水平流速u?qVbH1.8?4.2 假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求ut，
?1.540.20m?s?1，
ut?d2??s???gutu18?l?4.2??8?10???4000?62?3?0.5??9.8?518?3.4?100.20?50，
?4.1?10?3m?s?1，
每层间距h? 层数n?Hh?4.1?10?4.1?0.084m，
0.084?3.4?103-6、用一个截面为矩形的沟槽，从炼油厂的废水中分离所含的油滴。拟回收直径为200μm以上的油滴。槽的宽度为4.5m，深度为0.8m。在出口端，除油后的水可不断从下部排出，而汇聚成层的油则从顶部移去。油的密度为870kg?m?3，水温为200C。若每分钟处理废水20 m3，求所需槽的长度L。 （答：L?26.6m）
解：假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求ut，
查表得20℃的水的??998.2kg?m?3，??1.004?10?3Pa?s， ut?d2 复核：Ret?dut??8?10?6?4.1?10?5?3?0.5?4.8?10?4?1与假定相符。
??s???g18?dut???200?10???870?62?998.2??9.8?318?1.004?10200?10?6??2.79?10?3m?s?1
负号代表油滴向上运动， 复核：Ret????2.79?10?3?3?998.21.004?10?0.557?1与假定相符，
油滴从槽底升至表面所需的时间t??0.8?3?2.79?10故废水在槽中通过的时间应大于287s，即：
L?287 废水在槽内通过的时间t??20/60?287s，
4.5?0.8?L?26.6m
3-7、过滤含20%（质量）固相的水悬浮液，得到15m滤液。滤渣内含有30%水分。求所得干滤渣的量。 （答：4200kg）
解：设悬浮液量G1，湿滤渣量G2，干滤渣量G3?G2?1?0.30? G1?G2?15?1000
G1?0.20?G3?G2?1?0.30?
由上面两式可得：G1?21000kg，G2?6000kg，G3?4200kg。 3-8、用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分率为
?53?30.139，固相密度为2200kg?m，液相为水。每一m3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?2.72?10m?s2?1?33?2，qe?3.45?10m?m。滤框尺寸
为810?25mm，共38个框。试求：（1）过滤到滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得滤
3液体积；（2）过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。（答：4.04min，3.88m，6.38min）
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3解：滤框尺寸：810?810?25mm，共38个框， 框内实际总容积为0.615m3，
滤饼体积等于全部滤框内的实际总容积即0.615m3， 滤饼中含水量0.615?500?307.5kg，体积为0.3075m3， 滤饼中固相体积0.615?0.3075?0.3075m3， 滤饼中固相质量676.5?307.5?984kg， 悬浮液的质量676.5/0.139?4866.91kg， 滤液的质量4866.91?984?3882.91kg 滤液的体积V?3882.91/1000?3.88m3， 过滤面积A?0.81?0.81?38?2?49.9m2，
单位面积的滤液量q?3.8829/49.9?0.0778m3?m?2， 由?q?qe??K????e?
22 式中：K?2.72?10?5m?s2?1，qe?3.45?10?3m?m3?2，?e?qeK
???242.2s?4.04min（过滤时间） 清洗时间?w?
8?q?qe?VwKA?80.0178?3.45?102.72?10?5??3?49.9??0.8?383s?6.28min。
第4章 传热
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为??1.05W?m?1?K?1, 厚度 b?230mm；绝热砖的热导率为??0.151W?m?1?K?1；普通砖的热导率为
?1?10??0.93W?m?K。若耐火砖内侧温度为1000C , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度
00为940C ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过130C (假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等) 。试求：（1）绝热砖的厚度。绝热砖的尺寸为：65mm?113mm?230mm; (2) 普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为：50mm?120mm?240mm。(答： ⑴b2?0.460m；⑵t4?34.6?C )
解：⑴第一层：
QAQA?t1?t2b1
?1 第二层：
?t2?t3b2
?2 ? ??1b1?t1?t2???1000?2b2?t2?t3?
0.151b21.050.23?940???940?130?
?b2?0.446m
因为绝热砖尺寸厚度为230mm，故绝热砖层厚度b2取0.460m，
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校核：
1.050.23?1000?940???3b30.1510.460?940?t3?
?t3?105.3?C； ⑵
?1b1?t1?t2???t3?t4?
?t4?34.6?C。
4-2、某工厂用?170mm?5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm的矿渣棉，其热导率为0.065W?m?1?K?1;第二层为厚30mm的石棉灰，其热导率为0.21W?m?1?K?1。管内壁温度为3000C，保温层外表面温度为400C。管道长50m。试求该管道的散热量。无缝钢管热导率为45W?m?1?K?1 （答：Q?14.2kW）
解：已知：?棉?0.065W?m 查表得：?钢?45W?m
Ql?1d2d11?1
?K?1，?灰?0.21W?m?1?K?1
?1?K?1
d4d32??t1?t4??1ln??2lnd3d2?1
?3ln 其中：ln ln ln
Ql?d2d1d3d2d4d3?ln?ln?ln0.170.160.230.170.290.23?0.0606， ?0.302， ?0.231
?284W?m?12??300?40?0.060645?0.3020.065?0.2310.214，
Q?284?50?1.42?10W?14.2kW。
4-3、冷却水在?19mm?1mm，长为2.0m的钢管中以1m?s解：设为湍流 水的定性温度t?288?2982?1?1?1的流速通过。水温由
288K升至298K。求管壁对水的对流传热系数。 (答：4260W?m?2?K?1)
?293K，
查表得：cp?4.183kJ?kgW?m ??0.5985??C?K?1，
?1，
??1.004?10?3Pa?s，
?3 ??998.2kg?m l?2m，d?0.017m， l?2，
?117.7?50，
0.017du?0.017?1?998.244 Re?与假设相符， ??1.69?10?10?6?1.004?10d 18
Pr?cp???4.183?10?1.004?100.5985Re0.83?3?7.01，
??0.023 ?0.023?d0.59850.017Pr0.4
40.80.4?1.69?10??7.01??4260W?m?2?K?1。
4-4、空气以4m?s?1的流速通过一?75.5mm?3.75mm的钢管，管长20m。空气入口温度为320C，出口为680C。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍。其它条件不变，对流传热系数又为多少？（答：18.3W?m?2?K?1 ，31.7W?m?2?K?1）
解：设为湍流
空气的定性温度t?32?682?50?C，
查表得：cp?1.005kJ?kg?1??C?1，
??2.83?10?2W?m?1?K?1， ??1.96?10?5Pa?s， ??1.093kg?m?3，
l?20m，d?75.5?2?3.75?68mm， l?294?50， 0.068du?0.068?4?1.09344 Re?与假设相符， ??1.517?10?10?5?2.83?10d?20 Pr?cp???1.005?10?1.96?102.83?10Re0.83?5?2?0.698，
??0.023 ?0.023?dPr?20.4
40.80.42.83?100.068?1.517?10??0.698??18.3W?m?2?K?1，
当u??2u时
?0.80.40.80.8?2?1???0.023Re?Pr???2?18.3?2?31.7W?m?K。
d0.293?0.02?30.14?2?1 ?1.86?199W?m?K。 ?976?200???0.0555?0.02?3?4-5、有一套管式换热器，外管尺寸为?38mm?2.5mm，内管为?25mm?2.5mm的
1钢管，冷水在管内以0.3m?s的流速流动。水进口温度为20C，出口为40C。试求管
?2?1壁对水的对流传热系数。（答：1640W?m?K）
解：设为湍流
水的定性温度t?20?402?30?C，
?1?100 查表得：cp?4.174kJ?kg?1??C?1?1，
??0.618W?m?K，
?6 ??801.5?10Pa?s， ??995.7kg?m?3，
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Re? Pr?du??cp???0.02?0.3?995.7801.5?103?64?7456?10与假设不符，为过度流，
4.174?10?801.5?100.618?6??5.41，
?湍?0.023 ?0.023f?1??d0.6180.025Re0.8Pr0.4
?1753W?m?2?7456?0.8?5.41?0.46?105?K?1，
?过5000kg?h?1?1??0.9358， 0.80.8Re7456?2?1?f??湍?0.9358?1753?1640W?m?K。
6?104-6、现测定套管式换热器的总传热系数，数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为
，进口温度为800C，出口温度为500C；水在环隙中流动，进口温度为150C，
出口为300C。逆流流动。冷却面积为2.5m2。问所测得得总传热系数为若干？ （答：?2?1
） 737W?m?K解：甲苯的定性温度t?80?502?1?65?C，
查表得：cp?1.88kJ?kg Q?Gc??C?1，
3?t1p?t2??50003600?1.88?10??80?50??78.3kW，
t1?T2?80?30?50?C， t2?T1?50?15?35?C， ?5035?2，??tm?50?3523?42.5?C，
?2 K?QA?tm?78.3?102.5?42.5?737W?m?K?1。
4-7、在一套管式换热器中，内管为?180mm?10mm的钢管，内管中热水被冷却，热水流量为3000kg?h0?1，进口温度为90C，出口为60C。环隙中冷却水进口温度为20C，
?2?1000出口温度为50C，总传热系数K?2000W?m?K。试求：
（1）冷却水用量；
（2）并流流动时的平均温度差及所需的管子长度； （3）逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。
?1（答：（1）3000kg?h ；（2）30.6?C ，3.4m ；（3）40?C ，2.6m ）
解：⑴cp?4.186kJ?kg?1??C?1，
Q?G1cp?t1?t2??G2cp?T2?T1? G2?3000?4.186??90?60?4.186??50?20??3000kg?h?1；
⑵t1?T1?90?20?70?C， t2?T2?60?50?10?C， ?tm?70?50ln701020
?30.6?C，