化工原理王晓红版习题答案第二章
化工原理-吸收课后答案
第二章 吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解: (1) 求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。
式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。
化工原理第二章思考题及答案
1离心泵的扬程是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值。
B . 机械能2离心泵铭牌上标明的是泵在时的主要性能参数。
C . 效率最高3层流和湍流的本质区别是。
C . 雷诺数不同1由离心泵基本方程式导出的理论特性曲线(H-Q)其形状是。
A .直线2离心泵效率最高的点是。
C .设计点3离心泵的调节阀的开度改变,则。
C .不会改变泵泵的特性曲线4 8B29离心泵的含义是。
D .入口直径为8英寸,扬程为29m5以下型号的泵不是水泵。
C .F型6离心泵最常用的调节方法是。
B .改变出口管路中阀门开度7用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致。
A .送水量增加,整个管路压头损失减少1一台离心在管路系统中工作当阀门全开时相应的管路性能曲线可写成he=A+BQ2,且B=0时,即动能增加值,阻力损失两项之和与位能增加值,压能增加值两项之和相较甚小,当泵的转速增大10%,如阀门仍全开,则实际操作。
B .扬程大致不变,流量增加10%以上2如在测量离心泵性能曲线时错误将压力表安装在调节阀以后,则操作时压力表(表压)P2将。
D .随流量的增大而增加3离心泵停车时要。
A .先关出口阀后断电4离心泵铭牌上标明的扬程是。
D .效率最高时得扬程5以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上。
C .同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降6当管路性能曲线写成时。
B .A只包括单位重量流体需增加的位能和静压能之和7旋涡泵常用的调节方法是。
C .安装回流支路,改变循环量的大小8某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应。
C .检查进口管路是否漏液9将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用。
A .离心泵1离心通风机铭牌上的标明风压是100mmH2O意思是。
C . 输送20℃,101325Pa的空气,在效率最高时全风压为100mmH2O2有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则。
C . 说法(1)正确,说法(2)不正确3离心泵最常用的调节方法是。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理王晓红版习题答案第二章
第2章1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m n i mii i n S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.1001.05.4602.0473523=+-=+-==λλb b t t S Q q 根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m n i mi i i n S b t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t 2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为λ，试求每米管长的热损失及两层80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃=45⋅W/m保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m n i mii i n r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。
化工原理期末考试第二章练习题及答案
第二章 流体输送机械一、 填空1、 属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有 计量泵 ， 隔膜泵 等。
2、 产生离心泵气缚现象的原因是 离心泵进出口压差与流体密度成正比 ，避免产生气缚的方法有 灌泵排气 。
3、 造成离心泵汽蚀的原因是 p k 小于p v ，增加离心泵最大允许安装高度[]Hg 的措施有降低液体操作温度 和 吸入管道尽量短、直 。
4、 往复泵的流量调节方法有 旁路调节 和 改变活塞冲程或往复频率 。
5、 启动离心泵前，应先 关闭出口阀 和 灌泵 。
6、 用同一离心泵分别输送密度为ρ1 及ρ2=1.2ρ1两种液体，已知两者流量相等，则H e2= 相等 H e1, P e2 大于 P e1 。
7、 离心通风机输送3/2.1m kg =ρ空气时，流量为6000h m /3,全风压为2.354kPa ，若用来输送3m /kg 4.1'=ρ气体，流量仍为6000h m /3，全风压 为 2.746 kPa 。
8、 两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n 1时，泵流量q V 1=100l/s,扬程H e1=16m, 转速为n 2时，q V 2 =120l/s,扬程H e2=20m,则两容器的垂直距离=6.9 m 。
9当要求气体的压缩比p 2/p 1>8时，宜采用 多级 压缩。
当各级的压缩比 相等 时，所消耗的总理论功为最小。
10.离心通风机的全风压主要由 静风压 和 动风压 组成，其物理意义是 风机对单位体积气体所做的功 。
11.提高往复泵连续性和均匀性的措施有 双动泵 、 三联泵 。
12.离心泵通常采用 出口阀门 调节流量，往复泵采用 旁路 调节流量。
13.启动离心泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发生 气傅 ，若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，将发生 气蚀 现象。
14.离心泵安装在送水的特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m 3/s ，H=20m;管路性能：q e =0.02m 3/s,H e =16m,.则调节阀门的压头损失为 4 m ，其消耗的理论功率为 1960 W.15.离心泵的泵壳制成 蜗牛 、叶轮的叶片制成 后弯 、在叶轮和泵壳之间装置 导论 都有利于动能有效转化为静压能。
化工原理第二章第1-9题参考答案.docx
第二章流体输送机械1・在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3/h 时，离心泵出口处压强表和入口处 真空表的读数分别为152kPa 和24・7kPa,轴功率为2・45kW,转速为2900r/min o 若真空 表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动 阻力可忽略不计。
试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
［答：泵的效率为53.1%,其它性能略］解：分别以真空表和压强表所在截而为和2・2截面，在两截面间列柏努利方程有:1000x9.8x(26/3600)x18.4 2450 该效率下泵的性能为：Q=26m3/h, n=2900r/min, H=18.4m, N=2.45kW 。
4.用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装 调节阀门。
适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保 持不变。
若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径 为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg,吸入口真空表读数为550mmHg 时，离心 泵恰发生气蚀现象。
试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。
已知水温为20°C,当 地大气压为760mmHg o仏=0.1 m,d 2 = 0.05/72,= 0.035m,R = 0.85m, p (真)=550mmHg,t = 20°C, 已知： p 0 = 760mmHg求：NPSH 和 解：1） NPSH 可由下式得到:H 二Az I 〃2（表压）+门（真空度）Pg 0.4 + 152000 + 24700 ~~1000x9.8 =18.4 m PgQH N= 53.2%NPSH =匹+ --厶Pg 2g pgPi=Po-Pi(^其中：仇可通过查(PC水的物性参数得到。
耳可通过孔板流量计木矽式计算得至注意：pi的单位换算为pa。
化工原理王晓红版习题答案第二章资料
第2章1．锅炉钢板壁厚mm 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1mm 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m ni mii in S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.15.46473523=+-=+-==λλt t S Q q根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m i mii in S t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃m W/45⋅=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m ni mii in r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。
化工原理-王晓红-习题答案
第一章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。
已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？（原题1）解：在293K 时，3m /879kg =苯ρ，3m /867kg =甲苯ρ。
在293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为：8676.08794.01+=+=BwBAwAmx x ρρρ 所以，()3m /kg 872=m ρ2．已知某混合气体的组成为18%N 2、54%H 2和28%CO 2（均为体积分率），试求100m 3的混合气体在温度为300K 和1MPa 下的质量？（原题2） 解：混合气体可以视为理想气体，则：mol 10403003144.810010136⨯=⨯⨯⨯==RT pv n混合气体的平均摩尔质量为：kmol /44kg .1828.04454.0218.028=⨯+⨯+⨯=++=C C B B A A m y M y M y M M 混合气体的质量为：kg kmol M n m m 6.737kmol /44kg .1840=⨯=⨯=3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg （真空度）和700mmHg （表压），求两处的绝对压强差是多少kPa ？ （原题3）解：4501-=p p ，70002+=p p所以kPa Pa mmHg p p p 3.993.133********=⨯==-=∆4．如图所示的储槽内盛有密度为800 kg/m 3的油，U 型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m ，设容器液面上方的压强P 0 =15kPa （表压），求容器内的液面距底面的高度h ？（原题4）解：对于U 型管压差计：gh 0a 油左ρ++=p p p ，gR a 汞右ρ+=p p 所以可以得到：m m p h 88.48.9800150004.08.913600g -gR 0=⨯-⨯⨯==油汞ρρ5．如图所示，用U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm ，H=80cm ，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa ？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（U 型管左端的液位可以认为不变）。
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第2章1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m ni mii in S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.1001.05.4602.0473523=+-=+-==λλb b t t S Q q根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m ni mii i n S b t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃m W/45⋅=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m ni mi i in r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/=(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=( m·℃)，λ3=( m·℃)。
)(3.282305.262211mm r r r m =+=+=)(2.473070ln 3070ln23232mm r r r r r m =-=-=)(80290702433mm r r r m =+=+=所以每米管长的热损失为：W/m 6.191 W/m 8015.0202.4707.0403.28455.380500142.3142.32 233322211141=⨯+⨯+⨯-⨯⨯=++-=m m m r b r b r b t t πLQλλλ因为333433332221114111122m m m m ni mii in r b t t πL r b r b r b t t πL S b t t Q λλλλλ-=++-=-=∑=+ 所以8.1308015.0142.32206.19180233343=⨯⨯⨯⨯+=⨯+=m r πb L Q t t λ（℃）33．有一列管式换热器，由38根φ25×2.5mm 的无缝钢管组成，苯在管程流动，由20℃加热到80℃，苯的流量为10.2 kg/s ，饱和蒸汽在壳程冷凝。
试求：（1）管壁对苯的对流传热系数（2）若苯的流量提高一倍，对流传热系数将有何变化（原题4）解：（1）苯的定性温度5028020=+℃，此状况下的物性为： s mPa 45.0⋅=μ，3/860m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /80.1，()℃⋅=m /W 14.0λ 根据公式4.08.0Pr Re 023.0id λα=d i =0.020m ，s /0m .102.04388602.102=⨯⨯⨯==πρA w u s382221045.08600.1020.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρdu (湍流) 786.514.045.080.1Pr =⨯==λμp C()()℃℃⋅=⋅⨯⨯⨯==224.08.04.08.0m /W 1505m /W 786.538222020.014.0023.0Pr Re 023.0ii d λα （12）苯的流量增加1倍后，()()℃℃⋅=⋅⨯=⨯=228.08.0'm /W 2620m /W 215052i i αα44．苯流过一套管换热器的环隙，自20℃升高至80℃，该换热器的内管规格为φ19 mm ×2.5mm, 外管规格为φ38 mm ×3 mm 。
苯的流量为 1800 kg/h ，求苯对内管壁的对流传热系数。
解：苯的定性温度5028020=+℃，此状况下的物性为： s mPa 45.0⋅=μ，3/860m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /80.1，()℃⋅=m /W 14.0λ苯的流速为：()s /m 21.1910.0320.048603600180022=-⨯⨯⨯==πρA w u s 套管的当量直径为：()()mm mm d d d d d d d e 1319324421212221=-=-=+-⨯=πππ流体的雷诺数为：278261045.086012.1013.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e (湍流)79.514.045.080.1Pr =⨯==λμp C65.168.1193221>==d d 由此可得对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=2253.0318.053.021318.0m /W 1832m /W 193279.527826013.014.002.0Pr Re 02.0d d d e λα与书上答案1794()℃⋅2m /W 略有不同。
55．常压下温度为120℃的甲烷以10 m/s 的平均速度在管壳式换热器的管间沿轴向流动。
离开换热器时甲烷温度为30℃，换热器外壳内径为190 mm ，管束由37根φ19 mm ×2mm 的钢管组成，试求甲烷对管壁的对流传热系数。
解：甲烷的平均温度75230120=+℃，此状况下的物性为 s mPa 012.0⋅=μ，3/562.0m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /48.2，()℃⋅=m /W 04.0λ列管换热器的当量直径为：()mm mm d d d d d d d d d e 47.2519371901937190373737374422212221212221=⨯+⨯-=+-=+-⨯=πππππ流体的雷诺数为：1192810012.0562.01002547.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e (湍流) 由此可得甲烷对管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==223.08.03.08.0m /W 3.60m /W 04.0012.048.21192802547.004.0023.0Pr Re 023.0ed λα66．温度为90℃的甲苯以1500kg/h 的流量通过蛇管而被冷却至30℃。
蛇管的直径为φ57 mm ×3.5mm ，弯曲半径为0.6m ，试求甲苯对蛇管的对流传热系数。
解：甲苯的平均温度6023090=+℃，此状况下的物性为： s mPa 3864.0⋅=μ，3/8.831m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /853.1，()℃⋅=m /W 1238.0λ流体的流速为：s m s m d m d V u s s /255.0/8.831050.0142.341360015004141222=⨯⨯⨯⨯===ρππ流体的雷诺数为：27447103864.08.831255.005.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρdu (湍流)湍流时甲苯对直管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==223.08.03.08.0m /W 3.2162m /W 1238.03864.0853.127447050.01238.0023.0Pr Re 023.0dλα过渡流的校正系数：612.07.27441061Re 10618.158.15=⨯-=⨯-=φ圆形弯管的校正系数为：1475.16.0050.077.1177.11=⨯+=+=R d i φ 甲苯对蛇管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⨯⨯=⨯⨯=22m /W 7.240m /W 1475.1612.07.3421475.1612.0'αα77．120℃的饱和水蒸气在一根5mm .252⨯φ、长1m 的管外冷凝，已知管外壁温度为80℃。
分别求该管垂直和水平放置时的蒸气冷凝传热系数。
解：（1）当管垂直放置时，冷凝传热系数的计算方法取决于冷凝液在管外沿壁面向下流动时的流动型态。
采用试差法，假定冷凝液为层流流动，则：413213.1⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=tl g r μλρα垂直 液膜温度为100280120=+℃，该温度下水的物性为s mPa 283.0⋅=μ，3/4.958m kg =ρ，()℃⋅=m /W 683.0λ冷凝温度为120℃，此温度下水的相变焓为：kg kJ r /2.2205=。
所以可以计算()()()℃℃垂直⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=-224133234132m /W 3.5495m /W 80120110283.0683.081.94.958102.220513.113.1tl g r μλρα 根据此计算结果校核冷凝液膜的流动是否为层流。
冷凝液膜流动雷诺数为：()()()()μαμππαμπμπμμρr tl d r tQ l d d r Q S q d S Gd u d o o o m o o o ∆=∆=====垂直垂直4/4/4//4Re 代入相关数据后可以求得()140910283.0102.22058012013.549544Re 33=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=∆==-μαr t l 垂直 层流假定成立，以上计算有效。
（2）当管水平放置时，直接用如下公式计算蒸汽冷凝传热系数：()()()℃℃水平⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=-224133234132m /W 7.8866m /W 80120025.010283.0683.081.94.958102.2205725.0725.0td g r o μλρα88．实验室内有一高为1m ，宽为0.5m 的铸铁炉门，其表面温度为600℃，室温为20℃。