（２）有一回转真空过滤机，每回转一周提供的过滤面积为４ｍ?，转速为0.003 转／秒，沉浸度ψ＝０．３。若要求此回转真空过滤机达到板框过滤机的最大生产能力， 回转真空过滤机的真空度为多少？ 对球形颗粒，当Ｒｅ?＝1～500时，颗粒沉降的阻力系数ζ＝18.5/(Re?)???， Ｒｅ?＝ｄ?Ｕ?ρ／μ（ｄ?为颗粒的直径，ｍ；Ｕ?为沉降速度，ｍ／ｓ） （１）证明：在Ｒｅ?＝１～５００范围内 Ｕ?＝〔0.07207×ｄ????（ρ?－ρ）ｇ／μ???ρ???〕????? 式中：ρ?－－颗粒的密度，ｋｇ／ｍ?，ρ－－流体的密度，ｋｇ／ｍ?； μ－－流体的粘度，Ｎ·Ｓ／ｍ?；ｇ－－重力加速度，９．８１ｍ／ｓ?。 （２）当ρ?＝１４００ｋｇ／ｍ?，ρ＝０．９７ｋｇ／ｍ?，μ＝ ２．１３×１０??Ｎ·Ｓ／ｍ?时，ｄ?在怎样的范围内上述Ｕ?的计算式适用。 一悬浮液，固相含量为０．２ｋｇ固／ｋｇ水，固相密度为３０００ｋｇ／ｍ?， 采用连续转筒真空过滤机过滤。转筒直径为６００ｍｍ，长６００ｍｍ，每３分钟转一 周，转筒在滤浆中浸没部分占２５％，过滤真空度为５００ｍｍＨｇ。滤液排出速率为 １２００ｋｇ／ｈ今为提高生产能力，将转速改为每２分钟转一周，问每小时排出滤液 多少ｍ?？ 又若滤饼中固相占５０％（体积），水占３０％，其余为空气。求改变转速前后滤 饼厚度各为多少？（计算时，过滤介质阻力可略去不计） 有一截面积为矩形的降尘室，宽度为Ｂ，高度为Ｈ，降尘室的长度为Ｌ，已知尘粒的 直径为ｄ?，尘粒密度为ρ?，气体密度为ρ，粘度为μ，已知Ｒｅ?＝ ｄ?Ｕ?ρ／μ＜１，为了使气流能可靠地呈滞流流动，要求Ｒｅ＝Ｄ?Ｕρ／μ ≤１６００（Ｄ?为气体流通截面的当量直径，Ｕ?为沉降速度） （１）导出计算最大生产能力的公式 （２）当Ｂ＝１ｍ，Ｈ＝０．５ｍ，Ｌ＝２ｍ，ｄ?＝２０μｍ，ρ?＝１４００ ｋｇ／ｍ?，ρ＝１．２ｋｇ／ｍ?，μ＝１．８６×１０??Ｎ·Ｓ／ｍ?时求降尘 室最大生产能力 １．对不可压缩滤饼，介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程式为Ｖ?＝ＫＡ?τ。 试求Ｋ与滤液粘度μ，滤饼比阻ｒ，过滤压差ΔＰ，滤浆中固体的质量分率ｘ，滤饼中 固体的质量分率ｙ（其余为滤液），固体的密度ρ?，滤液的密度ρ之间的关联式（关 联式中只能出现Ｋ，μ，ｒ，ΔＰ，ｘ，ｙ，ρ?，ρ） 在恒压过滤时如最后瞬间的过滤速率（ｄｖ／ｄτ）?和洗涤速率（ｄｖ／ｄτ）? 间的关系写为（ｄｖ／ｄτ）?＝（１／ｃ）×（ｄｖ／ｄτ）? 如滤饼不可压缩，求 （１）对板框压滤机 Ｃ与μ?，μ?，ΔＰ?，ΔＰ?的关系式 （２）对叶滤机 Ｃ与μ?，μ?，ΔＰ?，ΔＰ?的关系式 （注μ?，μ?分别为滤液和洗涤液的粘度 ΔＰ?，ΔＰ?分别为过滤及洗涤的压差） 恒压过滤，过滤介质阻力可以忽略不计，过滤后无需洗涤滤饼，过滤后的清洗滤布 和装卸等的辅助时间为τ?，求最大生产能力的表达式（最后的表达式只允许存在最大 生产能力Ｑ???，过滤面积Ｓ，辅助时间τ?及过滤常数Ｋ） 用板框压滤机在５ｋｇｆ／ｃｍ?的压差下对某悬浮液进行恒压过滤，要求每个过 滤循环得到滤饼体积０．０３２５ｍ?，已知过滤面积为２．５ｍ?，过滤常数Ｋ＝ １０??ｍ?／ｓ。每得１ｍ?滤液得到滤饼０．０７ｍ?，悬浮液的密度为１０７０ ｋｇ／ｍ?，滤饼不可压缩，滤布阻力可以忽略。输送机械为隔膜式正位移泵，额定流
量为２ｍ?／ｈ，采用支管（回路）调节的方法调节流量，效率为８０％，该泵由敞口 槽将滤浆打入过滤机中，管路中的位能变化，动能变化，以及阻力损失与压能变化相较 皆可忽略不计，求（１）过滤阶段，滤浆平均的输送速率为多少ｍ?／ｓ； （２）一个过滤循环中过滤阶段由于回路调节所损失的机械能为多少千瓦小时 在一内径为0.25cm的管的轴心位置上，穿一直径为0.005cm 的细导线，用以测定气体 的导热系数。当导线通以0.5 安培的电流时，产生的电压降为 0.12[v/cm] 。测得导线温 度为167℃ ，空心管内壁温度为150℃。试求: A)充入管内之气体的导热系数； B)若导线的黑度为0.8 ，估计不计入辐射传热所引起的误差。 有一壁厚为10mm的钢制平壁容器，内盛80℃的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数
为240W/m?℃。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16W/m℃ 、厚度为 50mm 的保温材
料。保温层为10℃的空气所包围, 外壁对空气的联合传热系数为10W/m?℃。 试求：A)每小时从每m?面积所损失的热量KJ/h.m?; B)容器内表面的温度T?。 钢材的导热系数为45W/m℃。 某套管换热器,管长为l,冷热流体作定态并流换热。换热器外包以隔热层;热损为零。 已知温差△１=2△２，若两流体流过l'长度时的传热量为总传热量之半，问l`/l=? 设两流体的比热及传热系数Ｋ均不随长度而变。 蒸汽在水平管外冷凝传热系数的关联式为 α= 0.725×[(gρ?λ?r)/(μdoΔt)]??? 试从物理意义上对上述结论加以分析。 如图２所示，有一稳定导热的平壁炉墙，墙厚240mm ，导热系数λ＝0.2W/m℃，若炉
墙外壁温度ｔ?＝45℃，为测得炉墙内壁温度ｔ?，在墙深 100mm处插入温度计，测得该 处温度ｔ?＝ 100℃，试求炉墙内壁温度ｔ?。 外径为 100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为λ[W/m℃]的绝缘材料，管外壁
温度为ｔ?，每米管长的热损失为Ｑ[W/m] ，试求绝热层外壁温度ｔ?（设管外壁与绝热 层接触良好）。 水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。现将管内径减半，则管内对 流传热系数为原来的多少倍？ 换热器间壁两侧的对流传热系数分别为α?及α?,若α?<<α?,在金属壁面及垢层 热阻不计的情况下, 试分析壁温接近哪一侧流体温度？ ①方型窑炉的炉壁由两层砖砌成，内层为 240mm耐火砖[λ=0.9W/mK]，外层为 240mm 红砖[λ=0.6W/mK]，炉膛内壁面温度为 700℃，外壁面温度为60℃，试求单位面积(ｍ?) 的散热速率及两层交界面的温度。 ②上题中若炉气向壁面的对流传热系数α?为30W/m?k，壁面向外界空气的对流辐射
联合传热系数α?为20W/m?k, 求炉膛内炉气温度和外界空气温度。 已知一外径为75mm，内径为55mm的金属管，输送某一热的物流，此时金属管内表面温
度为 120℃，外表面温度为 115℃，每米管长的散热速率为4545[W/m] ，求该管材的导热
系数。为减少该管的热损失，外加一层石棉层（导热系数为0.15W/m℃） 此时石棉层外表 面温度为10℃,而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%，求石棉层厚度及钢管和石棉层 接触面处的温度。 100℃ 的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4KJ/Kg ，总传热系数 2039W/m２℃ ，传热面积为12.75m２，15℃的冷却水以2.25*10^5kg/h 的流量在管内流过 ，设总传热温差可以用算术平均值计算，求水蒸汽冷凝量kg/h？ 有一段管径为φ108×4mm的蒸汽管道，裸露于气温为20℃的环境中，管内通以 100℃ 的饱和水蒸汽。测得每米管长的冷凝水量为0.70kg/h ，钢的导热系数为45W/m k，蒸汽冷 凝潜热为2258kJ/kg ，取蒸汽冷凝传热系数为10?W/m?k。试计算： A)管外壁温度ｔ?； B)辐射散热量占总热量损失的百分率，已知管外壁面黑度为0.8 。 某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成，相邻材料之间接触密切，各 层材料的厚度和导热系数依次为b?=250mm, λ?=1.4W/mk, b?=130mm, λ?=0.15W/mk,
b?=200mm, λ?=0.8W/mk。已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度 t=820℃ ，保温砖与 建筑砖接触面上的温度t?=260℃，试求： A)各种材料层的单位面积计的热阻； B)通过炉壁的热量通量； C)炉壁导热总温差及其在各材料层的分配。 炉壁由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ两层平壁组成。已知λ(绝热)=0.2W/m.K ，厚b(绝热)= 200mm,λ(普通)=0.7W/m.K,普通砖外侧壁温t?=50℃,两砖交界面温度t?=200℃, 外界空 气温度t=10℃, 炉外壁对大气的联合散热系数为10W/m?K。 A)求单位面积炉壁热损失Q/A; B)假如t?, t及联合散热系数不变, 两层砖位置互换, 热损失(Q/A)'如何变化? 两砖 交界面温度t?及保温层外侧温度t?如何变化? 由计算结果得出什么结论? 某厂一单管程单壳程列管换热器，列管规格为φ25×2.5mm ，管长6m, 管数501 根, 管程走热气体，流量为5000Kg/h, 平均比热3.04kJ/Kg.K,进口温度500℃;壳程走冷气体, 流量为4000Kg/h，平均比热3.14kJ/Kg.K , 进口温度30℃。 1.逆流操作时, 测得热气体的出口温度为200℃,求总传热系数K 为多少(W/m?K); 2.如采用并流操作，热气体的出口温度有无可能降为200℃ ? 为什么? 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液, 溶液量为1.4kg/s,比热为2KJ/Kg℃, 走内 管(规格为φ25×2.5mm),从150℃ 冷却到100℃ 。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃, 水的比热为4.18KJ/Kg℃。 1.已知溶液一侧的对流传热系数为1160W/m?℃, 冷却水一侧的对流传热系数为930 W/m?℃, 忽略管壁和污垢的热阻及热损失,求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷 却水的用量(kg/h)。 2.计算内管的外表面积和管长。 在套管换热器内，用饱和水蒸汽将在内管中作湍流流动的空气加热，设此时的总传热 系数近似等于管壁向空气的对流传热系数。今要求空气量增加一倍，而加热蒸汽的温度及 空气的进、出口温度仍然不变，问该换热器的长度应增加百分之几？ 热空气在φ426×9mm的铜管内流过, 在铜管的中心上安装一热电偶, 以测量空气的温 度, 热电偶的温度读数t?为220℃,铜管内壁面温度t?为110℃ 。求热电偶读数的相对误 差。已知热电偶接头的黑度ε?为0.8, 空气向热电偶接头的对流传热系数α??为 52W/m?℃, 可按很大的物体2 包围物体1 处理, 取总辐射系数C???=ε?C?,黑体
的
辐射系数 C?=5.67W/(m?.K?)。 ① 车间内有一高和宽各为1m的炉门, 其黑度为0.78, 炉门的辐射散热量为20kW。若车间 内温度为25℃, 则炉门的温度为多少? (黑体的辐射系数C?=5.67W/cm?.K?) ② 有一套管换热器, 长10m,管间用饱和蒸汽加热, 空气在一定流量下由内管流过, 温度 可升至某指定温度。现将空气流量增加一倍(即ms'=2ms),并近似认为加热面的壁温不变, 要使空气出口温度仍达到原指定温度, 则套管加热器的长度应为原来的几倍? 试推导冷热流体在间壁式换热器中作定态并流流动时对数平均温差的表示式。 假设 总传热系数及两流体的比热均为恒定值, 且热损失可以忽略不计。 某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163, 0.233
和0.582[W/m?], 为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930W以下, 若普通砖厚度取为10cm, 炉外壁温度为83℃, 求: 耐火砖和绝热砖厚度各为多少? 绝热砖和普通砖交界面温度t?为多少?（假设绝热砖与耐 火砖交界面温度为800℃） 长度均为l 的三根不同材质粗细均匀的棒, 并列传热, 各棒两端温度均为t?,t? (t?>t?), 各棒的截面积分别为A?, A?, A?, 导热系数为λ?, λ?, λ?求: A)三棒组成的传热系统的总热阻; B)单位时间从t?面传至t?面的热量; C)λ?A?较λ?A?及λ?A?大得很多时, 单位时间的传热量为多少? 一单壳程单管程列管换热器, 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束, 管程走某有机溶 液, 流速为0.5m/s，流量为15T/h,比热为1.76kJ/kg.K,密度为858kg/m?,温度由20℃加热 至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700W/m?K和
10000W/m?K。钢导热系数为45W/mK。垢层热阻忽略不计。 求: A)总传热系数; B)管子根数及管长; C)在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为要采取什么 措施？ 在传热面积为20m?的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200Kg/h 的冷却水,冷却 进口温度为110℃ 的醋酸, 两流体逆流流动。 换热器刚投入使用时, 冷却水出口温度为 45℃, 醋酸出口温度为40℃, 运转一段时间后, 冷热流体流量不变, 进口温度不变, 而冷 却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热Cp=4.2KJ/Kg℃,热损失 可忽略。 用一传热面积为3m?由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器, 用初温为 10℃
的水将机油由200℃ 冷却至100℃ , 水走管内, 油走管间。 已知水和机油的质量流量分 别为1000kg/h和1200kg/h, 其比热分别为4.18kJ/kg.K 和2.0kJ/kg.K; 水侧和油侧的对流 传热系数分别为2000W/m?.K 和250W/m?.K, 两流体呈逆流流动, 忽略管壁和污垢热阻。 A)计算说明该换热器是否合用? B)夏天当水的初温达到30℃, 而油的流量及冷却程度 不变时, 该换热器是否合用? 如何解决? (假设传热系数不变) 温度为20℃比热为 2.1KJ/kg℃的溶剂以5000Kg/h 的流率流过套管换热器内管, 被加 热至64℃, 环隙内为170℃ 饱和水蒸汽冷凝。换热器内管直径φ108×10mm,总长12m,材料 为钢,计算总传热系数。如果将内管改为Φ152×10mm的钢管,其他条件不变,求所需管长。 假设两种情况下蒸汽冷凝传热系数均为1000W/m?.K 液体在管内均为湍流, 不考虑污
垢热阻及热损失。钢的导热系数λ=45W/m?℃。 厚壁园筒内半径和外半径分别为r?与r?,若维持内表面和外表面温度t?及t?不变, 园筒材料的导热系数与温度有关且可表示为λ=λ?(+bt)。求: A)单位时间流过单位长度园筒壁的热量Q; B)如采用某一平均导热系数λ(均) , 代入导热系数不变条件下推导所得的导热公式 计算Q, 则与此λ(均) 对应的温度是多少? 有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 管长为2m。 要求将质量流量为 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。 若水蒸汽的冷凝传热系数为1×10?W/m?.K, 管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计, 而且不 计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为Cp=1kJ/kg.K, λ=2.85×10??W/m.K, μ=1.98×10??Pa.S, Pr=0.7。试求: A)空气在管内的对流传热系数; B)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准); C)通过计算说明该换器能否满足需要？ D)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。 有一套管换热器, 内管为φ54×2mm,外管为φ116×4mm的钢管, 内管中苯被加热, 苯 进口温度为50℃, 出口温度为80℃, 流量为4000Kg/h。环隙为133.3℃ 的饱和水蒸汽冷凝 , 其汽化热为2168.1kJ/kg,冷凝传热系数为11630W/m?.K。 苯在50℃～80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=880Kg/m?, 比热Cp=1.86KJ/Kg℃, 粘度μ=0.39×10??Pa.S, 导热系数λ=0.134W/m.K, 管内壁垢阻为0.000265℃m?/W, 管壁及管外侧垢阻不计。试求: A)加热蒸汽消耗量; B)所需的传热面积(以内管外表面计)。 C)当苯的流量增加50%,要求苯的进出口温度不变, 加热蒸汽的温度应为多少? 有一蒸汽管道，其外径为４２６ｍｍ，长５０ｍ。管外复盖一层厚为４００ｍｍ的保 温层，保温材料的导热系数λ随温度ｔ而变化，其关系为： λ＝０．５ ＋ ９×１０??t W/m.K 现已测得蒸汽管道的外表面温度为１５０℃，保温层外表面温度为４０℃，试计算该管道 的散热量。 某厂用一套管热交换器，每小时冷凝２０００kg甲苯蒸汽，冷凝温度为１１０℃，甲 苯的汽化潜热为３６３KJ/Kg,其冷凝传热系数为１４０００W/m?.℃。冷却水于１６℃及 5000Kg/h的流量进入套管内管(内径为５０ｍｍ)作湍流流动,其对流传热系数为１７４０ W/ｍ?℃。水的比热可取为４．１９KJ/Kg℃。忽略壁及垢层的热阻且不计热损失。 A)试计算冷却水的出口温度及套管管长。 B)由于气候变热, 冷却水进口温度升为 ２５℃，试计算在水流量不改变的情况下, 该冷凝器的生产能力的变化率。 有一列管式换热器，列管由薄壁钢管制成。壳方通入温度为１２０℃的饱和水蒸汽。 管内走空气，空气流量为２．５×１０?kg/h，呈湍流流动，进口温度为３０℃，出口温 度为８０℃。现将空气流量加大1.5倍，进口温度不变。问此时的换热量为多少? 空气比热ＣP ＝１００５J/kg.K，假设空气的物性保持不变。 某单程列管换热器，由２５４根φ２５×２．５ｍｍ管子组成，壳程用１００℃饱和 水蒸汽加热，使空气从２５℃加热到８５℃，空气量为８０００kg/h，试计算 A)换热器的管长为多少？ B)若管内气量增加一倍，空气入口温度和饱和水蒸汽温度均不变，求空气出口温度为 多少？（设空气的物性不变）