化工原理计算题
化工原理计算题
1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。
送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。
设料液在管内的压头损失为1.4m（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=oZ2=0 p2=0(表压)hf=1.4m将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度：计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。
2、 如附图所示。
用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。
泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。
池中水深为1.5m ，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。
水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴），喷嘴入口处的表压为34 kPa 。
设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计）解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面，在1面与2面之间列柏努利方程由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s;P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10%（体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。
（1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？（3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。
化工原理下计算题
吸收1．在一内径为0.8m、填料塔高度为4m的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。
吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃，混合气体积流量为1000 m3/h，进塔气相组成为0.05，出塔气相组成为0.01（均为摩尔分数）。
吸收剂用量为96kmol/h。
操作条件下相平衡关系为Y*=2X（X、Y为摩尔比），试求：（1）吸收剂用量为最小吸收剂用量的倍数；（2）气相体积吸收总系数KGa, kmol/(m3•h•kPa)解：（1）最小吸收剂用量可用下式计算：L min =V(Y1-Y2)/[(Y1/m)-Y2]其中：Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.0526Y 2=y2/(1-y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101X2=0 m=2惰性气体摩尔流量为：V=（V//22.4）×[273/(273+t)]×(1- y1)=（1000/22.4）×（273/293×）(1-0.05)=39.5kmol/hLmin=39.5×(0.0526-0.0101)/[ (0.0526/2)-0]=64 kmol/hL/ Lmin=96/64=1.5(2) Kyɑ=V(Y1-Y2)/ZΩΔYm其中：Ω=（3.14/4）×0.82=0.502m2Z=4m ΔYm= (ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)因出塔液相组成为：X1=（V /L）(Y1-Y2)+X2=（39.5/96）×（0.0526-0.0101）+0=0.0175ΔY1=Y1-mX1=0.0526-2×0.0175=0.0176ΔY2=Y2-mX2=0.0101ΔYm=(0.0176-0.0101)/ln(0.0176/0.0101)=0.0135因ΔY1/ΔY2=0.0176/0.0101=1.74‹2，ΔYm也可用算术平均值运算，即ΔYm=(Y1+Y2)/2=(0.0176+0.0101)/2=0.0139Kyɑ=39.5×（0.0526-0.0101）/（4×0.502×0.0135）=61.9 kmol/(m3•h)KGɑ= Kyɑ/P=61.9/101.33=0.611 kmol/(m3•h•kPa)2、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分A。
化工原理的计算题(最终版)
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∑-+++=+++10,2111200022f Hgu z g p H g u z g p ρρ 其中，z0=0，z1=16m ，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=02255225522210,1.23241806.010007.02081.914.302.08)(8g 2g 2vv v f q q q d l d lg u d l u d l H =+⨯⨯⨯=+=⋅+⋅=∑-）（排排入入排入πλλλ21.23241816vq H +=（2） He = 30-6×105×0.00412 = 19.914m ，Pa=Pe/=gHeqv/=1000×9.81×19.914×0.0041/0.65= 1232 W【2】将2×104 kg/h 、45℃氯苯用泵从反应器A 输送到高位槽B （如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15 m ，反应器液面上方维持26.7 kPa 的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm ×4mm 、长26.6m 的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。
管线上有两个全开的闸阀ζ1 = 0.17、5个90°标准弯头ζ2 = 0.75。
45℃氯苯的密度为1075 kg/m3，粘度为6.5×10-4 Pa ·s 。
若泵轴功率为1.86kW ，求泵效率。
解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面，∑-+++=+++21,2222211122f e H g u z g pH g u z g p ρρP 133410168.536001075102--⋅⨯=⨯⨯=s m q V123242.1068.0410168.5--⋅=⨯⨯=s m u π54106.1105.6107542.1068.0⨯=⨯⨯⨯=-e R∑-+++-=21,222122f e Hgu z g p p H ρ弯闸进局局直，,,,,,,21,52f f f f f f f H H H H H H H++=+=∑-m g u d l H f 178.181.9242.1068.06.260293.0222,=⨯⨯⨯=⋅=λ直mH f 4717.081.9242.1)75.0517.025.0(2,=⨯⨯⨯+⨯+=局4717.0178.181.9242.11581.9107510)7.263.101(23++⨯++⨯⨯-=e H =23.83m%9.691086.11030.133=⨯⨯==a e P P η【3】如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m ，压力表之后管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h （1）整个管路的阻力损失，J/kg ；（2）泵的轴功率，kW 。
化工原理计算题
化工原理试卷（计算题）班级姓名分数一、计算题( 共43题320分)1. 5 分(2823)如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。
储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。
输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？2. 10 分(3758)一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。
310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。
冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。
如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。
3. 5 分(2466)已知20℃水在φ109 mm×4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。
液面上方的压强p=100 kPa。
液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20℃水的密度ρ=1000 kg·m-3）。
4. 10 分(3711)在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。
热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。
该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。
设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5. 10 分(4951)某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。
原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：y n +1=0.630 x n+0.361提馏段：y m +1=1.805 x m-0.00966试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。
化工原理计算题
1.设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya ＝200kmol/ m3h。
试求：①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；③填料层高度（m）；解：①y1＝（10×10-3/17）/（1/22.4）＝0.0132y2＝Y1（1-η）＝0.0132（1-0.95）＝6.59×10-4（L/G）min＝（y1－y2）/（y1/m）＝η·m＝0.95×1.2＝1.14L/G＝1.5（L/G）min＝1.5×1.14＝1.71 G＝4480/22.4＝200Kmol/㎡·hL＝1.71×200＝342 Kmol/㎡·h＝342×18/1000＝6.16m3/㎡·h②X1＝（y1－y2）/（L/G）＝（0.0132-6.59×10-4）/1.71＝0.00733＝0.733％③H OG＝G/Kya＝200/200＝1m S＝m/（L/G）＝1.2/1.71＝0.702N OG＝1/（1-S）Ln[（1－S）y1/y2＋S]＝6.37 h＝6.73m2.用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。
两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。
出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。
已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：（1）出口管路中水的流速。
（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）解：（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s 所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s （2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0 Z1＝0 P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa ＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm23.有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。
《化工原理I》计算试题_答案.
1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s 的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m ，直径d=50mm ，水银压差计测得R=15.0mm 。
试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/R e ；湍流：λ=0.3164/R e 0.25。
解：（1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑+++=++f h u p gZ u p gZ 2222222111ρρ()g Z Z p p h f 2121-+-=∑ρp D = p Dp C = p 2 +（Z 2 – Z A ）ρg + R ρ0gp D = p 1 + （Z 1 – Z 2）ρg +（Z 2 – Z B ）ρg + R ρg p 1 – p 2 = R （ρ0 -ρ）g -（Z 1 – Z 2）ρg R （ρ0 -ρ）g = p 1 – p 2 +（Z 1 – Z 2）ρg03.281.992092013600015.00=⨯-⨯=-=∑g Rh f ρρρ（J/kg ） 设管中为湍流：25.0Re 3164.0=λ03.22Re 3164.02225.02=⋅⋅=⋅⋅=∑u d L u d L h f λ7034.182205.0303.23164.0Re225.0=⨯⨯= Re = 1.224×105 > 2000 （湍流）∴ 油在管中为湍流流动 （8分） （2） 510224.1Re ⨯==μρdu()7516.010516.710224.1920205.045=⋅⨯=⨯⨯⨯=-s Pa μ（cP ） （4分） （3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑'+++=++f h u p gZ u p gZ 2221112222ρρ()221212u d L g Z Z p p h f⋅⋅=-+-='∑λρ∴ ∑h f ′= ∑h f∵ |Z 2 – Z 1| = |Z 1 – Z 2| ∴ |p 2 – p 1| = |p 1 – p 2|即压差计读数R 不变，但左边低右边高。
化工原理计算题
第五章习题181）求x 1尽量用操作线方程 G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2) y 1=0.04 x 2=0 η=(y 1-y 2)/y 1=0.96413.1)//()(6.1)/(6.1/0016.004.004.0)1(2121min 12=--===⨯=-=x m y y y G L G L y y ηM m =∑M i y ikmoLkg M m /52.282996.01704.0=⨯+⨯= )/(01227.052.28/35.02s m kmol G ∙==)/(017338.0413.12s m kmol GL ∙==G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2)0272.0/)(/1121=-=x x y y G Lm K G H yaOG 2853.0043.0/01227.0/)2===m OG y y y N ∆-=/)(210016.00272.092.004.0ln0016.0)0272.092.004.0(ln )(211211⨯--⨯-=---=∆y mx y y mx y y mmN H H N OG OG OG 83.141.62853.041.6=⨯=∙=∴=∴注意：● 若D=0.5m,G ’=10Nm 3/h G ’=10/(22.4*3600) kmol/s G=G ’/(πD 2/4) kmol/m 2s● 若D=0.5m,G ’=10kg/h, y 1=0.015 M m =∑M i y i=M 2*(1-0.015)+ M 1*0.015G=G ’/[3600M m (πD 2/4)] kmol/m 2s ● 若D=0.5m,20℃,1atm, G ’=480m 3/hG ’=480*273/(293*22.4) G=G ’/[(πD 2/4) *3600] kmol/m 2sy=1g/m 3=(1/M)/(1000/22.4) (标准态)22）以清水在填料塔内逆流吸收空气～二氧化硫混合气中的，总压为1 ，温度为20℃，填料层高为4m 。
化工原理计算题
《化工原理》试题参考答案－计算题 《化工原理》计算题1二、 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为75m 3/h 时，泵吸入口真空表读数为0.030MPa ，泵压出口处压强计读数为0.30MPa 。
两测压点的位差不计，泵进出口的管径相同，测得此时泵的轴功率为10.6kW, 试求：（1）该泵的扬程He ；（10分） （2）该泵的效率。
（6分）解：（1）选取泵吸入口处的截面为截面1-1，泵压出口处截面为截面2-2； 列机械能衡算式：2212222211Z H Z gu gP e gu gP ++=+++ρρ根据题意，已知：P 1= -0.03MPa=-3×104Pa （表）， P 2=0.30MPa=-3×105Pa （表），u 1=u 2，Z 1=Z 2，代入上式：122212212H Z Z gu u gP P e -++=--ρ980733000000807.91000)103(10345=++=⨯⨯--⨯ =33.65m（2）Pe=ρgHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600 =6875W=6.875kW η=Pe/P ×100%=(6.875/10.6)×100%=64.9% 答：该泵的扬程为33.65m ；泵的效率为64.9%。
二、 某压滤机作恒压过滤，过滤10min 得滤液5L ，再过滤10min 又得滤液3L ，试问：如果继续过滤10min ，又可得滤液多少L ？（13分） 解：对恒压过滤，有：V 2＋2VeV ＝KA 2τ据题意，知：τ1＝10min时, V1＝5L；τ2＝20min时, V2＝8L；代入上式：52＋10Ve＝10KA2 (1)82＋16Ve＝20KA2 (2)联立上式，解得：Ve=3.5,KA2＝6即：V2+7V＝6ττ3＝10+10+10＝30min时，代人，得V3＝10.37LΔV＝10.37-5-3＝2.37L答：再过滤10min.后又得滤液2.37L。
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流体流动、流体输送机械习题主要计算公式：1、流体静力学基本方程式：ghp p ρ+=0或2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系：uAq v = 圆管：24d q u vπ=ρρuA q q v m ==ρρu A q A q G v m ===3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面：常数==m q uA ρ对不可压缩流体：常数=uA4、柏努利方程：2211221222u p u p gz gz ρρ++=++不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程：∑+++=+++fe h p u gz w p u gz ρρ2222121122或∑+∆+∆+∆=fe h p u z g w ρ225、流体通过直管的摩擦阻力：22u d l h f λ=6、摩擦因数（系数）λ层流（2000≤e R ）：ρμλdu R e 6464==层流时直管摩擦阻力：232d g lu h f ρμ=湍流（5310~103⨯=e R ），且在光滑管内流动时：p g z ρ+=常数25.03164.0eR =λ 柏拉修斯（Blasius ）式7、局部阻力计算（1）当量长度法22u d l h e f λ=（2）阻力系数法2u 2ξ=f h8、流体输送设备消耗的功率ηW q ηH ρgq ηP P em v e a ===Hρgq P v e =9、并联管路321V V V V ++=BfA f f f h h h h -∆=∆=∆=∆32110、分支管路21V V V +=1f01210200h ρP 2u gz ρP 2u gz 1-∑+++=++2f0222h ρP 2u gz 2-∑+++=常数=11、毕托管（皮托管） ρρ)2gR(ρu i -=12、孔板流量计：ρρ)2gR(ρA C q i 00v -=13、离心泵的安装高度（防止汽蚀）（1）允许吸上真空（高）度HS ：是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为：ρgP P H 1a S -=HS — 离心泵的允许吸上真空高度， m 液柱；Pa — 大气压，N/m2；ρ—被输送液体的密度，kg/m3如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口则： fH ∑---=2gu ρg P P H 211a g （a ）fH ∑--=∴2g u H H 21S g 此式用于计算泵的安装高度↓↓→↑→2211u u d↓∑↓→↓↑f H 管件l d（2）汽蚀余量h ∆：ρgP )2g u ρg P (Δh v211-+=静压头 动压头将此式代入上面的（a ）式中，有：hH f ∆-∑--=g P ρg P H va g ρ习题：1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长Hg ↑100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m3/h 时泵效率为80%，求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。
（取=1000kg/m3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：2211221222e fp u p u gz W gz W ρρ+++=+++∑1212120;21820;;0z z m p p u u ==+====2e fW gz W =+∑22e f l l u W d λ+∑= ]/[415.105.0785.03600/10422s m d q u v=⨯==π22100 1.4150.02550.06[/]20.052e f l l u W J kg d λ+∑==⨯⨯= 29.812050.06246.26[/]e f W gz W J kg =+∑=⨯+=有效功率101000246.26684[/]3600e m e v e P q W q W J s ρ===⨯⨯=轴功率684855[/]80%ea P P J s η===（2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程：223322323222f p u p u gz gz W ρρ-++=+++∑322230;18;0;0; 1.415/z z m p u u u m s======2333322f P u gz W ρ-=+∑-223280 1.4150.02540.04[/]20.052e f l l u W J kg d λ-+∑==⨯⨯=2233332 1.4159.811840.04215.6[/]22f P u gz W J kg ρ-=+∑-=⨯+-=2、欲用离心泵将20℃水以30m3/h 的流量由水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池上方2m 处，泵的吸入管路全部阻112218m2m3 压力表3力为1m 水柱，压出管路全部阻力为3m 水柱，泵效率60%。
求：（1）泵的轴功率； （2）若允许吸上真空高度为5m ，用上述安装高度是否合适？（=1000kg/m3；动压头可略） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：212222211122-∑+++=+++f e h g u g p z H g u g p z ρρ已知：1212120,18,,0z z m p p u u =====)(223118212m h z H f e =++=∑+=-泵的轴功率：kwgH q P P e v ea 35.2997%60360081.910002230≈=⨯⨯⨯⨯===ηρη（2）)(4105221m H g u H H f s g =--=∑--= ∴>,2m H g 安装高度合适。
3、如图所示，已知管内径d=50mm ，在正常输水中管总长（包括当量长）为60m ，摩擦系数为0.023，泵的性能曲线方程是8.088.019vq H -=。
问：（1）流量为10m3/h 时输送每立方米的水需外加功为多少？此泵是否可以胜任？（2）当调节阀门使流量减到8m3/h 时，泵的轴功将如何变化？（不考虑泵效率改变） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程式：212222211122-∑+++=+++f e h u p gz W u p gz ρρ010*******=====u u p p m z z ；；； 212e f W gz h -=+∑]/[415.105.0785.03600/10422s m d q u v=⨯==π112210m]/[6.272415.105.060023.022221kg J u d l l h e f =⨯⨯=+=∑-λ]/[7.1256.271081.9212kg J h gz W f e =+⨯=∑+=-即每千克质量水需要125.7J 功，每m 3水需要125.7×103J ，或125.7kJ 。
此时需要压头为：][8.12]/[8.1281.97.125m N J g W H e ====需 泵在此时可提供的压头为：][4.131088.0198.0m H =⨯-=需H H > 故泵可以胜任。
（2）v a gq P Hρη=当38/v q m h =时：0.8190.88814.4[]H m '=-⨯=/14.480.86/13.410a v v v v a P H q g H q P Hq g Hq ρηρη''''⨯====⨯改原 即变化后轴功率是原来的0.86倍。
或14.4813.41014%13.410a a v v v a P P H q Hq P Hq -''-⨯-⨯===-⨯改原原 即变化后轴功率降低了14％。
4、从水池用离心泵向高位槽送水，要求水的流量为18m 3/h ，已知进出泵的输水管为φ60×3.5mm 的钢管，高位槽水面距水池面高20m ，全管线总阻力损失为25倍动压头。
今有一台离心泵，其性能为62.0,8.30,/203===ηm H h m q v （最高效率点0.65），问此泵能否用？ 解：管内流速：]/[27.2)10005.3260(414.33600/18422s m d q u v =⨯-⨯==π选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列柏努利方程式：212222211122-∑+++=+++f e h gu g p z H g u g p z ρρ020*******=====u u p p m z z ；；；g u h z H f e 225202212+=∑+=-81.9227.225202⨯+=][6.26m =e H m H >=8.30 可用∴传热1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K 值。
已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h ，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。
（取水的比热cp=4.18×103J/kg ·K ）解：换热器的传热量：Q ＝qmcp(T2－T1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△tm ：热流体 80 → 50 冷流体 30 ← 15△t1=50，△t2=352355021<=∆∆t t传热温度差△tm 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm 的126根不锈钢管组成。
平均比热为4187J/kg ·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。
已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m ·℃，忽略垢层热阻和热损失。
试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K mi m i ⋅++⋅=αλα） 解：（1）传热量：Q ＝qmcp(t2－t1)＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W 总传热系数：（以管平均面积为基准）1111152023210002171116102325004K d d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα ..解得： K ＝434.19W/m2·℃ 对数平均温差： 1101102080△t1 90 △t2 30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=12129030905461ln ln .℃传热面积： Q KA t m m =∆A Q K t m m m==⨯⨯=∆10510434195461442862....A n d L m m =π；列管长度：LAn dm mm==⨯⨯≈π44281263140023487....（2）管程为4程时，只是αi变大：强制湍流时：αi＝0.023（λ/d）Re0.8Pr0.4，u变大，Re＝duρ/μ变大4程A＇＝1/4A（单程），则：4程时u＇=4u（单程）有'αi（4程）＝40.8αi（单程）＝40.8×520＝1576.34W/m2·℃4程时：1111115763423210002171116102325004'=⋅++⋅'=⋅++⨯⋅Kddb d md Kimiαλα...K'=1121.57W/m2·℃2614.1761.5457.11211005.1mtKQAm=⨯⨯=∆'='4程列管长：m dnALm88.1023.014.312614.17≈⨯⨯='='π3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。