流体流动和输送
1、液体高度：, 器底所受的力：
压强：
指示液为CCl4,其读数：
2、人孔面积：压力：
槽壁面积：
槽壁所受压力：
3、 4、
6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：
绝压：
空气的平均分子量：当时温度：
空气密度：∴质量流量：
7**、对容器A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：
液体降至0.5m处所需时间：
剩余部分为非稳定流动，所需时间：
对于容
B
由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，
在操作条件下，甲烷的密度：
水柱压差计读数：
9、
10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，
(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2%
(2)读数为20mmHg时，，即误差＝4.9%
(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、
体积流量：质量流量：
导管中苯的流速：
12、忽略阻力，
，，，
将数据代入，得
体积流量：
13、，，, , ∴
＝，空气流量：
质量流量：
，
∵，，，
解得，，体积流量：
14、当量直径：
流速：
湍流
15、
相对粗糙度：，查图得
16、
，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0
，
17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间，
设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0
，查图得λ＝0.0235，
苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S
（若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）
校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
，
,
10=1.2764×10-6/d5
d5=1.2764×10-7，∴d=42mm
19、（1）、
（2）、
（3）、
20、（1）、，增加3倍（2）、
（3）、，增加1倍21、（1）、, ,
,
,
∴
（2）、，，
，，
22、，
查图，λ＝0.034,
∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略
有效功率：
轴功率：
23、
,
H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）
∴理论功率：
轴功率：
24、
，∴主管中水的流量：
支管中流量：
25、支路管道
26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：
空气在导管中流速：
, , 查图λ＝0.026
输送功率：
效率：
27、（1）、更换后，输出量为：扬程：
（2）、两台并联
两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m的扬程下，而不是25m。实际并联两台的输出水量总小于20m3/h。两台串联的水泵扬程最多为12.5m，但是在流量为10m3/h 时，实际串联两台的扬程总小于12.5m。
28、30℃时水的蒸汽压：当地大气压：
允许安装高度：
现安装在水源上3m处，不能正常运转。
29、允许安装高度＝允许吸上高度－当地大气压低于标准大气压折算的压头－水蒸气压高于20℃水蒸气压折算的压头－阻力－动压头50℃水蒸气压：12.23kPa，20℃为2.33kPa
蒸汽压之差＝12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O
大气压之差＝101.3－100=1.3kPa=0.13mH2O
(1)、当流量为20m3/h时
，
允许安装高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m
(2)、流量为30m3/h
，
允许安装高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m
30、流动型态由Re决定，要使流动型态相似，则两种情况下Re应相等。设1为设备条件，2为模型条件
，
31、（1）、
（2）、，
（3）、
传 热
1、a 、散热速率：2
9606
.024.09.024.060700m W t A =+-=?=Φ∑λδ
交界面温度：
℃44424
.09.0960
700/1
112=-
=Φ-
=δλA
t t
b 、2
3606
.024.009.01.09.024.060700m W t A =++-=?=Φ∑λδ
2、根据，()t t A -'=Φ1α 炉气温度：℃73230960700/1=+=Φ+='αA t t
外界温度：℃
122096060/233=-=Φ-='
αA t t
4、设交界面温度为t
()()3080302
1-=-=
Φδλδλt ∴℃
230305050200
305021=+?=+?=δδt
6、设饱和蒸汽的
K m W
.10000
2=α，304kPa 饱和蒸汽温度＝134℃
∵
221
2412<=r r ，∴
mm r m 5.22221
24=+=
不保温时：
()()m W
r r r t t l m 257024.01510225.045003.0021.01000012013414.32112221121=?+
?+?-??=++-=Φαλδαπ
保温时：()()m
W
r r r r t t l
m m 7
.107024.0151037.015.003.00225.045003.0021.01000012013414.32112222221111121=?+
?+?+?-??=
+++-=
Φ
αλδλδαπ
7、(1)、12
ln 12r r t l λπ?=
Φ， 57.13060ln 3090ln ln ln 1212==???? ?????? ??''=Φ'Φr r r r ，∴Φ=Φ'63.0
（2）、
2
2121ln 12r r r t
l αλπ+?=
Φ
342
.106.01013060ln 15.0109.01013090ln 15.011ln 11ln
122122
212=?+?+
='+
'
+=Φ'Φr r r r r r αλαλ，∴Φ=Φ'746.0
8、(1)、设绝热层外表面温度为t
()()045.0121202025.0045.0ln
15.013002?-=-t l t l ππ，解得t=110℃
（2）、()())045.0(121202045.0045.0ln
10
.01025.0045.0ln 15.013002δπδπ+?-=
++-t l t l 用试探法求得δ＝0.02m=20mm
℃
10417520025300ln
)
175200()25300(=-----=
?m t
11、
()102
33232
2310
5.14)105.1(1201501018002.181.9?=?-????=?=
--μβρt
gl Gr
22
15.0105.1102.2Pr 3
3=???==-λμ
C
7101010210319105.1422Pr ?>?=??=?Gr ，为湍流
∴
K m W Gr d
.23
1
6
.372Pr)(135
.0==λ
α
釜壁温度认为＝蒸汽温度，主要是因为新器壁的导热系数很大，即钢的导热系数大。
13、∵7
910210Pr ?>=?Gr ，属于自然对流中的湍流传热。
3
1Pr)
(135
.0Gr d
λ
α=，其中
2
23μβρt
gl Gr ?=
，小管下标为1，大管为2，则
3
1222312
23212//???? ??=??=l l t gl t gl Gr Gr μβρμ
βρ，1012123
1
1
2===???? ??d d l l Gr Gr ，1//Pr Pr 12==λμλμC C
因为温度和物系相同，λ、d 、C 、μ、ρ、β、Δt 均不变，因小管传热时7
102Pr ?>?Gr ，
则大管7
102Pr ?>>?Gr ，
10Pr Pr 3
1112212=???
?
??=Gr Gr αα，
∵t A ?=Φα，对单位面积而言，
101
2
12==ΦΦαα
∴1210Φ=Φ，即单位面积的热损失不同，比值为10。
14、
2
212111ln 112r r r r t L αλαπ+
+?=
Φ
初始时，令分母＝P1 05335
.00125.0150001
011.00125.0ln 501011.0200011=?++?=
p
积垢后，令分母＝P2
1532
.00125.0150001
011.00125.0ln 501010.0011.0ln 11010.0200011
ln 1ln 1122
21122122111112=?+++?=
+
++=r r r r r r p αλλα
∴%8.341532.005335
.0111
212===ΦΦp p 传热量为原来的34.8%
15、
m
t KA ?=Φ，2
74.103840225.014.3m n dl A =???=?=π
℃45240
50=+=
?m t ，38
1?=ρvA q m
()S
J
t C vA t C q m 644328
6090300012003802.0785.05.03821=-?????=???=?=ΦρK m J
t A K m 2
13334574.10644328=?=?Φ=
冷流体的质量流量：
()S kg
t C q m 7.1020403000644328=-=?Φ=
17、并流：
()()℃
6.114180
220100350ln
1802201003501=-----=
?m t
逆流：
()()℃
6.143100
220180350ln
1002201803502=-----=
?m t
2
211m m t KA t KA ?=?=Φ
25.16
.1146.1431221==??=m m t t A A
19、()74.1228.08.08.0==='v v αα
K m W K 2
5.317137043500050050074.150050074.1==+???= ()()20221-''='-t C q T T C q m
m ρρ，m m
q q 2='
5021202
2-'='-t T ∴，216022
T t '
-='
()()()2080002040001000002.020222-'=-'??=-''t t t C q m
ρ
()()()20
120ln 20120205.31720800022
22
2
-''--'-'-??=?=-'T t T t t KA t m
将
216022
T t '
-='代入，设℃2.492='T ，整理
4.352.296.64ln
4
.3579375.04.35=?
=
方程两边相等，说明假设正确，∴热流体出口温度＝49.2℃。 21、下标1表示热，2表示冷。
)
285310()370420(2211-=-C q C q m m ，∴
5.02
21
1=C q C q m m
增长后：
)285()370420(2
2211-'=-t C q C q m m
2
221
1285)350420(t C q C q m m '=+-，∴K t 3202='
原来的传热温差：
()K
t m 5.972
)285370(3104201=-+-=
?
管长增长后：
()K
t m 5.822
)285350(3204202=-+-=
?
下标1为原来，2为增长后
4.1285
310285
3201212=--=??=ΦΦt C q t C q m m ，
4.11
12
212=??=ΦΦm m t KA t KA ，
655.15
.825
.974.112=?=A A
∵rl A π2=，655.11
2
=l l ，故增长65.5%
(2)、并流时
)
285310()370420(2211-=-C q C q m m ，
5.02
21
1=C q C q m m
增长后：
)
285()350420(22211-=-t C q C q m m ，∴t2=320K
原来：
()()K
t m 5.92310
370285420ln
310370285420=-----=
?
增长后：
()()K
t m 8.69320
350285420ln
320350285420=-----=
?
855.18
.695.924.112=?=A A
∴并流时换热器管长应增加85.5％
22、
m
t KA ?=Φ
J
t C q Q m 100000000)2060(25001000=-?=?=?Φ=τ
K m W
K 2
21217.7401000080010000800=+?=+=
αααα，
一侧恒温，
K t m 7.574080ln 40
80=-=
?
m
m t dl K t KA ?=?=Φτ
m t d K Q
l m 6.87.57048.014.37411800100000000
=???=?=πτ
kg H Q D 3.443.2258100000000
==?=
，()℃饱和蒸汽的汽化热100--?H
∴把10吨20℃的盐水加热到60℃，需饱和蒸汽44.3kg
23、求换热面积：2
8.12022.014.313m dl n A =???==π
热量衡算：油释出热量＝水吸收热量
t
C q T C q m m ?=?11
)15(420036001400
)90(22003600160022-?=-?t T 2267.1115t T -=
()()
1590ln
10515
90ln 1590222
22222----=
-----=
?T t t T T t T t t m
（未完）
24、
t
C q t KA m m ?=?
()2
2
2100018000021802000
2
)
100(201005
400t t t -=-=-+-?
192000
9600)20(200080012.05.0)(2212-=-???=-=?t t t t C vA t C q m ρ
1920009600100018000022-=-t t
解得t2=35.1℃
25、冷凝放热量：kJ
H D Q 440000880000500=?=?=
冷却放热量：
kJ
t Cp q Q m 67900)305.78(2800500=-?=?='
S J Q Q q /1411003600507900
3600=='+=
冷却水用量：
t p C q m '
?'=Φ
S kg
p C q m 68
.1204200141100)1535(=?=-'Φ=
冷却段传热面积A2：
S kJ
9.183600679002==
Φ，
15℃的水吸收q2的热量温度变为t2
℃68.268.1420018900
=?='Φ=
?p C q t m
t2=t1+2.68=15+2.68=17.68℃ Δt1=T2-t2=78.5-17.68=60.82℃ Δt2=T3-t1=30-15=15℃
℃
7.324.182
.451582.60ln
1582.60==-=
?m t
K m W K 2
21218.41110007001000700=+?=+=
αααα
2
224.17
.328.41118900
m t K A m =?=?Φ=
冷凝段传热面积A1:
S kJ /2.1223600440000
1==
Φ
17.68℃的水吸收q1的热量温度变为t3=35℃
℃
7.51335.032
.17355.7868.175.78ln
)355.78()68.175.78(==-----=
?m t
K m W K 2
21218.7771000350010003500=+?=+=
αααα
2
1104.37
.518.777122200
m t K A m =?=?Φ=
m d m 022.022220
24==+=
A=A1+A2=4.44m2