐火砖内侧温度t1＝1150℃， 钢板的外侧温度t4＝30℃。 试求：（1）单位面积的热损失q；（2）绝热砖和钢板的界面温度t3。假设各层间接触良好

解：（1）q??1?2?3???1?2?3t1?t4?1150-30?1313w/m2

0.20.10.006??1.050.15145?0.006 （2）t3?t4?q?3?30?1313??30.2℃

?345

14. 一单壳程单管程列管换热器， 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束，管程走某有机溶液，流速为

0.5m/s，流量为15T/h，比热为1.76kJ/kg.K，密度为858 kg/m3，温度由20℃加热至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700(w/m2.K)和10000(w/m2.K)。钢导热系数为45(w/m.K)，? 求: (1)总传热系数; (2)管子根数及管长

解： Q?qm2cp2?t?15?103?1.76?103?(50?20)/3600?2.20?105w ?tm?t2?t150?20??94.2℃

T?t1130?20lnlnT?t2130?50?1 基于内管外表面的传热系数:

0.00252525??1 K??????100004522.520?700?? V?n??513w/(m2?K) 4?15?103?4du?n?24V?du2?4qm2?du?2?3600??0.02?858?0.52?31根

Q2.2?105 A0???4.55m2

K?tm513?94.2 Ao?n?dol?l?A04.55??1.87m， 取2m n?d031??0.025

15. 用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为 10℃的水将机油由200℃ 冷却至100℃ ，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ/(kg.K)和2.0 kJ/(kg.K)；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000(w/m2.K)和250(w/m2.K)，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。(1)计算说明该换热器是否合用? (2)夏天当水的初温达到30℃，而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用?(假设传热系数不变)

解：(1) Q?qm1cp1(T1?T2)?1200?2.0?(200?100)?240000kJ/h

Q?qm2cp2(t2?t1)?qm1cp1(T1?T2)

?t2?t1?Q240000?10??67.4℃

qm2cp21000?4.18 ?tm?(T1?t2)?(T2?t1)(200?67.4)?(100?10)??110℃

T?t2200?67.4lnlnT?t1100?10?1?1d1???? K1?????1d2?2?25?1?????25020?2000???1?216.2w/(m2?K)

Q2.4?108 A1???2.8m2 <3m2 故适用

K?tm216.2?110?3600 (2) t1=30℃时 ?t2?t1?Q240000?30??87.4℃

qm2cp21000?4.18 ?tm?(T1?t2)?(T2?t1)(200?87.4)?(100?30)??89.6℃

T?t2200?87.4lnlnT?t1100?30Q2.4?108 A1???3.45m2 >3m2 不适用

K?tm216.2?89.6?3600

15. 某化工厂生产中，需用120℃的饱和水蒸汽将流量为6000(标)m3/h的常压空气从20℃加热到90℃。

现工厂仓库有一台换热器，其主要尺寸如下：钢管直径φ38×3mm，管数127根，管长3m。如果利用此换热器，使空气在管内流动，蒸汽在管外冷凝，测得K0=64w/(m2.K)，问此换热器的传热面积是否够用？（空气的平均比热为1.005kJ/(kg.K）标准状况下空气ρ=1.29kg/m3)

解：A0?n?d0l???0.038?3?127?45.48m

Q?qm1cp1(T1?T2)?6000?1.29?1.005?103?(90?20)/3600?1.513?105w ?t2?t1?2Q240000?10??67.4℃

qm2cp21000?4.18 ?tm?(T1?t2)?(T2?t1)(120?20)?(120?90)??58.14℃

T?t2120?20lnlnT?t1120?90 A0计Q1.513?105???40.66m2< A0 ∴够用 K0?tm64?58.1416、用一传热面积为2.8m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为 20℃的水将机油由205℃ 冷却至1115℃ ，水走管内，油走管间呈逆流流动。已知水和机油的质量流量分别为960kg/h和1080kg/h，其比热分别为4.17kJ/(kg.K)和1.96 kJ/(kg.K)；水侧和油侧的对流传热系数分别为2.32(kw/m2.K)和286(w/m2.K)，忽略管壁和热损失。(1)管壁清洁时水入口处壁温TW?(2)计算说明该换热器是否合用? (3)

2

夏天当水的初温达到35℃，该换热器是否合用?(假设传热系数不变)(4)若外壁污垢热阻R2=0.003 (m·K) / w，

此时换热器是否适用？如何解决？（假设流体进出口温度不变）

解：(1) 由题意，管壁清洁且忽略污垢热阻时，则有：Tw = tw 由牛顿冷却定律可得壁温计算式：

T?Tw?2 逆流换热，因此水入口处对应机油的出口，故水入口的壁温为 ?Tw?t?1T2?Tw?2115?Tw2320????Tw?30.4℃

Tw?t1?1Tw?20286（2）根据热衡算可得;

Q?qm1cp1(T1?T2)?1080?1.96?(205?115)/3600?52.9kW

Q?qm2cp2(t2?t1)?qm1cp1(T1?T2)

冷却水出口温度: ?t2?t1?Q52.9?3600?20??67.6℃

qm2cp2960?4.17 ?tm?(T1?t2)?(T2?t1)(205?67.6)?(115?20)??115℃

T?t2205?67.6lnlnT?t1115?20?1?1d1??? K1?????d?22??125?1?????28620?2320???1?248W/(m2?K)

Q5.29?104 A1???1.86m2 <2.8m2 故适用

K?tm248?115??30℃时 (3) t1??t1?? ?t2Q52.9?35??82.6℃

qm2cp2960?4.17/3600?? ?tm?)?(T2?t1?)(205?82.6)?(100?35)(T1?t2??99.7℃

?T?t2205?82.6lnln?T?t1100?35Q5.29?104?? A1??2.14m2 <2.8m2 适用

?K?tm248?99.7 (4)管外壁有污垢热阻时：

?1d1??????R? K12??d2?2??1??125??1???0.003??20?2320??286?1?142W/(m2?K)

而流体进出口温度不变，则Δtm不变，所需换热面积为：

Q5.29?104??? A??3.24m2>2.8m2 1K??tm142?115故该换热器不适用，可采用清洁换热器、增加流体流量或串（并）联一个换热器等方法。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uz26.html