第一章流体流动过程与输送机械习题1.A地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为610 mmHg，设备移至异地B操作时，若要求塔内维持相同的操作压强，真空表读数有何变化？（ A 地平均大气压强为640 mmHg ，B地平均大气压强为760 mmHg）解.A地. P真A P A P绝640-P绝610 P色30mmHgB 地. P真B P B P绝760-30 730mmHg2.在稳态流动系统中，水连续的由粗到细流经一个变径管路，粗管内径是细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的几倍。

解：稳态流动q vi q v2 Aw V2A2也dt 22 4V2 d i2124. 如图所示，一高位水池内径D为1.5 m （有效），池底连© 144mm x 4mm的排水管，管路长330 m、总损失压头为6m求管路出水口的体积流量。

解：取出口管中心线为基准面，取高位水池1-1截面，管路出口处2-2截面。

乙2V1 P1 he Z22V2P2 hh f 2g g22g g6.2 0 0 0 0 V2 0 6 v2 1.98m/s2g3 2 3 3q v v2A2 1.98 —(144 8) 10 30.0287m3/s 103.32m3/h45. 如图所示，有一连续稳态流动管路系统，粗管截面积为细管截面积的5倍，在管路系统中去1、2、3、4、5五个截面（如图所示），1点截面处的平均流速为1 m?s1，表压强为120KPa，泵的压头为8m,输送的液体密度为1000 kg?m 3，试计算：（1）若不考虑管路阻力损失，求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。

（2）若整个管路阻力所产生的压强降为2m液柱，求5点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。

解：以地面为基准面（或以泵中心线为基准面都可以）（1 ）由1-1截面可知2v1p1 1 （120 100）Z1- L 1 1 0.05 22 23.05m2g g 2g72036004 0.3522- 2截面3- 3 截面 Z3 1m，V3A 3 V2A 2 V32 2生 25 也 25 0.051.25m,2g2g总压头 31.05m,空 31.5 1.25 128.8mg2 2Z 46m,也 也 1.25m4-4 截面 2g 2g总压头 31.05m,-P± 31.5 1.25 6 23.8mg2 2v 5 v 2Z 56m,—— ——0.05m5-5 截面 2g 2g31.05m,也 31.5 0.05 6 25mg7.常压下，用泵将敞口容器中的油品以 36 m 3?h 1的流量输送到敞口高位槽中,2gP 2gh f 1 0.05 30 31.05m5v 22V 22g0.05m总压头31.05-229.05m,已29.05 0.05 6 23m总压头2 2乙工匕He Z 2也 2g g2g 20 0 0 He 25h f2gP 2h f25 0.344 28.3 53.64mP e q v H e g/(3600 1000 )36 960 9.81 53.64 3600 1000 0.68.42kw10.某离心泵以20 C 的水进行性能测试，测得体积流量为720 m 3 ?h 1，泵出口压力表读数为0.4MPa （表压），泵入口处真空表读数为 210mmHg ，压力表和 真空表之间的垂直距离为 410mm ，吸入管和压出管内径分别为 350mm 和300mm 。

试求此泵产生的压头。

解：R B 0.4MPa 400 KPa (表),210半、P a -210mmHg10027.6 KPa (表)，760v 出2.83m/s3600 — 0.3242.08m/s管出口在高位槽液面下，两槽的液面差为 25 m ，输送管为©76mm x 3mm ，直 管长度为100 m ，各种管件的当量长度为150 m ，摩擦粗力系数 为0.023 , 泵的效率为60 %，求泵的实际功率。

（油品的密度为960 kg?m 3） 解：基准面取低位槽页面72036004 0.352q v369 Gm/OV 2厶■ 5 1 1 / Od 23600 —20.07244l h f(-l e 、v 2 0.023(100 150) 2.62 “ c一)一 d 2gOQO ・0.07 2 9.812 2v 出 v进2g(400 27.6) 1032.832-2.082998.2 9.812 9.81第二章传热习题1用100 C 的水蒸气加热©3mm< 2.5 mm 钢管内的盐溶液，盐溶液的流量为 500 kg .h -1,比定压热容为 2 093.5 J.kg -1.K -1，由 20 C 加热到 50 C, a 盐=930 W . m -2. K -1 ,a 蒸汽=5 815 w.m -2. K -1，钢管的入=46. 52 w m -1*-1.求加热钢管盐溶液在热交换中无相态变化44.26m多少米（以管外表面计算）设忽略热损失，可按平面壁考虑。

11蒸汽盐2 1-------- 768.65w.m .k 1 2.5 10- 1 581846.52930t mt 1 t 2(100-20) -(100-50) lQt 2ln8063.8350C 500qm,a C p,a t2t 136002093.5(50 20) 8722.92w1KA t m A K t m2 •采用传热面积为38-48 m 32的换热器进行溶剂苯和某水溶液间的逆流换热，苯2 lr 2 3.1410 3l l 1.49m2768.65 63.83 ““的流量为3 600kg.h -1 ,比定压热容为1.88 kJ .Kg -1 .K -1，由80 C 冷却到50 C, 水溶液由20 C 加热到30 C,忽略热损失，求总传热系数 K 。

解:3.有一厚度为480 mm 的普通砖墙，高温侧为200 C,在此温度下的导热系数 为0.614 W.m -1 .K -1 ;低温侧为30 C,在此温度时的导热系数为0.52 W .m -1 . K -1 试求单位时间通过单位传热面积(l m 2)的热量为多少。

解：1 220.614 0.521 | 10.567W m k2—A(t 1 0.567 t 2)1 (200 30) 200.8W0.484 .为减少热损失，设备外壁包一层厚度为 200 mm 均匀保温材料，导热系数 为0.163W.m -1 . K -1，保温材料外缘温度为30 C,为测量设备壁面温度，将温 度计从外面插入保温层50 mm ，测得其温度为75 C,试计算设备外壁温度和 单位时间每平方米保温层向外散失的热量q m,a C p,a (T 1T 2)融倔(80 50) 56・4kw逆流：t 1=80-30=50, t mt 112 50-30 ln 」t 2ln50 30t 2=50-20=30 39.125忽略热损失:56.4 1034.48 39.152321.55W/m 2 K解:t 1 t 3t2 t 31 ( 1A)2 ( 2 A )t , t 3 t 2 t 3 t , -30 75-300.20.055.有©=60 mm x 3mm 的常压蒸气管（钢管），其导热系数为50 W.m -1 . K -1, 外包40 mm 厚的石绵泥，其导热系数为0.12W.m -1 .K -1。

蒸气管内壁为110 C,50 0.1790.12 0.2966. 在© 100 mm K 5 mm 的钢管中有134 C 的饱和水蒸气流动，若管外包有 30 mm厚玻璃棉，其导热系数为0.05W . m -1. K -1,,当外界气温为15 C 时，若空气对保温层的给热系数为8W.m -1 . K -1 ,忽略钢管内饱和水蒸气对钢管的给热 系数和钢管壁很小的热阻，试求保温层外壁温度。

解：稳态传热，保温层内的导热速率 =保温层与空气的对流给热速率r 1 50mm,r 2 80mm, r m,t 1210石棉泥外壁为20 C 。

试求每秒钟每米管路散失的热量。

解:r「2 「1r m1◎28.5mm, A m122 冷1 0.179mr m2ln r3r 2四 3047.21mm, A m2 0.296m * 2In 70 30ti( i A i )110 20 0.003 0.04 79.89kwAt t 空一A m 仃t), A 2 r2l ,A m 2 r m l0.058 2 0.08(t 15) 2 0.065(134 t)0.03t 32.237. 反应釜的釜壁为钢板，厚5 mm（入=50W.m -1. K-1），黏附在内壁的污垢厚0.5mm （入=50W.m -1. K-1）。

反应釜附有夹套，用饱和水蒸气加热。

釜体钢板外表面（与蒸汽接触）为150 C,内壁面130 C。

试求单位时间每平方米面积所传导的热量。

并与没有污垢层和釜体为不锈钢（有污垢）、铜（有污垢）的情况进行比较（设壁面温度不变）。

（其中不锈钢=14W.m -1. K-1;铜=400W.m -1. K-1）解：t 150 130 4飞3 1.8 10 wi ( i A i) 5 10 0.5 1050 0.5无污垢：t 150 130 cc “5寸 2.0 105wi ( i A i) 5 1050不锈钢有污垢:t 150 130 ’，加3 3 1.4 10 wi ( i A i) 5 10 0.5 1014 0.5铜有污垢：t 150 130 43 3 1.975 10 wi ( i A i) 5 10 0.5 10400 0.58. 用134.2 C的饱和水蒸气加热© 48 mm x 3mm钢管内的某溶剂，由20 C加热到75 C,溶剂的体积流量为 6m 3.h -1,，密度为1080kg.m -3，比定压热容为 2.9kJ . Kg -1 . K -1，求单位时间（每秒钟）消耗的蒸汽的量。

Q q a,m C p,a (t 2 t 1) q b,m6 1080 2.9(75 20) 2165.24 q bm3600解得 q b ,m 0.133kg /s9 •在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由 25 C 预热到180 C ；而高温流体经过换热，由300 C 降至200 C 。

试计算采用 逆流操作与并流操作时的平均温度差，并进行比较2010.列管式换热器由若千根长3m 、外径25 mm 的钢管组成。

要求将流量为1.25 kg . s -1流体从350 C 冷却到300 C 。

290 C 的B 流体在管内与A 流体作逆流 流动。