化工原理复习总结重点中学教育高考中学教育高考.pdf

学习必备 欢迎下载 化工原理 绪论 P7 1,2 1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为 SI单位。（1）水的黏度 =0.00856 g/(cm s)（2）密度 =138.6 kgf s2/m4（3）某物质的比热容 CP=0.24 BTU/(lb)（4）传质系数 KG=34.2 kmol/(m2 h atm)（5）表面张力 =74 dyn/cm （6）导热系数=1 kcal/(m h)解：本题为物理量的单位换算。（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g，1 m=100 cm 则 sPa1056.8smkg1056.81m100cm1000g1kgscmg00856.044（2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N，1 N=1 kg m/s2 则 3242mkg13501Nsm1kg1kgfN81.9mskgf6.138（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ，l b=0.4536 kg 则 CkgkJ005.1C95F10.4536kg1lb1BTUkJ055.1FlbBTU24.0pc（4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s，1 atm=101.33 kPa 则 kPasmkmol10378.9101.33kPa1atm3600sh1atmhmkmol2.34252GK（5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=110 5 N 1 m=100 cm 则 mN104.71m100cm1dynN101cmdyn7425 oo51 FC9学习必备 欢迎下载（6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868103 J，1 h=3600 s 则 CmW163.1CsmJ163.13600s1h1kcalJ104.1868Chmkcall132 2 乱堆 25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即 LL310CB4E3048.001.121078.29.3ZDGAH 式中 HE等板高度，ft；G气相质量速度，lb/(ft2 h)；D塔径，ft；Z0每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft；相对挥发度，量纲为一；L液相黏度，cP；L液相密度，lb/ft3 A、B、C为常数，对 25 mm 的拉西环，其数值分别为 0.57、-0.1及 1.24。试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为 SI单位。解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换算过程如下：（1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为 m3049.0ft1 smkg10356.1hftlb1232 （见 1）量纲为一，不必换算 sPa101cp13 13lbft=133lb1kg3.2803ftft2.2046lb1m =16.01 kg/m2 (2)将原符号加上“”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下面以 HE为例：mftEEHH 则 同理 GGG5.73710356.13 DD 2 8 0 3.3 3LL101 LLL0 6 2 4 6.001.16 EEEE2803.3mft2803.3ftmftmHHHH002803.3ZZ容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载(3)将以上关系式代原经验公式，得 LL3101.24-0.14E0624.010002803.33048.02803.301.125.7371078.257.09.32803.3ZDGH 整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即 LL3101.240.1-4E4.39205.010084.1ZDGAH 第一章 流体流动 P72-75 作业 3,4,12,20 练习 1,2【练习】1某气柜的容积为 6 000 m3，若气柜内的表压力为 5.5 kPa，温度为 40。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大气压力为 101.3 kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。解：气柜满载时各气体的总摩尔数mol4.246245mol313314.860000.10005.53.101tRTpVn 各组分的质量：kg197kg24.246245%40%4022HtHMnm kg97.1378kg284.246245%20%2022NtNMnm kg36.2206kg284.246245%32%32COtCOMnm kg44.758kg444.246245%7%722COtCOMnm kg4.39kg164.246245%1%144CHtCHMnm 2若将密度为 830 kg/m3的油与密度为 710 kg/m3的油各 60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。解：kg120kg606021tmmm 331221121tm157.0m7106083060mmVVV 33ttmmkg33.764mkg157.0120Vm【作业】流体静力学 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 3已知甲地区的平均大气压力为 85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为 101.33 kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为 20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度=kPa3.65Pa1020103.8533 （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=kPa03.36Pa103.651033.10133 4某储油罐中盛有密度为 960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底 9.5 m，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm，孔盖用 14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为 39.5106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为 101.3103 Pa）？解：由流体静力学方程，距罐底 1000 mm 处的流体压力为 （绝压）Pa10813.1Pa)0.15.9(81.9960103.10133ghpp 作用在孔盖上的总力为 N10627.3N76.04103.10110813.1)(4233a）（AppF 每个螺钉所受力为 N10093.6N014.04105.39321F 因此 （个）695.5N10093.610627.3341 FFn 1220 的水以 2.5 m/s 的平均流速流经38 mm2.5 mm 的水平管，此管以锥形管与另一53 mm3 mm 的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧 A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经 A、B两截面间的能量损失为 1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以 mm 计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。解：在 A、B两截面之间列机械能衡算方程 22121b12b2f1122ppgzugzuh 式中 z1=z2=0，sm0.3b1u sm232.1sm2003.0053.020025.0038.05.222221b121b1b2dduAAuu hf=1.5 J/kg 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 kgJ866.0kgJ5.125.2232.1222f2b12b2b221huuupp 故 mm3.88m0883.0m81.9866.021gpp 流体输送管路的计算 20如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为 100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端 15 m 处安有以水银为指示液的 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度为 20 m。（1）当闸阀关闭时，测得 R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得 R=400 mm、h=1400 mm。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。问每小时从管中流出多少水（m3）？（2）当闸阀全开时，U 管压差计测压处的压力为多少 Pa（表压）。（闸阀全开时 Le/d15，摩擦系数仍可取 0.025。）解：（1）闸阀部分开启时水的流量 在贮槽水面 1-1，与测压点处截面 2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面 2-2，的中心作基准水平面，得 22b1b21212f 1222uuppgzgzh，（a）式中 p1=0(表)（表）Pa39630Pa4.181.910004.081.913600OHHg22gRgRp ub2=0，z2=0 z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 2H O1Hg()g zhgR （b）式中 h=1.5 m,R=0.6 m 将已知数据代入式（b）得 m66.6m5.110006.0136001z 2222bbf,1-2cbb15()2.13(0.0250.5)2.1320.12uuLhuud 将以上各值代入式（a），即 9.816.66=2b2u+100039630+2.13 ub2 解得 sm13.3bu 水的流量为 hm45.88hm13.31.0785.0360043600332b2sudV 习题 20 附图 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 （2）闸阀全开时测压点处的压力在截面 1-1，与管路出口内侧截面 3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得 22b1b33113f 1322uuppgzgzh，（c）式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3 2ebf,1 3c()2LLuhd=22bb350.025(15)0.54.810.12uu 将以上数据代入式（c），即 9.816.66=2b2u+4.81 ub2 解得 sm51.3bu 再在截面 1-1，与 2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得 22b1b21212f 1222uuppgzgzh，（d）式中 z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力）kgJ26.2kgJ251.35.01.05.1025.022f,1h 将以上数值代入上式，则 2.261000251.366.681.922p 解得 p2=3.30104 Pa（表压）第二章 流体输送机械 P123-124 作业 2,4,7,10(新书）2,4,8,11（旧）练习 1,3,5,9（新）1,3,6,10（旧）【练习】1用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前 A、C两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为 39 m3/h，此时泵的压头为 38 m。已知输油管内径为 100 mm，摩擦系数为 0.02；油品密度为 810 kg/m3。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。习题 1 附图 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 解：（1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作 1-1与 2-2截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 由于启动离心泵之前 pA=pC,于是gpZK=0 则 又m )39/(382Bh2/m5=2.5102 h2/m5 则 （qe的单位为 m3/h）（2）输油管线总长度 m/s=1.38 m/s 于是 m=1960 m 3对于习题 2 的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。（1）改送密度为 1220 kg/m3的果汁（其他性质与水相近）；（2）泵的转速降至 2610 r/min。解：由习题 2 求得：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW（1）改送果汁改送果汁后，q，H不变，P随 加大而增加，即 (2)降低泵的转速根据比例定律，降低转速后有关参数为 hm85.51hm2900261061.5733q m52.23m2900261004.292H 4.884kWkW290026107.63P 6用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为 32.5 kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。已知：吸入管路压头损失为 1.46 m，泵的必需气蚀余量为 2.3 m，该泵安装在塔内液面下3.0 m 处。试核算该泵能否正常操作。2eeHKBq 2eeHBqe38HH22ee2.5 10Hq2e2ll uHdg390.0136004u e2222 9.81 0.1 380.02 1.38gdHllu 12206.7 1.22kW=8.174kW1000PP 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 解：泵的允许安装高度为avgf,0 1ppHNPSHHg 式中 0gppva 则 -4.26mm46.1)5.03.2(gH 泵的允许安装位置应在塔内液面下 4.26m 处，实际安装高度为3.0m，故泵在操作时可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移 1.5 m。10采用一台三效单动往复泵，将敞口贮槽中密度为 1200 kg/m3的粘稠液体送至表压为 1.62103 kPa的高位槽中，两容器中液面维持恒差 8 m，管路系统总压头损失为 4 m。已知泵的活塞直径为 70 mm，冲程为 225 mm，往复次数为 200 min-1，泵的容积效率和总效率分别为 0.96 和 0.91。试求泵的流量、压头和轴功率。解：（1）往复泵的实际流量2vr33 0.960.070.2252004qASn m3/min=0.499 m3/min(2)泵的扬程6e1.62 10(84)12009.81HH m=149.6 m(3)泵的轴功率s149.60.499 120010260 1020.91HqPkW=16.08 kW 【作业】2用离心泵（转速为 2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为 60 kPa和 220 kPa，两测压口之间垂直距离为 0.5 m，泵的轴功率为 6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为 80 mm，吸入管中流动阻力可表达为（u1为吸入管内水的流速，m/s）。离心泵的安装高度为 2.5 m，实验是在 20，98.1 kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。解：（1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到10,211120fhupgZ 将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321u 184.31um/s 则 m3/h=57.61 m3/h(2)泵的扬程29.04mm5.081.9100010)22060(3021hHHH 2f,0 113.0hu2(0.083.1843600)4q 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载(3)泵的效率 =68%在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW =68%4用离心泵（转速为 2900 r/min）将 20 的清水以 60 m3/h 的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为 2.4 m 和 0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于 64 kPa。泵的必需气蚀余量为3.5 m。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为 100 kPa）；（2）若改送 55 的清水，泵的安装高度是否合适。解：(1)泵的安装高度在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得 即 51.3gHm（2）输送 55 清水的允许安装高度 55 清水的密度为 985.7 kg/m3，饱和蒸汽压为 15.733 kPa 则 =4.2)5.05.3(81.97.98510)733.15100(3m=2.31m 原安装高度（3.51 m）需下降 1.5 m 才能不发生气蚀现象。8用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差 8.8 m，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为52ee8.85.2 10Hq（qe的单位为 m3/s）单台泵的特性方程为25102.428qH （q 的单位为m3/s）试求泵的流量、压头和有效功率。解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的 q、H，进而计算 Pe。管路特性方程 52ee8.85.2 10Hq 泵的特性方程 25102.428qH 联立两方程，得到 q=4.52103 m3/s H=19.42 m s29.0457.61 10009.81100%10003600 10006.7HqgP2a11gf,0 1()2ppuHHgg3g64 100.612.41000 9.81Havgf,0 1()ppHNPSHHg 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 则 3es19.424.52 1010009.81PHqgW=861 W 11用离心通风机将 50、101.3 kPa 的空气通过内径为 600 mm，总长 105 m（包括所有局部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为 1104 Pa 的设备中。空气的输送量为 1.5104 m3/h。摩擦系数可取为0.0175。现库房中有一台离心通风机，其性能为：转速 1450 min-1，风量 1.6104 m3/h，风压为 1.2104 Pa。试核算该风机是否合用。解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。全风压 2T21f()2uHpph 绝对压力 4m11 01013002pPa=106300Pa 密度 m1063002931.205101330323kg/m3=1.147 kg/m3 sv22m15000 10130036000.610630044V pud p m/s=14.40 m/s 则 24T10514.401 101.1470.017510.62H Pa=10483 Pa 147.12.110483THPa=10967 Pa 库存风机的风量q=1.6104 m3/h，风压HT=1.2104 Pa均大于管路要求（qe=1.5104 m3/h，HT=10967 Pa），故风机合用。第三章【非均相混合物分离和固体流态化】作业：密度为 2650kg/m3的球形石英颗粒在 20的空气中作自由沉降，试计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径和服从牛顿公式的最小颗粒直径 解：20的空气=1.205 kg/m3 =1.8110-5Pa.s 已知s=2650kg/m3 Re=du(1)当 10-4 Re 1 时，服从斯托克斯公式Ut=18)(2gds 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 联立两式可得：d=32)(Re18sg 当 Re=1时，颗粒直径最大。解得：masd=0.0573 （2）当 103 Re 2 105时，服从牛顿公式：Ut=gds)(74.1 同理可得：d=3222)(74.1Resg 当 Re=103时，颗粒直径最小。解得：mind=1.51 思考题：理想流化床和实际流化床的差别主要是什么?第四章【传热】P271-272 作业 4,5,7,9,11 练习 3,8 思考题 9【练习】3外径为 159 mm 的钢管，其外依次包扎 A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为 50 mm，导热系数为0.1 W/(m)，B层保温材料的厚度为 100 mm，导热系数为 1.0 W/(m)，设 A的内层温度和 B的外层温度分别为 170 和 40，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？解：mW150mW100159100502159ln0.11159502159ln1.014017014.32ln21ln2123212121rrrrttLQ A、B两层互换位置后，热损失为 mW5.131mW100159100502159ln1.01159502159ln0.114017014.32ln21ln2123212121rrrrttLQ 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 8在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10 000 kg/h，其初始温度为30，平均比热容为4.174 kJ/（kg）。有机溶剂的流量为14 000 kg/h，温度由180 降至120，平均比热容为1.72 kJ/（kg）。设换热器的总传热系数为500 W/(m2)，试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽略。解：kW3.401hkJ104448.1hkJ12018072.114000621hTTWcQp 冷却水的出口温度为C61.64C30174.410000104448.161cc2tcWQtp 逆流时C102.2C9039.115ln39.25C3012061.64180ln3012061.64180m t 223mm854.7m2.102500103.401tKQS逆 并C97.94C15039.55ln61.94C3018061.64120ln3018061.64120m t223mm452.8m97.94500103.401tKQS逆 作业：4直径为57mm3.5mm 的钢管用 40 mm 厚的软木包扎，其外又包扎 100 mm 厚的保温灰作为绝热层。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0.07W/(m)，试求每米管长的冷损失量。解：此为两层圆筒壁的热传导问题，则 mW53.24mW04.00285.01.004.00285.0ln07.010285.004.00285.0ln043.011012014.32ln1ln1223212121rrrrttLQ 5在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为 25 mm 2.5 mm的钢管，其导热系数为45 W/(m)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m2)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m2)。试求基于管外表面积的总传热系数K，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。解：由oooomii11Kddbdd 查得钢的导热系数 CmW452 2.5b mm o25d mm mm20mm5.2225id mm5.22mm22025md CmW6.50CmW02.02600025.00225.045025.00025.0521122oK 壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为 oooo150.6100%100%100%97.3%152KK 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 管程对流传热热阻 oooiiiio50.60.025100%100%100%2.4%126000.02dK dddK 管壁热阻 ooommo0.00250.025 50.6100%100%100%0.3%145 0.0225bdbd KddK 7在一传热面积为25 m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶液。冷却水的流量为28 000kg/h，其温度由25 升至38，平均比热容为4.17 kJ/(kg)。有机溶液的温度由110 降至65，平均比热容为1.72 kJ/(kg)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。解：p,c4.17C kJ/(kg)cp,c21()QWCtt W1022.4W25381017.436002800053 求mt 有机物 110 65 水 38 25 t 72 40 C4.54C4072ln4072m t CmW3.310CmW4.54251022.4225K hkg10963.1skg452.5skg651101072.11022.443521hhKTTcQWp 9在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为1 600 m3/h，常压下苯的沸点为80.1，气化热为394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20，流量为35 000 kg/h，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg)。总传热系数为450 W/(m2)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。解：苯蒸气的密度为 33mkg692.2mkg1.8027308206.0781RTPM hkg2.4307hkg692.21600hW W1071.4hkJ10697.1hkJ3942.430756hWQ cp,c21()QWCtt 235350004.17 10(20)4.71 103600t 解出 23 1.6t 求mt 容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 苯 80.1 80.1 水 31.6 20 t 48.5 60.1 C1.54C5.481.60ln5.481.60m t 225mm3.19m1.544501071.4tKQS 11某生产过程中需用冷却水将油从105 冷却至70。已知油的流量为6 000 kg/h，水的初温为22，流量为2 000 kg/h。现有一传热面积为10 m2的套管式换热器，问在下列两种流动型式下，换热器能否满足要求：（1）两流体呈逆流流动；（2）两流体呈并流流动。设换热器的总传热系数在两种情况下相同，为300 W/(m2)；油的平均比热容为1.9 kJ/(kg)，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg)。热损失可忽略。解：本题采用NTU法计算 （1）逆流时 CW7.3166CW109.2360060003hhpcW CW7.2316CW1017.4360020003ccpcW minRmax2316.70.7323166.7CCC minmin300 10()1.2952316.7KSNTUC 查图得 0.622 m i n11()QCTt W10196.1W221057.2316622.05 C70C2.67C7.316610196.11055hh12pcWQTT 能满足要求 （2）并流时 R0.732C min()1.295NTU 查图得 0.526 W10011.1W221057.2316526.05Q C70C1.73C7.316610011.110552T 不能满足要求 思考题 9 在管壳式换热器中，热应力是如何产生的，热应力有何影响，为克服热应力的影响应采取哪些措施 当换热管与壳体的温差较大（大于 50）时产生温差应力。措施（1）在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。固定管板式换热器适用于两液体温差不大或温差较大但壳程压力不容传质系数表面张力导热系数解本题为物理量的单位换算水的黏度基本物理量的换算关系为则密度基本物理量的换算关系为则从附录二查出有关基本物理量的换算关系为则传质系数基本物理量的换算关系为则表面张力基本物理量的度可用下面经验公式计算即式中等板高度气相质量速度塔径每段即两层液体分布板之间填料层高度相对挥发度量纲为一液相黏度液相密度为常数对的拉西环其数值分别为及试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为单位解上面经个物理量新旧单位之间的换算关系导出物理量数字的表达式然后代入经验公式并整理以便使式中各符号都变为所希望的单位具体换算过程如下从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为见量纲为一不必换算将原学习必备 欢迎下载 高的场合（2）浮头式换热器两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产