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1、第一章 :1.如附图所示,水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力, 直接在该处连接一U 形压差计。 指示液为水银,读数R250mm, m900mm。 已知当地大气压为101.3kPa , 水的密度 1000kg/m3,水银的密度 13600kg/m3。试计算该截面处的压力。 2 如附图所示,水在管道中流动。为测得a、b 两点的压力差,在管路上方安装 一 U 形压差计,指示液为汞。已知压差计的读数R100mm,试计算、截面 的压力差。已知水与汞的密度分别为1000kg/m3 和 13600 kg/m3。 解:取等压面 1-1,2-2 3 如附图所示 ,管路由一段的管 1,一段的管 2 和
2、两段 的分支管 3a及 3b连接而成 .若水以 9*10-3m3/s的体积流量流动 , 且 在 两 段 支 管 内 的 流 量 相 等 , 试 求 水 在 各 段 管 内 的 速 度 . 解:管 1 的内径为d1=89-2*4=9=81mm 1 1 pp 2 2 pp gxpp a1 2000 12 () b ppgRpgRpg xRgR 0 ()136001000 9.810.1 12360.6Pa ab pp gR( ) 则水在管 1 中的流速为 【例】 20的水在 27mm 的管内流动,体积流量为0.5l/s,(1)设该管为光滑管; (2)若管子的绝对粗糙度为0.2mm; (3)若流速增
3、加一倍。求单位管长的摩擦阻力 损失。已知水的密度=998.2kg/m3,粘度=1.005Pas 解:核算流型 为湍流 (1)该管为光滑管 (2)管子的绝对粗糙度为0.2mm 相对粗糙度 /d=0.2/27=0.00741 由 Re, 及相对粗糙度查摩擦系数图可得:=0.0375 (3)流速增加一倍 由 Re及相对粗糙度查摩擦系数图可得:=0.035 例 1-12 如图所示,料液由常压高位槽流入精馏塔中。 进料处塔中的压力为0.2at (表压) , 送液管道为 383mm、 长 8m 、 =0.3mm 的钢管。管路中装有 90 标准弯头 2 个, 180回弯头一个,全开标准球阀一个(=6.4)
4、。塔的进料量要 维持在3m3/h ,试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米?已知 =861kg/m3,粘度 =0.643cp。 40001034.2 10005.1 2.998874.0027.0 Re 4 3 Re du 2 4 v q u d 3 2 0.510 0.874 0.027 4 m s 2 2 f lu p d 0.25 0.3164 Re 0.25 4 0.3164 0.0256 2.3410 2 1998.20.874 0.0256361 0.0272 f p Pa l 2 2 f lu p d 由可得: 2 1998.20.874 0.0375529.5 0.0272
5、 f p Pa l 220.8741.748muu s 4 1068.4Re2eR 2 1998.21.748 0.0351976 0.0272 f p Pa l 则 h 第二章 :1:某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm,中间夹层厚10cm,填以绝 缘材料。砖墙的热导率为0.70w/mk,绝缘材料的热导率为0.04w/mk,墙外 表面温度为 10 ,内表面为 -5 ,试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖 墙的两接触面上的温度。 解: 根据题意,已知t1=10 ,t4=-5 ,b1=b3=0.12m,b2=0.10m,1= 3= 0.70w/mk,2= 0.04w/mk。 按热流密度公式计算
6、q: 按温度差分配计算t2、t3 【例】工业炉的炉壁, 由下列三层组成: 耐火砖 1=1.4W/(mK), b1=225mm; 保温砖 2=0.15W/(mK), b2=115mm;保温砖 3=0.8W/(mK), b3=225mm 今测得其内壁温度为930,外壁温度为 55,求单位面积的热损失。 解:由串联热阻的概念 W/m 2 【例】一套管换热器的内管为252.5mm 的钢管,钢的导热系数为45 W/(mK) ,该换热器在使用一段时间以后,在换热管的内外表面上分别生成 了 1mm 和 0.5mm 厚的污垢,垢层的导热系数分别为1.0 W/(m K) 和 0.5 W/(mK) ,已知两垢层与
7、流体接触一侧的温度分别为160和 120,试求此 换热器单位管长的传热量。 解:换热器的热流密度 代入数据得 【例】列管冷凝器中,用水冷却有机物蒸气,水以0.5m/s 的速度在 25 2 的管内流动,进水温度为20 ,出水温度为40 。试求水对管壁的对流 传热系数。 【解】在确定各物理量时,先确定定性温度。 一般情况下,用进出设备流体的温度的平均值(算术平均值),即: 查数据手册, 30时水的物性数据为:Cp=4183J/(K.kg) =996kg/m 3 =8.0110 4Pa.s =0.618W/(m.K) 已知d=0.021m u=0.5m/s 214 312 123 10( 5) 5.
8、27/ 0.120.100.12 () 0.700.040.70 ttQ qwm bbb A 1 21 1 0.12 105.279.1 0.70 b ttqC 3 34 3 0.12 5.27( 5)4.1 0.70 b tqtC 93055 724 0.2250.1150.225 1.40.150.8 i i i t Q q b A 14 324 112233 2 111 lnlnln ttQ q ddd l ddd 2160120 950 120125127 lnlnln 1.01845200.525 q 出进 30 2 4020 2 tt t 求得: 表明对流传热在 湍流条件下进行,并
9、求得: 因为水在管内被加热 ,故 b=0.4,采用狄丢斯( Dittus)公式: 第三章 :例题:有一降尘室,长6m,宽 3m,共 20 层,每层 100mm,用以除去 炉气中的矿尘,矿尘密度为3000kg/m 3,炉气密度 0.5kg/m3,粘度 0.035mPa.s , 现要除去炉气中 10um 的颗粒,试求:为完成上述任务,可允许的最大气流速度 为多少? 解:设沉降区为层流区,则 因为则: 则,假设正确。 由降尘室的分离条件有: 4 0.0210.5 996 Re13056 8.01 10 du 4 4183 8.01 10 Pr5.42 0.618 p C 0.80.40.80.42 0.618 0.023RePr0.023130565.422610(/. ) 0.021 W m K d 2 () 18 pp t dg u p ? 3 4.6106 0.28/ 0.1 t L uum s H PaW/m
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