口高于地面2m;在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按Σｈf = u计算,其中u为水在管道的流速;试计算： ⑴ A—A截面处水的流速； ⑵ 水的流量,以m/h计; 解：设水在水管中的流速为u ,在如图所示的1—1,2—2处
列柏努力方程 Z1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z2ｇ+ ｕ／2 + Ｐ2/ρ + Σｈ Z1 - Z2g = u/2 + 代入数据 8-2× = 7u, u = s 换算成体积流量 VS = uA= ×π/4 × × 3600 = 82 m/h
10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示;管路的直径均为Ф76×,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为×103a,水流经吸入管与排处管不包括喷头的能量损失可分别按Σｈf,1=2u2,入或排出管的流速ｍ/s;排水管与喷头连接处的压强为×103a表压;试求泵的有效功率;解：总能量损失Σhf=Σhf+,1Σhf,2 u1=u2=u=2u+10u212u2 在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u0/2+P0/ρ=z1g+u/2+P1/ρ+Σhf,1 P0-P1/ρ= z1g+u/2 +Σhf,1 ∴u=2m/s ∴ ws=uAρ=s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u/2+P1/ρ+We=z2g+u/2+P2/ρ+Σhf,2 ∴We= z2g+u/2+P2/ρ+Σhf,2— z1g+u/2+P1/ρ =×++/×10310×22=kg Ne= Wews=×=
12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统,盐水的密度为1100kg／m3,循环量为36m;3管路的直径相同,盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为／kg,由B流至A的能量损失为49J／kg,试求：1若泵的效率为70%时,泵的抽功率为若干kw2若A处的压强表读数为×103a时,B处的压强表读数为若干Pa 解：1由A到B截面处作柏努利方程
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0+uA22+PA/ρ1=ZBg+uB2／2+P／ρ+ 管径相同得u=u
B
A
B
∴PA-PB/ρ=ZBg+
由B到A段,在截面处作柏努力方程ZBg+uB2／2+PB/ρ+We=0+uA2PA/ρ+49 ∴We=PA-PB/ρ- ZBg+49=+49=kg ∴WS=VSρ=36/3600×1100=11kg/s Ne= We×WS=×11= 泵的抽功率N= Ne /76%== 2由第一个方程得PA-PB/ρ=ZBg+得 PB=PA-ρZBg+ =×1031100×7×+ =×10Pa
4
15.在本题附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计,以测量两截面的压强差;当水的流量为10800kg/h时,U管压差计读数R为100mm,粗细管的直径分别为Ф60×与Ф45×;计算：11kg水流经两截面间的能量损失;2与该能量损失相当的压强降为若干Pa 解：1先计算A,B两处的流速： uA=ws/ρsA=295m/s,uB= ws/ρsB 在A,B截面处作柏努力方程： zAg+uA/2+PA/ρ=zBg+uB/2+PB/ρ+Σhf ∴1kg水流经A,B的能量损失： Σhf= uA-uB/2+PA- PB/ρ=uA-uB/2+ρgR/ρ=kg 2.压强降与能量损失之间满足： Σhf=ΔP/ρ ∴ΔP=ρΣhf=×103
16. 密度为850kg/m3,粘度为8×10Pa·s的液体在内径为14mm 的钢管内流动,溶液的流速为1m/s;试计算：1泪诺准数,并指出属于何种流型2局部速度等于平均速度处与管轴的距离；3该管路为水平管,若上游压强为147×103a,液体流经多长的管子其压强才下降到×103a 解：1Re =duρ/μ =14×10
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×1×850/8×10=×103> 2000 ∴此流体属于滞流型 2由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布,令管径和流速满足 y= -2pu-um 当ｕ=0时 ,y= r= 2pum ∴ p = r/2 = d/8 当ｕ=ｕ平均=ｕmax= s时, y= - 2p= d/8 = d∴即 与管轴的距离 r=×10m 3在147×10和×10两压强面处列伯努利方程 u 1/2 + PA/ρ + Z1g = u 2/2 + PB/ρ+ Z2g + Σｈf ∵ u 1 = u 2 , Z1 = Z2 ∴ PA/ρ= PB/ρ+ Σｈf 损失能量ｈf=PA- PB/ρ=147××10/850 = ∵流体属于滞流型 ∴摩擦系数与雷若准数之间满足λ=64/ Re 又 ∵ｈf=λ×ι/d× u ∴ι= ∵输送管为水平管,∴管长即为管子的当量长度 即：管长为 18. 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动;若管长及液体物性不变,而管径减至原有的1/2,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍 解：∵管径减少后流量不变 ∴u1A1=u2A2而r1=r2 ∴A1=4A2 ∴u2=4u 由能量损失计算公式Σｈf=λι/d×1/2u得 Σｈf,1=λι/d×1/2u1 Σｈf,2=λι/d×1/2u2=λι/d× 8u1=16Σｈf,1 ∴hf2 = 16 hf1
20. 每小时将2×103g的溶液用泵从反应器输送到高位槽;反应器液面上方保持×103a的真空读,高位槽液面上方为大气压强;管道为的钢管,总长为50m,管线上有两个全开的闸阀,一个孔板流量计局部阻力系数为4,5个标准弯头;反应器内液面与管路出口的距离为15m ;若泵效率为,求泵的轴功率; 解： 流体的质量流速 ωs = 2×10/3600 = kg/s 流速 u =ωs/Aρ=s 雷偌准数Re=duρ/μ= 165199 > 4000 查本书附图1-29得 5个标准弯头的当量长度: 5×= 2个全开阀的当量长度: 2× = ∴局部阻力当量长度 Σιe= + = 假定 1/λ=2 lgd /ε + = 2 lg68/ + ∴λ= 检验 d/ε×Re×λ = > ∴符合假定即 λ= ∴全流程阻力损失 Σｈ=λ×ι+ Σιe/d × u/2 + ζ×u/2 = ×50+/68×10 + 4×2 = J/Kg 在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得 P1/ρ+ We = Zg + P2/ρ+ Σｈ We = Zg + P1-
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P2/ρ+Σｈ = 15× + ×10/1073 + = J/Kg 有效功率 Ne = We×ωs = × = ×10轴功率 N = Ne/η=×10/ = ×10W =
22如本题附图所示,,贮水槽水位维持不变;槽底与内径为100mm 的钢质放水管相连,管路上装有一个闸阀,距管路入口端15m 处安有以水银为指示液的U管差压计,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长度为20m; 1.当闸阀关闭时,测得R=600mm,h=1500mm；当闸阀部分开启时,测的R=400mm,h=1400mm;摩擦系数可取,管路入口处的局部阻力系数为;问每小时从管中水流出若干立方米; 2.当闸阀全开时,U管压差计测压处的静压强为若干Pa,表压;闸阀全开时le/d≈15,摩擦系数仍取解: ⑴根据流体静力学基本方程, 设槽面到管道的高度为x ρ水gh+x= ρ水银gR 10×+x = ×10× x = 部分开启时截面处的压强 P1 =ρ水银gR -ρ水gh = ×10Pa 在槽面处和1-1截面处列伯努利方程 Zg + 0 + 0 = 0 + u/2 + P1/ρ + Σｈ 而Σｈ= λι+Σιe/d +ζ· u/2 = u∴× = u/2 + + uu = s 体积流量ωs= uAρ= ×π/4××3600 = h ⑵ 闸阀全开时 取2-2,3-3截面列伯努利方程 Zg = u/2 + 2 + ×15 +ι/du/2 u = s 取1-1﹑3-3截面列伯努利方程 P1/ρ = u/2 + ×15+ι/du/2 ∴P1= ×10Pa
26. 用离心泵将20℃水经总管分别送至A,B容器内,总管流量为89m/h3,ф127×5mm;原出口压强为×10Pa,容器B内水面上方表压为1kgf/cm2,总管的流动阻力可忽略,各设备间的相对位置如本题附图所示;试求：1离心泵的有效压头H e；2两支管的压头损失Hf,o-A ,Hf,o-B,; 解：1离心泵的有效压头 总管流速u = Vs/A 而A = 3600×π/4×117×10u = s 在原水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程 Z0g + We = u/2 + P0/ρ+Σｈf ∵总管流动阻力不计Σｈf=0 We = u/2 + P0/ρ-Z0g =2 +×10/ -2× =Kg ∴有效压头He = We/g = ⑵ 两支管的压头损失 在贮水槽和Α﹑Β表面分别列伯努利方程 Z0g + We = Z1g + P1/ρ+ Σｈf1 Z0g + We = Z2g + P2/ρ+ Σｈf2 得到两支管的能量损失分别为 Σｈf1= Z0g + We –Z1g + P1/ρ = 2× + –16× + 0 =Kg Σｈf2=Z0g + We - Z2g + P2/ρ =2× + –8× + ×10/ = J/Kg ∴压头损失 Hf1 = Σｈf1/g = m Hf2 = Σｈf2/g =
28．本题附图所示为一输水系统,高位槽的水面维持恒定,水分别从BC与BD两支管排出,高位槽液面与两支管出口间的距离为11m,AB段内径为38mm,长为58m；BC支管内径为32mm,长为；BD支管的内径为26mm,长为14m,各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度;AB与BC 管的摩擦系数为;试1当BD 支管的阀门关闭时,BC支管的最大排水量为若干m3h 2当所有的阀门全开时,两支管的排水量各为若干m3hBD支管的管壁绝对粗糙度为,水的密度为1000kg/m3,解:1BD 支管的阀门关闭 VS,AB = VS,BC 即 u0A0 =
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33
u1A1 u0π38/4 = u1π32/4∴ u0 = 分别在槽面与C-C,B-B截面处列出伯努利方程 0 + 0 + Z0g = u1/2 + 0 + 0 + Σｈf,AC 0 + 0 + Z1g = u0/2 + 0 + 0 + Σｈf,AB 而Σｈf,AC = λιAB/d0 ·u0/2 + λιBC/d1·u1/2 = ×58000/38 ×u0/2 + ·12500/32×u1/2 = u0+ u1Σｈf,AB = λιAB/d0·u0/2 = ×58000/38×u0/2 = u0∴u1 = s BC支管的排水量 VS,BC = u1A1 = s ⑵ 所有的阀门全开 VS,AB = VS,BC + VS,BD u0A0 = u1A1 + u2A2 u0π38/4 = u1π32/4 + u2π26/4 u038= u132+ u226假设在BD段满足1/λ=2 lgd /ε + ∴λD = 同理在槽面与C-C,D-D截面处列出伯努利方程 Z0g = u1/2 + Σｈf,AC = u1/2 +λιAB/d0 ·u0/2 + λιBC/d1·u1/2 ② Z0g = u2/2 + Σｈf,AD = u2/2 +λιAB/d0 ·u0/2 +λDιBD/d2·u2/2 ③ 联立①②③求解得到 u1 = m/s, u2 = m/s 核算Re = duρ/μ = 26×10××10/ = ×10d/ε/Reλ= > ∴假设成立 即 D,C两点的流速 u1 = m/s , u2 = m/s ∴ BC段和BD的流量分别为 VS,BC = 32×10×π/4×3600× = m/s VS,BD = 26×10×π/4×3600× = m/s
2. 用离心泵以40m3h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶,并经喷头喷出而落入凉水池中,以达到冷却的目的,已知水进入喷头之前需要维持49kPa的表压强,喷头入口较贮水池水面高6m,吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m,管路中的动压头可以忽略不计;试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度;当地大气压按计; 解：∵输送的是清水 ∴选用B型泵 查65℃时水的密度 ρ= Kg/m 在水池面和喷头处列伯努利方程 u1/2g + P1/ρg + Η = u1/2g + P2/ρg + Ηf + Z 取u1 = u2 = 0 则 Η = P2- P1/ρg + Ηf + Z = 49×10/× + 6 + 1+4 = m ∵ Q = 40 m /h 由图2-27得可以选用3B19A 2900 4 65℃时清水的饱和蒸汽压PV = ×10Pa 当地大气压 Ηa = P/ρg = ×10/× = m 查附表二十三 3B19A的泵的流量: — m /h
为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的ΗS即ΗS= 输送65℃水的真空度 ΗS = ΗS+Η
a-10- PV/×10–1000/ρ= ∴允许吸上高度Hg = ΗS - u1/2g -Ηf,0-1 = – 1 = 即 安装高度应低于
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222
3．常压贮槽内盛有石油产品,其密度为760kg/m3,粘度小于20cSt,在贮槽条件下饱和蒸汽压为80kPa,现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3流送往表压强为177kPa的设备内;贮槽液面恒定,设备的油品入口比贮槽液面高5m,吸入管路和排出管路的全部压头损失为1m 和4m ;试核算该泵是否合用;若油泵位于贮槽液面以下处,问此泵能否正常操作当地大气压按计. 解: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下 流量 Q = s, 气蚀余量△h= m 扬程H = 38 m 允许吸上高度 Hg = P0- PV/ρg - △h-Ηf,0-1 = m > 扬升高度 Z = H -Ηf,0-2 = 38 –4 = 34m 如图在1-1,2-2截面之间列方程 u1/2g + P1/ρg + Η = u2/2g
2
2
+ P2/ρg + Ηf,1-2 + △Z 其中u1/2g = u2/2g = 0 管路所需要的压头: e=P2 – P1/ρg + △Z + Ηf,1-2 = < Z = 34 m 游品流量Qm = 15 m/s < Q = s
离心泵的流量,扬升高度均大雨管路要求,且安装高度有也低于最大允许吸上高度 因此,能正常工作 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℃,当地大气压为760mmHg;
解: 确定流速 A0 /A2 = d0/d2= 35/50= 查20℃时水的有关物性常数 ρ= m,μ = ×10,PV = Kpa 假设C0 在常数区查图1-33得C0 = 则 u0 = C0 2RρA-ρg/ρ
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22
= s u2 = = m/s 核算: Re = d2u2ρ/μ=×10> 2×10∴假设成立 u1= u2d2 /
2
5 5
d1= m/s 允许气蚀余量 △h = P1- P2/ρg + u1/2g P1 = Pa - P真空度 = Kpa △h = = m 允许吸上高度 Hg =Pa- PV/ρg - △h-ΣΗf ∵ 离心泵离槽面道路很短 可以看作ΣΗf = 0 ∴ Hg =Pa- PV/ρg - △h = – ×10/× – = m
6. 某型号的离心泵,其压头与流量的关系可表示为H=18 - ×10QH单位为m,Q单位为m3s 若用该泵从常压贮水池将水抽到渠道中,已知贮水池截面积为100m2,池中水深7m;输水之初池内水面低于渠道水平面2m,假设输水渠道水面保持不变,且与大气相通;管路系统的压头损失为Hf=×10 QHf单位为m,Q单位为m3s;试求将贮水池内水全部抽出所需时间; 解: 列出管路特性方程Ηe= K + Hf K= △Z + △P/ρg ∵贮水池和渠道均保持常压 ∴△P/ρg = 0 ∴K= △Z ∴Ηe= △Z + ×10Q在输水之初△Z = 2m ∴Ηe= 2 + ×10Q
联立H=×10Q,解出此时的流量Q = 4×10m/s 将贮水槽的水全部抽出 △Z = 9m
∴Ηe= 9 + ×10Q再次联立H=×10Q,解出此时的流量Q = 3×10m/s ∵ 流量Q 随着水的不断抽出而不断变小 ∴ 取Q 的平均值 Q平均= Q + Q/2 = ×10m/s 把水抽完所需时间 τ= V/ Q平均 = h 8 . 现采用一台三效单动往复泵,将敞口贮罐中密度为1250kg/m3的直径为70mm,冲程为225mm,往复次数为2001/min,泵的总效率和容积效率为和;试求泵的实际流量,压头和轴功率; 解：三动泵理论平均流量 QT = 3ASnr = 3×π/4 ×××200 =min
实际流量Q = ηQT =× = m/min 泵的压头 H = △P/ρg + △u/2g + ΣHf + Z 取△u/2g = 0 =△
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P/ρg + ΣHf + Z = ×10/1250× + 2 + 10 = 轴功率 N = HQρ/102η = Kw
3在底面积.40m2的除尘室回收气体中的球形固体颗粒气体的处理量为3600m3h ,固体的密度
-5
ρs=3600kg/m3,操作条件下气体的密度ρ=m3,粘度为×10Pas;试求理论上完全除去的最小颗粒直径;解：根据生产能力计算出沉降速度 ut = Vs/bι= 3600/40 m/h = s 假设气体流处在滞流区则可以按 ut = dρs- ρg/18μ进行计算 ∴ d= 18μ/ρs- ρg ·ut 可以得到 d = ×10m 核算Re = dutρ/μ 〈 1 , 符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径 d = ×10m = μm
5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3,气体流量为000m3h,粘度为.6×10Pa密度为.674kg/m3,,采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘;若分离器圆筒直径为,试估算其临界直径,分割粒径及压强降;
解：1 临界直径 选用标准旋风分离器 Ne = 5 ,ξ= B = D/4 ,h = D/2 由Vs = bhui 得 Bh = D/4 ·D/2 = Vs /ui ∴ ui = 8 Vs /D根据dc = 9μB/πNeρsui
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6
计算颗粒的临界直径 ∴ dc = 9××10×××5×
计算颗粒的分割粒径
2300×= ×10m = μm 2分割粒径 根据 d50 = μD/utρs- ρ10××2300
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∴ d50 = ×
= ×10m = μm 3压强降 根据 △P = ξ·ρui/2 计算压强降 ∴ △P = ××2 = 520
Pa
7.验室用一片过滤面积为的的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验,滤叶内部真空读为500mmHg,过滤5min的滤液1L,又过滤5min的滤液,若再过滤5min得滤液多少
分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积,这就需要充分利用已知条件,列方 方程求解 解：⑴虚拟滤液体积 由过滤方程式 V+ 2VVe= KAθ 过滤5min得滤液1L 1×10×5 ① 过滤10min得滤液 ×10
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2
-32
-3
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+ 2×10Ve= KA
-3 2
+ 2××10Ve= KA×10 ② 由①②式可以得到虚拟滤液体积 Ve= ×
' '2
'
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' '2
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'
10KA= ⑵过滤15分钟 假设过滤15分钟得滤液VV+ 2VVe= KAθV+ 2××10V= 5× V= ×10∴再过滤5min得滤液 V = ×10- ×10= ×10m
-3
-3
-3
-3 3
9.在实验室中用一个边长的小型滤框对CaCO3颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验;料浆温度为19℃,其中CaCO3固体的质量分率为;测得每1m滤饼烘干后的质量为1602kg;在过滤压强差为275800Pa时所的数据列于本题附表： 试求过滤介质的当量滤液体积Ve,滤饼的比阻r,滤饼的空隙率ε及滤饼颗粒的比表面积α;已知CaCO3颗粒的密度为2930kg/m,其形状可视为圆球;
过滤时间θ 3
3
滤液体积V 解：由V + Ve= KAθ+θe两边微分得 2V + Vedv = KAdθ dθ/ dv = 2V/KA+ 2Ve/ KA计算出不
同过滤时间时的dθ/ dv 和 V ,将其数据列表如下 V △θ/△v 57 2 222 2
12 21 31 38 39 作出dθ/ dv – V的曲线如图 10.用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液,悬浮液中固体质量分率为,固相密度为2200kg/m,液相为水;每1m3滤饼中含500kg水,其余全为固相;已知操作条件下的过滤常数K=×10m/s,q=×10m/m;滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框;试求：1过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积：2过滤完毕用清水洗涤滤饼,求洗涤时间;洗水温度及表压与滤浆的相同解：1滤框内全部充满滤渣 滤饼表面积 A = ×2×38 = m滤框容积 V总 = ××38 = m已知 1m
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3
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3
的滤饼中 含水：500/1000 = m含固体： 1 – = m固体质量 ：×2200 = 1100 Kg 设产生1m的滤饼可以得到m0 ,KgV0 ,m的滤液,则 = 1100/1100 + 50 + m ∴ m0 = 6313 Kg 滤液的密度按水的密度考虑 V0 = m∴ 形成 m的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积 V =× = m则过滤终了时的单位面积滤液量为 q = V/A = = m/m∵qe= Kθe ∴θe = q / K = ×10
2
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3
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2
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3
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/ ×10= 由q + qe= K
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θ+θe得所需的过滤时间为 θ = q + qe/ K - θe = + /×10- =249 s ⑵ 洗涤时间 Ve = qe×A = ×10× = 由 dv/ dθWw= KA/8θ+θe得 洗涤速率 = ×10×/ 8× + = 205×10∴洗涤时间为：205×10= 388s
12.在3×10Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行实验,测的过滤常数K=5×10m/s,q=m,又测得饼体积之比v=;现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆,过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同;试求：1过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；2过滤完毕以相当与滤液量1/10的清水进行洗涤,求洗涤时间；3若每次卸渣重装等全部辅助操作共需15min,求每台过滤机的生产能力以每小时平均可得多少m滤饼计; 解：1框内全部充满滤渣 滤饼表面积A =×2×38 = m滤框容积 V
总 =××38 = m总共得到滤液体积 V = V总/ν= = m则过滤终了时的单位面积滤液量为 θ = q + 2
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qe/ K - θe = + / 5×10- 2 = 551 s ⑵ 洗涤时间 Ve = qe×A = × = 由 dv/ dθWw= KA/8θ+θe得 洗涤速率 = 5×10×/ 8× + = ×10清水体积 ：10 = 洗涤时间 ：×10= 416s 生产总时间T = 551 + 416 + 15×60 = 1867 s 生产能力 Q = 3600 V总 / T = 3600× 1867 = m/h
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14.用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液,滤框边长为,已测得操作条件下的有关参数为：K = 6×10m/s,qe = m/m滤液;滤饼不要求洗涤,其它辅助时间为20min,要求过滤机的生产能力为9m3h,试求：1至少需要几个滤框n2框的厚度L 解：设要得到V m的滤液需要的时间为θ,则 由V + Ve= KA
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θ+θe θ= V + Ve/ KA- θe = V + qeA/ KA- qe/K 板框过滤机的生产能力 = 3600V/Q + QD= 9 ∴Q + QD = 400V 即 V + qeA/ KA- qe/K + 20×60×9 = 400V V + / 6×10A+ 10800 = 400V ① 而总过滤面积 A = ×2×n = ② 联立①② 可得 210V+–V + = 0 ③ ∴△= –- 4×210×≥ 0 n ≥ 取n = 28 即 需要28块板 将n = 28带入③式可得到滤液体积 V = m∴滤饼体积 × = m设滤框的厚度为 L 则 ×L× 28 = ∴L = m = 66 mm
2.燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm后的绝缘砖;若炉的内表面温度t1为1400℃,外表温度t3为100℃,试求导热的热通量几两砖间界面温度;设炉内唤接触良好,已知耐火砖的导热系数为λ
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=+,绝缘砖的导热系数为λ2=+;两式中t 分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/m℃
解：令两砖之间的界面温度为t2 ,t1 = 1400 ,t3 = 100 耐火砖的导热系数λ1= + t1 + t2/2= + 1400 + t2/2 = + t2 绝热转的导热系数λ2= + t3 + t2/2
= + t2 t1 -t2/b1/λ1 = t2 -t3/b2/λ2 ∴ + 2009 = 0 解得界面温度t2 = 949℃ ∴各层的导热系数λ1= w/m℃ λ2= w/m℃ 根据多层平壁热传导速率公式Q = t1-tn/Σbi/Sλi 和q = Q/S 得导热的热通量 q = 1689 W/m
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4.蒸汽管外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍;其导热系数也为内层的两倍,若将两层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为合适 解：根据题意,若令内层导热系数为λ,则外层导热系数为2λ ∵绝热层厚度相同 ,均为b,假设蒸汽管道半径为r, 则两绝热层外半径分别为r1 = r + b , r2 = r + 2b 第一层保温层对数平均半径rm1 = r1 - r/lnr1/r 第一层保温层对数平均半径rm2 = r2–r1/lnr2/r1 ∵rm2 = 2 rm1 ∴b/r = ,rm1 = 两绝热层的对数平均面积按1 m管长计 S m1 = 2πr m1L=2×××1= S m2 = 2πr m2L=2××2××1= Q = t1-tn/Σbi/S miλi = t1-t3/{b/λ1S m1+ b/λ2S m2 =λ1t1-t3 将两绝缘层互换后, Q= t1-tn/Σbi/S miλi = t1-t3/{b/λ2S m1+ b/λ1S m2=λ1t1-t3 ∴Q/Q= ∴导热系数大的应该包扎在内层
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24．实验测定列管换热器的总传热系数时,水在换热器的列管内作湍流流动,管外为饱和水蒸气冷凝;列管直径.ф5×的钢管组成;当水
2.正戊烷C5H12和正己下该溶液的平衡数据;
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