食工原理课后习题答案第3-6章1315

WORD格式可编辑第三章3-1试求粒度为50m的某谷物的粉粒在20℃和100℃的常压空气中的沉降速度。并分析其计算结果。已知该谷物的密度=1480kg/mp3。-5Pa.s=1.205kg/m3解：（1）=1.81×10u=(50×10t-6)2×(1480-1.205)9.×81/(181×.81×10-5)=0.111m/s-6-5)=0.37<1Re=0.111×50×10×1.205/(1.811t0×（2）=2.19×10-5Pa.s=0.946kg/m3u=(50×10t)×(1480-0.946)9.×81/(182×.19×10-5)=0.092m/s-62-6-5Ret=0.092×50×10×0.946/(2.1910×)=0.199<13的微粒，在20℃的水中按斯托克斯定律沉降，问直径相差一倍的微粒，其沉3-2密度为1850kg/m降速度相差多少？2u’=4utt解：u’/u=(d’/d)tt3-3已测得密度为1100kg/m3的某球形豆制品颗粒在15℃水中的沉降速度为2.8mm/s，求此豆制品颗粒的直径。18u180.001150.00284解：2.4310mtd()g(11001000)9.81p-4Re=2.43×10×0.0028×1000/0.00115=0.59<1t3的糖蜜的粘度。该粘度计由一光滑钢球和玻璃筒组3-4用落球粘度计测定20℃时密度为1400kg/m3成，如附图所示。试验测得密度为7900kg/m，直径为0.2mm的钢球在盛有此糖蜜的玻璃筒中的沉降速度为10.2mm/s，问此糖蜜的粘度为多少？2(p-)g/18ut=(2×10-4)2×(7900-1400)9×.81/(181×0.2×10-3)=0.0139Pa.s解：=d专业知识整理分享WORD格式可编辑-4-3Re=2×10×10.2×10×1400/0.0139=0.2055<1t3-5一矩形降尘室，长10m，宽5m，其中有20块隔板，隔板间的距离为0.1m，用以分离含尘气体中的微粒，微粒的密度是2500kg/m3，微粒中最小粒径为10m，气体的粘度为0.0218cP，密度为3。试求：（1）最小微粒的沉降速度；（2）若需将最小微粒沉降下来，气体的最大流速不能超1.1kg/m3/h？过多少m/s？（3）此降尘室能够处理的气体量为多少m-6)2×(2500-1.1)9.×81/(180×.0218×10-3)=6.247×10-3m/s解：（1）u=(10×10tmin-3-6-3)=0.00315<1Re=6.247×10×10×10×1.1/(0.02181t0×（2）tt=0.1/utmin=16su=10/16=0.6247m/s-33/h（3）q=uBLn=6.247×10×10×5×21×3600=23614mvhtmin3-6拟用长4m、宽2m的降尘室净化3000m3/h的常压空气，气温为25℃，空气中含有密度2000kg/m3的尘粒，欲要求净化后的空气中所含尘粒小于10m，试确定降尘室内需设多少块隔板？-6)2×(2000-1.185)9.×81/(181×.835×10-5)=5.94×10-3m/s解：u=(10×10t-33/hq=5.94×10×4×2×3600=128v1m3000/128=23.4即应有24层，需23层隔板。3-7有一旋风分离器分离气流中的颗粒，在正常操作时，其进口气速为20m/s，由于突然事故，使处理气体量减少40%，问此旋风分离器能够分离出的最小颗粒将有何变化？习题解21专业知识整理分享WORD格式可编辑解：q’=0.6qu’=uq’/q=0.6u=0.6×20=12m/svvvTTv9Bt1/2=(1/0.6)1/2=1.29dd’/d=(u/u’)cccTTπNusT3-8使用（B=D/4、A=D/2）标准型旋风分离器收集流化床锻烧器出口的碳酸钾粉尘，粉尘密度为3，旋风分离器的直径D=650mm。在旋风分离器入口处，空气的温度为200℃，流量为2290kg/m3800m3/h（200℃）时，求此设备能分离粉尘的临界直径d（取N=5）。2)=20m/s解：u=3800×8/(36000×.65cT59B92.6100.656d7.2710mcNuπ43.145229020sT3-9在100℃的热空气中含砂粒之粒度分布（质量分率）为：粒径范围，m10以下10~2020~3030~4040以上质量分率，%1010202040已知砂粒的密度为2200kg/m，若此含尘气流在一降尘室中分离，其分离效率为60%；在另一旋风分3离器中分离，其分离效率可达90%，现将流量降低50%，问新的情况下两种分离器的分离效率各为若干？设砂粒的沉降均符合斯托克斯定律。解：对降尘室，原临界粒径为30m。qv=utBLq’=q/2u’=u/2vvtt1/2d’=d/21/2=2.12×10-5m分离效率增为80%d’/dc=(uc’/u)cctt对旋风分离器，原临界粒径为10m。1/2d’=d×21/2=14.1×10-5m分离效率<90%d’/dc=(uc/u’)cctt3-10某圆柱形吸附剂的尺寸为直径4mm，高8mm。试分别求该吸附剂的等体积直径、等表面积当量直径、等比表面积当量直径以及球形度。2-7m3d=(6V/)1/3=5.77×10-3mpe解：V=0.785×0.004p×0.008=1.0051×024m2A=0.785×0.004×2+3.14×0.004×0.008=1.2561×0-pdA=(Ap/)1/2=6.32×10-3md=6V/A=6×1.005×1pap0-7/(1.2561×0-4)=4.8×10-3ma=6/d=1040me2/m3a=1.256×10-3/(1.0051×0-7)=1250m2/m3jA=1040/1250=0.83p3-11某喷雾干燥制品的筛分数据如下表所示。颗粒试样总量为0.5kg，设颗粒为球形，试求该混合颗粒的分布函数曲线，频率函数曲线以及以等比表面积计的平均粒径。序号12345678910筛孔尺寸/mm0.40.3540.1250.090.0710.056<0.045筛留量/kg0.0010.0040.0100.0710.1350.1430.1160.0180.0020.000解：附表序（I）筛分数据（II）计算值号筛孔尺寸mm筛留量kgd-dd/mmwi/％Ff/mmw/dpmip,i-1p,Ipmiiii10.40.010.21.00020.3150.0040.0850.35750.80.9980.02240.00286专业知识整理分享WORD格式可编辑30.250.010.0650.282520.990.07080.0056540.180.0710.070.21514.20.970.66050.030550.1540.1350.0260.167270.8281.61680.0450960.1250.1430.0290.139528.60.5582.05020.040070.090.1160.0350.107523.20.2722.15810.0249480.0710.0180.0190.08053.60.040.44720.0029090.0560.0020.0150.06350.40.0040.06300.000254100.00000.0560.0280000以等比表面积计的平均粒径：d=0.141mmS=7.089S=0.1521pm习题解22专业知识整理分享WORD格式可编辑3-12一固定床吸附器，床层由比表面积a=1250m/m的圆柱形吸附剂组成，床层的高度为1.5m，空隙率为0.42。当温度为150℃及压强为0.02MPa（表23压）时，在每平方米吸附层的截面上每小时通过3（标准状况）的混合气体，试计算通过吸附层的流体压降。已知150℃及0.12MPa（绝压）1800m时该混合气体的密度为0.8kg/m3，粘度为2.5×10-5Pa.s。1800273150101.3解：u0.647m/s3600273121.3222]a(1)a(1)pL[4.17u0.29u33221250(10.42)1250(10.42)0.6451.5[100.6470.29330.420.42=2143Pa3，粘度为1.3×10-3Pa.s。3-13用活性炭固定床脱除某溶液的色度，溶液温度为20℃，密度为830kg/m使用的活性炭平均粒径为0.85mm，床层直径为0.3m，填充高度为0.6m，空隙率为0.43。当活性炭层上方在大气压下保持1.0m液层高度，而床层下方集液容器内抽真空减压至40kPa（真空度）时，问该溶液的处理量有多大？解：床层上方压强9810Pa（表），床层下方压强-40000Pa（表）p=9810+40000=49810Paa=6/d=7959m/m2322(10.43)30.432830u498107059(10.43)705934.171.310u0.2930.60.4383016.7=1.1041×06u+1.218×107u26u+1.218×107u2u+0.0906u-0.006816=0u=0.0489m/s22-33qv=0.785×0.3×0.0489=3.4551×0m/s3-14恒压下过滤某含渣的果汁，由实验已测得过滤中截留的浆渣滤饼的压缩指数为0.55。现已知在03的.2MPa清果汁。的压差问在下，过其它条件相同滤1h后可下，得3m若过滤1h后要得到5m3的清果汁需采用多大的过滤压差？设介质阻力忽略不计。2=2kA2p1-stV’2=2kA2p’1-st解：V(V’V/)2=(p’/p)1-s=(5/3)2(p’/p)=(5/3)2/(1-0.55)=9.68p’=9.68p=9.68×0.2=1.94MPa2过滤面积过滤15分钟后得滤液1.2m3，继续过滤3-15某厂用压滤机恒压过滤某种胶状悬浮液，1m至1小时，共得滤液4m3，此时滤框已充满，即停止过滤。试依据上述测试数据确定其恒压过滤方程。如果过滤前在滤布面上涂一层助滤剂（其厚度可略而不计），则滤布阻力可降至原来的1/3，问涂上助滤剂后滤框充满所需时间为多少？解：1.22+2×1.2×q=15K42+2×4×q=60K232K=1.12m/minqe=6.4m/mee过滤方程为q2+12.8q=1.12t32铺助滤剂后q’=q/3=6.4/3m/mee42+2×4×6.4/3=1.12tt=29.5min专业知识整理分享WORD格式可编辑3-16今有一实验装置，以0.3MPa的恒压过滤某水悬浮液，测得过滤常数K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2。3/m3。现拟在生产中采用BMY50—810/25型板框压滤机来又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08m过滤同样的料液，过滤压强和所用滤布也与实验时相同（此板框压滤机的B代表板框式，M代表明流，Y代表采用液压压紧装置，这一型号的滤机滤框空间的长与宽均为810m，框的厚度为25mm，共20个框）。试计算：（1）过滤至框内全部充满滤渣时所需过滤时间；（2）过滤后以相当滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）洗涤后卸渣、重装等操作共需15min，求压滤机的生产能力，3以每小时平均可得多少m滤饼计。2V3解：（1）A=0.812×2×20=26.24m=0.812×0.025×20=0.328m饼3q=V/A=4.1/26.24=0.156m3/m2V=0.328/0.08=4.1mq2+2×0.01×q=5×10-5tt=(0.1562+0.02×0.156)/(510×-5)=549s（2）t=0.1V×8(V+V)/KAwe2=0.1×8×q×(q+q)/K=0.1×8×0.156×(0.156+0.01)/(510-×)=414s5e习题解23专业知识整理分享WORD格式可编辑/h3（3）Q=0.328×3600/(549+414+900)=0.634m饼，于一小型过滤机中测得此悬浮液的滤3-17有一浓度为9.3%的水悬浮液，固相的密度为2200kg/m3-42饼常数k=1.1×10m/(sa·tm)，滤饼的空隙率为40%。现用一台GP5-1.75型回转真空过滤机进行生产（此过滤机的转鼓直径为1.75m，长度为0.98m，过滤面积为5m2，浸入角度为120°），生产时采用的转速为每分钟0.5转，真空度为600mmHg，试求此过滤机的生产能力（以滤液量计）和滤饼厚度。假设滤饼不可压缩，过滤介质的阻力可忽略不计。4-42解：K=2kp=2×1.1×10×600/760=1.7371×0m/s4100.51/312.5m3/hQ465AKn46551.7373V=Q/60n=12.5/(600×.5)=0.417m3v×(1-0.4)2×200/[1000+v×0.4×1000+v×(1-0.4)2×200]=0.093v=0.08m=0.08×0.417=0.0333m3/m3V=vV饼/mV=vV33=V/S=0.0333/5=0.0067m饼3-18某回转真空过滤机转速为每分钟1.5转，今将转速提高至每分钟2.5转，若其它情况不变，问此过滤机的生产能力有何变化？设介质阻力可忽略不计。1/2=(2.5/1.5)1/2=1.29解：Q’Q/=(n’n/)2）在0.25MPa（表压）下恒压过滤，经303-19一台BMS30-635/25型板框压滤机（过滤面积为30m3分钟充满滤框，共得滤液2.4m，过滤后每次拆装清洗时间需15分钟。现若改用一台GP20-2.6型回转真空过滤机来代替上述压滤机，转筒的直径为2.6m，长为2.6m，过滤面积有25%被浸没，操作真空度为600mmHg，问真空过滤机的转速应为多少才能达到同样的生产能力？设滤渣为不可压缩，过滤介质的阻力可忽略不计。3解：板框压滤机Q=2.4×60/(30+15)=3.2m/h回转真空过滤机K’K/=600×101.3/(7602×50)=0.32K=2.42/(3023×0×60)=3.5561×0-6m2/sK’=0.3K2=1.1374×10m/s-622A’=2.6×3.14×2.6=21.2m6n1.646521.21.1374102.625'n’=0.37rpm3，达到泵的最大3-20工厂用一台加压叶滤机过滤某种悬浮液，先以恒速过滤15分钟得到滤液2.5m3压头，然后再继续进行恒压过滤1小时，问：（1）总共可得滤液多少m？（2）如果叶滤机的去渣，3/h？（3）如果要此过滤机的生产能力为最大，则每重装等需15分钟。此滤机的生产能力为多少m3一循环应为多少时间？生产能力又是多少m/h？设介质阻力忽略不计。2=KA2tR/2解：（1）恒速V2222R即2.5=KA×0.25/2KA=2.5×2/0.25=50先恒速再恒压V2-V2=KA2(t-tR)VR22-2.5=50×(1.25-0.25)V=7.53（2）Q=7.5/(1.25+0.25)=5m3/h22RVKAt)(tV（3）QVVDRttD2专业知识整理分享WORD格式可编辑1KA22(tt)KA(tt)VDRR222dVKA(tt)V令0RR2Ddt(tt)21KA即22(tt)KA(tt)VD222RRKA(tt)VRR(t+tD)KA2/2=KA2(t-tR)+VR2代入t=0.25h，KAD=50，t=0.25h，V=2.5m3，得t=0.52hR2R此时V=[50×(0.52-0.25)+2.52]1/2=4.444m3Q=4.444/(0.52+0.25)max=5.77m3/h习题解24专业知识整理分享WORD格式可编辑2，在0.2MPa（表压）下用某种料浆进行恒压过滤实验，测得：3-21加压叶滤机过滤面积为4.5m过滤时间t/min51015202530滤液量V/l4907951035123514251575试求过滤常数K、q。-4m2/sq=0.0852m3/m2e解：用线性回归法得：K=1.02×10e3Q/mt/qt/sV/m3000.4900.10892755.106000.7950.17673396.239001.0350.23003913.0412001.2350.27444372.4715001.4250.31674736.8418001.5750.35005142.86斜率9809.32截距1671.27t/q6000500040003000200010000q00.433-22有一转鼓真空过滤机，每分钟回转2周，每小时可得滤液4m时要获得5m3滤液，转鼓每分钟应回转几周？此时转鼓表面滤饼的厚度为原来的几倍？假定所用的。若滤布阻力忽略不计，问每小真空度不变。1/2解：过滤介质可以忽略时，每小时所得的滤液体积：1/21/21/2q=465A(Kn)vq’q/=465A(Kn’)/[465A(Kn)]=(n’n/)∴nvv’=n(q’q/)vv2=2×(5/4)2=3.1253滤液，转鼓每分钟应转3.125周。即每小时要获得5m转鼓旋转一周表面生成的滤饼的厚度：=v(V/n)/A=vV/nA∴’/=(V’n/’)V/(/n)=V’n/Vn’=5×2/(3.1254×)=0.8即转鼓表面滤饼的厚度为原来的0.8倍。3-23用板框压滤机过滤某糖汁。滤框边长为810mm。已测得操作条件下过滤常数K=6.2×10-5m2/s，q=0.01me3/m2，每得1m3滤液的滤饼体积为0.1m3，滤饼洗涤及卸饼、重装等共费时25min。要求过3/h（按滤液计）。试计算：（1）至少需几个框；（2）框的厚度。滤机的生产能力为15m解：（1）由恒压过滤方程式：t=(V专业知识整理分享WORD格式可编辑2+2VVe)/KA2及Ve=Aqeq=V/(tt)=V/[(VvD2+2VV)/KA2+t]=KA2V/(V2+2VV+KA2t)ee22-522令dqv/dV=0，得：DDV=KAtD=6.2×10×25×60A=0.093A∴V=(0.093)1/2A=0.3050A-5225A/0.1921q=6.2×10×A×0.305A/(0.093A2+2×0.305A×0.01A+0.093A)=1.8911×0-v而qv=15m/h=4.1671×0-3m3/s3-3-5=42.33m2∴A=4.167×10×0.1921/1.89110×所需滤框数：n=A/2b2=42.33/(20×.812)=32.26取33实际过滤面积：A=33×2×0.812=43.30m2（2）一个操作周期中得到的滤液体积为：习题解25专业知识整理分享WORD格式可编辑21/2=0.305A=0.305×43.3=13.21m3V=(KA)D∴框的厚度为：L=Vv/nb2=13.21×0.1/(330×.812)=0.061m33-24用板框压滤机恒压过滤某悬浮液。悬浮液中固相质量分率为0.1。固相密度s=2000kg/m，液相为密度=1100kg/m3的水溶液，每1m3滤饼中含600kg溶液，其余全为固相。已知操作条件下过滤常-5232数K=9.8×10，板框尺寸为810mm×810mm×25mm，共26个框。求：（1）滤框m/s，qe=0.02m/m全部充满所需的时间及所得的滤液体积；（2）过滤完毕后用0.5m3清水洗涤，洗涤时表压与过滤时相同，洗水粘度为滤液粘度的75%，求洗涤时间。解：（1）以1m3滤饼为基准求v，设其质量为x：(x-600)/2000+600/1100=1解得x=1509.1kg对应的滤浆量909.1/0.1=9090.9kg对应的滤液量9090.9-1509.1=7581.8kg3对应的滤液体积7581.8/1100=6.89m23滤框全部充满时的体积0.81×0.025×26=0.4265m322V=0.4265×6.89=2.94m而A=0.81×2×26=34.12mq=V/A=2.94/34.12=0.0862m/m32由恒压过滤方程式q2+2qqe=K，知：(0.0862)+2×0.0862×0.02=9.81×0-5解得：=111s22-52-33（2）(dV/dt)w=KA/[8(V+Ve)]=KA/[8(q+qe)]=9.81×0×34.12/[8×(0.0862+0.02)]=3.93610×m/st=V/(dV/dt)=0.5/3.93610×www=127s校正后的洗涤时间为：-3t’=tw/=127×0.75=95.25sww第四章4-1在某一间歇式混合器内将淀粉与干菜粉混合以生产汤粉混合物。干菜粉和淀粉的原料比例为4：6，混合5min后取样分析，以质量分数表示淀粉含量，测得混合物组成的均方差为0.0823。均方差的初值可用两组分的质量比表示。试问若要求混合物达到规定的均方差值0.02，混合操作还需继续进行多少时间？（初始均方差等于两组分浓度的乘积）2=0开始的5min内解：c=6/(6+4)=0.6∞m02=0.6×(1-0.6)=0.242=0.823=5min=300s则：0.0823-0=(0.24-0)exp(-300k)解得：k=3.57×10-31/s即：2=0.24exp(-3.5710×-3)再代入:2=0.02=696.5s=11.6min即再混合6.6min。4-2用平浆式叶轮搅拌液体，搅拌已达湍流。原用的浆叶直径为容器直径的1/3，今拟以容器直径的1/4的浆叶直径代替。要求功率数相等，问转速应如何改变?解：由P’/P=[(d/D)’/(d/D)]-1.2=(3/4)-1.2=1.41P/d5n3=P'/d'5n'3且P'=1.41P1.41/d'5n'3=1/d5n3n'/n=[1.41(d/d')5]1/3=(5.942)1/3=1.81专业知识整理分享WORD格式可编辑4-3用一具有6个平直叶片的涡轮搅拌器在标准搅拌系统内搅拌果浆。果浆密度1100kg/m，粘度20mPa.s。搅拌槽直径1.65m，有挡板。若马达的功率消耗为1.6kW，求其转速。解：设搅拌为湍流Np=P/n3d5=6.1d=D/3=0.55mn=(P/6.1d5)1/3=[1600/(6.111×00×0.555)]1/3=1.68s-1Re=d2n/=1100×0.552×1.68/0.02=27951假设成立4-4为制取某种难溶的矿物盐稀溶液，使矿物盐在容器内与30℃水混合，采用平浆式搅拌器，搅拌叶轮直径500mm，所消耗的功率为0.0385kW，试估算叶轮转速（稀溶液物性可用水的物性代替）。解：设搅拌已达湍流，从图查得：Np=P/d5n=133=0.8007mPa.s30℃水=995.7kg/m5)1/3=[38.5/(10.×55×995.7)]1/3=1.07s-1故n=(P/2dRe=nd2/=1.07×0.52×995.7/0.800710×-3=3.34×105假设成立习题解26专业知识整理分享WORD格式可编辑4-5实践证明，糖蜜和维生素浓缩液在直径0.6m，深0.75m的容器内，采用直径0.3m，转速450r/min的三叶旋浆式搅拌器搅拌，可以得到很好的混合。今欲设计规模更大的设备，容器直径1.8m，欲达到小设备同样的混合效果。试问容器深度、搅拌浆直径和转速应各取何值为宜？电动机功率有多大改变？混合物粘度为6.6Pa.s、密度1520kg/m3。设放大基准为Re相等且放大时应保持几何相似。22解：小试：Re=nd/=450×0.3×1520/(606×.6)=155.5属过渡流但与Fr无关欲保持几何相似，则d'=dD'/D=0.3×1.8/0.6=0.9mH'=HD'/D=0.75×1.8/0.6=2.25m2/=nd2/n'=n(d/d’)2=450×(0.3/0.9)2=50r/min由n'd'由于Re<300，故=f(Re)Np’=Np小试：Np=P/d3n2=0.8533(d'/d)5=P×(1/9)3×35=P/3=415.7WP=0.8×0.3×(450/60)×1520=1247W∴P'=P(n'/n)因为是非标准搅拌系统，故对几何形状进行校正：f=[(d/D)/(d/D)]121=[(0.9/1.8)/(1/3)]-0.9=(3/2)--0.90.9=0.694f2=[(H/D)2/(H/D)1]1.7=[(2.25/1.8)/1]0.6=1.14P”=ffP’=0.12694×1.14×415.7=328.9W4-6在一有挡板的搅拌槽内，用带园盘平直叶片的涡轮搅拌器搅拌粘度为10mPa.s，密度950kg/m3的溶液。装置有关尺寸比例为：d/D=1/3，W/d=1/5，H/d=3，h/d=1，搅拌槽直径0.9m，叶轮转速480r/min。现有一电机能提供1.5kW的有效功率，问此电机是否能驱动上述搅拌器，再核算该电机能驱动上述搅拌器的最高转速有多大？2/=480×0.32×950/(60×10×10-3)=68400>104湍流解：题中为标准搅拌系统Re=nd查图7-7=6.1P=6.1n3d5=6.1×950×(480/60)3×0.35=7210W∴不能驱动若仍取=6.1由6.1n3d5=1500，得n=4.741/s2-3)=40530>104∴最高转速为4.741/s284r/minRe=4.74×0.3×950/(101×04-7具6个平直叶片的涡轮搅拌器装于直径D=1.5m的搅拌槽中央，叶轮直径d=0.5m，距槽底h=0.5m，转速n=90r/min，槽为平底，无挡板，被搅拌液体=200mPa.s，=1060kg/m3，槽内液体深度1.5m，试计算搅拌功率，若在槽内装置4块宽0.15m的挡板，其他条件不变，再求此时所需功率。解：d/D=1/3，h/d=1，∴为标准系统，但无挡板Re=nd2/=90×0.52×1060/(602×00×10-3)=1987.5<10000查图，曲线5，=2Fr=n2d/g=(90/60)2×0.5/9.81=0.1147a2=(1-lg1987.5)/40=-0.05746Np=Fra2=2×0.1147-0.05746=2.265P=2.265n3d5=2.265×1060×(90/60)×0.5=253.2W35装挡板后查曲线6=4.9P=4.9×1060×(90/60)×0.5=547.8W3，=1.6Pa.s4-8一搅拌槽装有螺旋浆式叶轮。转速500r/min，功率消耗17kW，物料为=1200kg/m的甘油，系统为标准系统，有挡板。求槽直径。解：设为湍流，则Eu=P/n3d5=0.32n=500/60=50/6d={17000/[0.3212×00×(50/6)3]}1/5=0.598mRe=1200×0.5982×50/(6×1.6)=2235<100000由图7-7曲线2，=Np=0.4d={17000/[0.41×200×(50/6)3]}1/5=0.572m2Re=1200×0.572×50/(6×1.6)=2044再查图7-7曲线2，=Eu=0.4符合故D=3d=3×0.572=1.72m专业知识整理分享WORD格式可编辑4-9大豆的密度为1200kg/m3，直径为5mm，堆积成高度为0.3m的固定床层，空隙率为0.4，若20℃的空气流过床层时，空床流速为0.5m/s，试求压降。又问空床流速达何值时，流化方才开始？此时压降为何值？解：20℃空气：=1.205kg/m3，=1.81×10-3Pa.su=0.00923dmfp2.7(-s)/0.06=0.00923×0.0050.940.880.43(1200-1.205)0.94/[(1.811×0-3)0.88×1.2050.06]=6.914m/sRe=0.005×6.914×1.205/(1.8110×p-3)=2300查图：F=0.2，∴u=1.383m/smfG当u=0.5m/s时，尚未流化，为固定床p=36k"(1-)2Lu/d23=36×5×1.81×10-3(1-0.4)2×0.3×0.5/(0.0052×0.43)=110Pap当达到流化时：p=h(1-)(-)g=0.3×(1-0.4)(1200-1.205)9.81×=2117Pa0s习题解27专业知识整理分享WORD格式可编辑3，4-10一砂滤器在粗砂砾层上铺有厚750mm的砂粒层，以过滤工业用水。砂砾的密度为2550kg/m粒径为0.75mm，床层松密度为1400kg/m3。今于过滤完毕后用14℃的水以0.02m/s的空床流速进行砂粒层的返洗。问砂粒层在返洗时是否处于流化状态？解：1-=1400/2550=0.45114℃水，=1.185×10-3Pa.s=1000kg/m3u=0.00923×0.00075mf1.82(2550-1000)0.94/[(1.1851×0-3)0.88×10000.06]=0.0047m/s-3Rep=0.00075×0.0047×1000/(1.1851×0)=2.97不必校正∵u>u故处于流化态mf3。拟于-20℃冷气流中进行流化冷冻。豆床在流化时的高度为0.3m，空隙率为0.4。冷冻进行时，空气速度等于临界速度的1.6倍。试估算：（1）4-11鲜豌豆近似为球形，其直径为6mm，密度为1080kg/m流化床的临界流化速度和操作速度；（2）通过床层的压降。-3Pa.s=1.395kg/m3解：（1）-20℃空气，=1.62×10umf=0.00923×0.0062.8(1080-1.395)0.94/[(1.6210×-3)0.88×1.3950.06]=9.534m/sRe=9.534×0.006×1.395/(1.6210×p-3)=4926取F=0.1，u=0.953m/s0.44mfG或umf'=[0.006(1×080-1.395)9.×81/(24.51.×395)]=1.363m/s操作速度u=1.6×1.363=2.18m/s（2）p=h0(1-)(s-)g=0.3×(1-0.4)(1080-1.395)9.81×=1905Pa3。面粉的粒度为0.1mm，密度为1400kg/m3。当同样以20℃4-12小麦粒度为5mm，密度为1260kg/m空气来流化时，试分别求其流化速度的上、下限值，并作此散料和粉料流化操作的比较（比较u/u）。tmf解：20℃空气，=1.81×10-3Pa.s=1.205kg/m3（1）小麦u'=0.00923×0.005mf0.648(1260-1.205)0.94/[(1.811×0-3)0.88×1.2050.06]=7.4m/sRe=0.005×7.4×1.205/(1.8110×p-3)=2464F=0.2，u=7.4×0.2=1.48m/smf5.=1.45m/s或u=[0.005×(1260-Gmf1.205)9.×81/(24.51.×205)-3Rept=0.005×12.46×1.205/(1.8110×)=4148>1000ut=1.74[0.005(1260-1.205)9.81×/1.205]0.7=12.46m/su/u=8.6tmf（2）面粉u'=0.009230×.0001mf83016.8(1400-1.205)0.94/[(1.811×0-5)0.88×1.2050.06]=6.4651×0-3-3-3)=0.043＜1Re=6.465×10×0.0001×1.205/(1.8110×put=0.00012(1400-1.205)9.×81/(181×.81×10-3)=0.42m/sRe=0.0001×0.42×1.205/(1.8110×pt-3)=2.8>1u/u=0.42/(6.46510×tmf-3)=654-13试设计一低真空吸入式气力输送原料小麦的管路，并计算其压降损失。已知管路的垂直和水平两段长度各为10m，中间有一90弯头，要求小麦的输送量为5000kg/h。3/s解：取u=20m/s,R=6则q=G/R=5000/(36006××1.2)=0.193m0.440.5ssaasvd=(4qv/ua)=(4×0.193/20)=0.11m=K(0.0125+0.0011/d)=1.3(0.0125+0.0011/0.11)=0.02925a水平管=(30/u)1a0.44+0.2R=(30/20)0.5+0.2×6=2.425s垂直管=250/(u2a专业知识整理分享WORD格式可编辑3/2)+0.15R=250/203/2+0.15×6=3.695取R/d=6,=0.5p=[(+)L/d+R]uabsaasab12a/2=[(2.425+3.695)0.02×925×10/0.11+0.56]×1.22×02/2=4626Pa24-14某牛奶均质机在进行牛奶均质时，将牛奶脂肪球的平均滴径从3.5m减至1m，生产能力为0.3×10-5m3/s。试计算均质所需要的压降和功率。已知均质机的k1=500，m=2，牛奶表面张力为10-2N/m。m=500(3.5/1)2=6125又We=pdr/pH0s解：We=kXp1-2-6=17.5×106Pa∴pH=Wep/d0rs=10×6125/3.51×06-5=388.5WP=p×q=17.5×10×2.22×10Hv习题解28专业知识整理分享WORD格式可编辑第五章5-1对于水分含量不低于40%的食品，且温度在0~100℃范围内时，其热扩散率可以用同温下水分-9m2/s。和其他干物质的热扩散率的加权平均法来计算。根据经验，干物质的热扩散率约为88.5×10根据此法，试计算牛肉的热扩散率。已知牛肉含蛋白质10%，磷脂6%，糖2%及少量多种无机盐，其余为水分。-2W/(m.K)，cp=4.183kJ/(kg.K)，=998.2kg/m3解：由附录查得20℃时水的=59.89×10∴水的热扩散率：a=c=59.89×10水p-24.183×103×998.21.434×10-7m2/s牛肉的热扩散率为：a=wiai/wi=[(0.10+0.06+0.02)88.×5×10-9+0.82×1.434×10-7]/[0.10+0.06+0.02+0.82]=1.335×10-7m2/s5-2燃烧炉的平面壁是由一层耐火砖与一层普通砖所砌成，两层的厚度均为100mm，操作稳定后测得耐火砖内壁表面温度为700℃，普通砖外壁表面温度为130℃，已知耐火砖的导热系数为11.8W/(m?K)，普通砖的导热系数为0.58W/(m?K)，问耐火砖与普通砖的接触面的温度是多少？2解：q=(t-t3)/(b1/1+b2/2)=(700-130)/(0.1/0.93+0.1/0.58)=2036W/m21q=(t-t)/b2036=0.93×(700-t)/0.1t=481℃1121225-3在第1如果在普通砖的外表面再敷上一层厚度为40mm的85%的氧化镁，以减少外壁面的散热损失。氧化镁层的导热系数为0.081W/(m?K)，操作稳定后测得耐火砖内壁表面温度为氧化镁的外表面温度为90℃，问每小时每平方米壁面的热损失减少了多少？2解：q’=(t-t)/(b/+b/+b/)=(740-90)/(0.1/0.93+0.1/0.58+0.04/0.081)=840W/m740℃，14112233q-q’/q=(2036-840)/2036=0.5874即减少了58.74%5-4某蒸汽管外径为51mm，壁厚1.5mm，管材热导率为46W/(m?K)，管外包有厚度为30mm的1绝热材料，绝热材料的热导率为0.1246W/(m?K)，管子内表面温度为175℃，绝热层外表面温度2为45℃，求每小时每米管长的散热损失。解：r=0.024mr=0.0255mr=0.055m312Q2(tt)π12(17545)2.931l0.450256.lnr110.855513.08W/m47.09kJ/(h.m)l13r5r46ln1l83016.92rnn2552210.6495-5某蒸汽管道外包有两层热导率不同而厚度相同的保温层。设外层的平均直径（按对数平均值计）为内层的2倍，其热导率也为内层的2倍。若将两保温层对调，其它条件不变，问每米管长的热损失将改变多少？解：设外层平均直径为d，内层平均直径为d，则：d=2d且2=21m2m2由导热速率方程知：ttm1m14πltm1Q1d5SSdl2dl21m12m2ππ1m11m1两层材料互换位置后：tdltπ1m1Q'专业知识整理分享WORD格式可编辑2πdl2πdl1m11m1∴Q’Q/=5/4=1.25互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，热导率小的材料放在内层较适宜。5-6某蒸汽管道的外径为219mm，外表面温度为120℃。管道外包一层厚100mm的保温层，保温层表面温度为30℃。保温材料的热导率可用：=0.52+0.0008t表示。试求：（1）单位长度管长的热损失；（2）若按平均温度计算热导率，求保温层内的温度分布。解：（1）Q=-2rldt/drr=0.1095m，t=120℃，r=0.2095m，t=30℃。0.45302112Qdrl0.45r2π120分离变量积分得：(0.520.0008t)dt习题解29专业知识整理分享WORD格式可编辑(Q/l)×(ln0.2095-ln0.1095)=23.14××[(0.521×20+0.00041×202)-(0.523×0+0.0004×302)]Q/l=505.3W/m.K)（2）tm=(120+30)/2=75℃m=0.52+0.00087×5=0.58W/(mln(r/r)=ln(0.2095/0.1095)=0.648821Q/l=2(t-t)/ln(r/r)=23.14(120-30)0.58/0.6488=505.3W/m’×××12m2123.14(120-t)0.58/ln(r/0.1095)=505.3W/m×××t=-138.7lnr-186.85-7水以1.5m/s的流速在长为3m，直径为27mm×2.5mm的管内从20℃被加热到40℃。试求水与管壁之间的对流传热系数。如果将水的流速提高到2.2m/s，并近似假设水的热力性质不变，水与管壁之间的对流传热系数大约又是多少？.3..解：（1）t=30℃=0.6171W/(m，c=4.174kJ/(kgmpK)，=995.7kg/mK)，=0.8012mPas4Pr=c/=4.174×0.8012/0.6171=5.42Re=du/=0.022×1.5×995.7/0.0008012=41011>10pmNu=0.023Re0.8Pr0.4=0.023×410110.8×5.420.4=221.6=Nu×/d=221.6×0.6171/0.022=6217W/(m2.10K)（2）’=(2.2/1.5)0.46=8446W/(m2.K)5-8在套管换热器中将水从25℃加热至80℃，水在内管中流动，水与管壁间的对流传热系数为0.6502000W/(mK)。若改为加热相同流量的大豆油，试求对流传热系数。设两种情况下流体均呈湍流流动，两流体在定性温度下的物性：.-1-1-1-KWm1-3mPascp/kJkgK流体kgm水10000.544.170.65豆油8927.22.010.157.(cp)0.33(w)0.14解：=0.027(/d)(du)0.90.4油=0.023(/d)(du)(cp)水-∵d、u不变，两种情况下之比为：/=(0.027/0.023)(/)(/)83016.10(c)()0.14(c)-0.40.460.330.4油水1212120.33pwp=1.174×(15/65)[×892×0.54/(10007×.2)]×(2.01×7.2/0.15)×1.05×(4.17×0.54)=1.174×0.231×0.1149×4.517×1.05×0.608=0.089860.4/=(0.027/0.023)(1/2)(1/2)()×1.05×(cpcp)水=1.2326×(0.150.67/0.650.6)(0.892)0.8(20100.33/41700.4)/(0.00720.33/0.000540.4)油0.4/0.650.6)(0.892)0.8(20100.33/41700.4)/(0.00720.33/0.00054)=1.2326×0.3633×0.9126×0.4385/1.995=0.08980.42.∴=2000×0.08986=179.7W/(mK)油5-9冷却水以错流方式流过管子外侧，以冷却管内的牛奶。水流速度为0.5m/s，管子外径为20mm。如果水的平均温度为15℃，管外壁温度为80℃，试求管壁对冷却水的对流传热系数。解：由水的平均温度即定性温度15℃，查得：=999.45kg/m3，=0.5867W/(m.K)，=0.0011564Pa.s，Pr=8.265，及Prw=2.22∴Re=du=0.020×.5×999.45/0.0011564=8643>1000oo∴Nu=0.25Re0.6Pr0.38(Pr/Prw)0.25管壁对冷却水的表面传热系数为：专业知识整理分享WORD格式可编辑=0.25Re0.6Pr0.38(Pr/Prw)0.25×/do=0.25×86430.6×8.2650.38×(8.265/2.22)0.25×0.5867/0.02=0.25×230.1×2.231×1.389×0.587/0.02=5232W/(m2.K)0.330.25=0.41RePr(Pr/Prw)×/do=0.41×8643×8.265×(8.265/2.22)×0.5867/0.02=0.41×230.1×2.008×1.389×0.587/0.02=7723W/(m0.62.K)5-10将粗碎的番茄通过管子从温度20℃加热至75℃。管子内径为60mm，表面温度保持105℃。番茄流量为1300kg/h。已知物性数据是：=1050kg/m3；c.K)；=2.15cP（47.5℃时），=3.98kJ/(kg.1.2cP（105℃时）；=0.61W/(mK)。试求对流传热系数。p2解：u=q/A=1300/(10500×.785×0.06mh×3600)=0.1216m/sRe=du/=0.06×0.1216×1050/0.00215=3563属过渡流Pr=c/=3.98×2.15/0.61=14.03p=0.027Re0.8Pr1/3(/)0.14×/d=0.027×35630.8×14.031/3(2.15/1.2)0.14×0.61/0.06=498.42W/(m2.K)w习题解30专业知识整理分享WORD格式可编辑校正系数为：=1-6×105/Re1.8=1-6×105/35631.8=0.7574∴'=498.420×.7574=377.5W/(m2.K)5-11脱脂牛奶流过32mm×3.5mm的不锈钢管，被管外水蒸汽加热。某处管壁温度为70℃，蒸汽水平放置。求换热器第一排管子的该处的对流传热系数。冷凝温度为110℃，管子系解：110℃下饱和水蒸汽的冷凝潜热r=2232kJ/kg，由定性温度t=(ts+tw)/2=(110+70)/2=90℃，查得m水的物性数据：=965.3kg/m3，=0.6804W/(m.K)，=0.0003165Pa.s管子水平放置时，表面传热系数为：32gr/n2/3dt)1/4=0.725(o323/(1×0.032×0.0003165×40)]1/4=8136W/(m2.K)=0.725[0.6804×965.3×9.81×2.232×105-12热水在水平管中流过，管子长3m，外径50mm，外壁温度50℃，管子周围空气温度10℃，试求管外自然对流所引起的热损失。解：t=(t+t)/2=(10+50)/2=30℃，查得30℃空气的物性数据：3.-5.，=0.0267W/(mmbw=1.165kg/mK)，=1.86×10Pas，Pr=0.701，l=d=0.05m，=/=1.86×10o-5/1.165=1.59710×-5m2/sv=1/tmk=1/(30+273)=0.00331/KGr=vgtl/=0.0033×9.81×(50-10)0×.053/(1.5971×0-5)2=6.347×1053255PrGr=6.347×10×0.701=4.4491×0n5)1/4×0.0267/0.05=5.5165W/(m2.K)=C(PrGr)×/l=0.4×(4.4491×0Q=St=5.5165×0.05×3×(50-10)=103.9W5-13试计算某蒸煮锅的垂直侧壁对周围的热损失。锅子直径为0.9m，高为1.2m。其外部有绝缘层，外表面温度为49℃，空气温度为15℃。解：t=(t+t)/2=(15+49)/2=32℃，查得32℃空气的物性数据：=1.1596kg/mwmb3，=0.02688W/(m.K)，=1.87×10-5Pa.s，Pr=0.7008，l=1.2m，=/=1.87×10-5/1.1596=1.61310×-5m2/sv=1/t=1/(32+273)=0.0032791/K323-529Gr=gtl/=0.003279×9.81×(49-15)1×.2/(1.6131×0)=7.264×10mk99vPrGr=7.264×10×0.7008=5.0911×0n9)0.33×0.02688/1.2=4.614W/(m2.K)=C(PrGr)×/l=0.129×(5.091×10Q=St=4.614×0.9×1.2×(49-15)=532W5-14用常压饱和水蒸汽在直立的列管换热器内加热糖汁，蒸汽在管外冷凝。管直径为25mm×2.5mm，长2m，列管外表面平均温度可取为94℃，蒸汽流量为720kg/h，试按冷凝要求估算列管的根数。设换热器的热损失可忽略。解：由附录查得常压饱和蒸汽冷凝温度为100℃，汽化潜热r=2258kJ/kg；定性温度3，=0.682W/(m.K)，=0.2936×10-3Pa.s=(t+t)/2=(94+100)/2=97℃；97℃下水的物性：=960.5kg/mWs先按滞流计算，即：3-31/4×2258×1000/[20×.2936×10×(100-=7401W/(mK)2.1123r/lt)1/494)]}=1.13(g2=1.13{9.819×60.5专业知识整理分享WORD格式可编辑×而Q=rq=Stmo即2258×1000×720/3600=7401××0.025×2×n×(100-94)∴n=65根核算流型：M=720/(36006×5×0.025)=0.03918kg/(m.s)-3Re=4M/=4×0.03918/0.293610×=533.8<1800为滞流，故假设正确。5-15试求外径为70mm，长度为3m的钢管在表面温度为227℃时的辐射热损失。假定：（1）该钢管处于很大的砖屋内，砖壁面的温度为27℃；（2）该钢管处于断面为0.3×0.3m的砖槽内，若砖壁面的温度为57℃。解：钢的黑度取为0.95，砖的黑度取为0.55（1）属于很大的物体2包住物体1的情况，c=c=0.95×5.67=5.387W/(m1-2100.47K4)2，=1S1=0.07×3.14×3=0.6594mQ=c××S×[(T/100)14-(T/100)4]=5.387×0.6594×[(500/100)4-(300/100)4]=1932.4W21-21习题解31专业知识整理分享WORD格式可编辑2，=1（2）属于物体2恰好包住物体1的情况，S=0.6594m1c1-2=c0/(1/1+1/2-1)=5.67/(1/0.55+1/0.95-1)=3.031W/(m2.K4)Q’=c××S×[(T/100)14-(T’/100)4]=3.031×0.6594×[(500/100)4-(330/100)4]=1012.1W21-215-16两平行的大平板，放在空气中，相距5mm。一平板的黑度为0.15，温度为350K；另一平板的黑度为0.05，温度为300K。若将第一块板加涂层，使其黑度变为0.025，试计算由此引起的辐射传热热流密度改变的百分率。解：辐射传热的热通量为：q=C1-2(T1/100)4-(T2/100)4]=Co[(T1/100)4-(T2/100)4]/(1/1+1/2-1)=0.15×0.05×5.67×(3.54-34)/(0.15+0.05-0.150.05×)=15.26W/m2当一板黑度变为0.025时，辐射热通量变为：q’=0.025×0.05×5.67×(3.54-34)/(0.025+0.05-0.0250.05×)=6.637W/m2辐射传热量减少百分数为：(15.26-6.63)/15.26100%×=56.5%5-17试估算烤炉内向一块面包辐射传递的净热量。已知炉温为175℃，面包的黑度为0.85，表面积为645cm2，表面温度为100℃。估算时可认为一块面包的表面积与炉壁面积相比，相对很小。解：烤炉内向一块面包辐射传递的净热量为：Q1-2=C1-2S[(T2/100)4-(T1/100)4]2本题属于很大的物体2（炉壁）包住物体1（面包）的情况，故：S=S=645cm2.1241C1-2=Co1=5.67×0.85=4.8195W/(mK)=1Q1-2=4.8195×1×645×10-4{[(175+273)/100]4-[(100+273)/100]4}=65.05W5-18在果汁预热器中，参加换热的热水进口温度为98℃，出口温度为75℃。果汁的进口温度为5℃，出口温度为65℃。求两种流体顺流和逆流时的平均温度差，并将两者作比较。解：（1）逆流时t=th1-tc2=98-65=33℃t2=th2-tc1=75-5=70℃1∴t=(t-t)/[ln(t/t)]=(33-70)/[ln(33/70)]=49.20℃m121（2）顺流时t1=th1-tc1=98-5=93℃t2=th2-tc2=75-65=10℃2∴t=(93-10)/[ln(t/t)]=37.22℃2m15-19香蕉浆在管外单程管内双程的列管换热器中用热水加热，热水在管外。香蕉浆的流量为500kg/h，比热容为3.66kJ/kgK，从进口初温16℃加热至75℃。热水的流量为1000kg/h，进口温度为95℃。换热器的平均传热系数K=60W/(m2.K)。求换热器传热面积。4W解：=qc(t-t)=500/36003×.66×1000×(75-16)=2.99910×mcpcc2c1忽略热损，则：Q=qmhcph(th1-th2)∴t=t-Q/qc=95-2.9991×0mhphh2h14/(1000×4.187×1000/3600)=69.21℃这样R=(th1-th2)/(tc2-tc1)=(95-69.21)/(75-16)=0.4371P=(t-t)/(t-t)=(75-16)/(95-16)=0.7468c2从图中查得△t=0.72c1h1c1t’=[(t-t)-(t-t)]/ln[(t-t)/(t-t)]=[(95-75)-(69.21-16)]/ln[(95-75)/(69.21-16)]=33.94℃h1c2m逆h1c2h2c1tm=△tt’=0.72×33.94=24.44℃h2c1m逆S=Q/Kt=2.999×10m4/(60×24.44)=20.45m25-20某列管式换热器用100℃的饱和蒸汽对液体进行加热，将液体从25℃加热到60℃，问换热器专业知识整理分享WORD格式可编辑的平均传热温差是多少？解：t=100-25=75℃t2=100-60=40℃1t=(75-40)/ln(75/40)=55.68℃m（近似认为换热管的内外表面积相等），用80℃的饱和水25-21某列管式换热器的传热面积为60m.蒸汽每小时将60吨的糖汁从25℃升温到50℃，若糖汁的比热容c为4.0kJ/(kgpK)，问：换热器的总传热系数是多少？若运行了一段时间之后，管程壁面上产生了污垢，使总传热系数下降为0.48500W/(mK)，问这时污垢的热阻b/λ的数值是多少？36W解：（1）Q=qc(t-t)=60000×4×10mcpcc2c1×(50-25)/3600=1.66710×习题解32专业知识整理分享WORD格式可编辑t=(50-25)/ln[(80-25)/(80-50)]=41.24℃mK=Q/Stm=1.667×106/(60×41.24)=673.5W/(m2.K)（2）b/=1/K’-1/K=1/500-1/673.5=5.15210×-4m2.K/W5-22一两壳程的列管式换热器使用汽凝水对冷水加热，入口汽凝水的温度为95℃，出口汽凝水的温度为50℃，冷水在入口处的温度为25℃，在出口处的温度为50℃，求该换热器的平均传热温差。解：t=[(95-50)-(50-25)]/ln[(95-50)/(50-m25)]=34.02℃逆R=(t-t)/(t-t)=(95-50)/(50-25)=1.8P=(t-t)/(t-t)=(50-25)/(95-25)=0.357h1h2c2c1c2c1从图中查得△t=0.96tm=△tt’=0.96×34.02=32.66℃h1c1m逆.5-23牛奶在32mm×3.5mm的不锈钢管中流过，外面用蒸汽加热。不锈钢的热导率为17.5W/(mK)，2.K)，管外蒸汽的表面传热系数为8000W/(m2.K)。试求总热阻管内牛奶的对流传热系数为500W/(m.和传热系数K。如管内有0.5mm的有机污垢层，其导热系数为1.5W/(mK)，求热阻增加的百分数。解：以管外壁为基准，总阻力：21/Ko=do/idi+do/dm+1/o=32/(500×25)+0.00353×2/(17.52×8.5)+1/8000=0.00291mK/W总传热系数Ko=343.7W/(m2.K)2若管内有0.5mm的有机垢层，则热阻为：1/K’o=1/Ko+0.0005×32/(1.52×5)=0.003336mK/W热阻增加的百分数为：(0.003336-0.00291)/0.00291=14.64%或0.0005×32/(1.52×5)=0.0004267m2K/W0.0004267/0.00291=14.66%5-24一列管换热器由40根25mm×2.5mm的管子组成。用饱和蒸汽加热糖汁，溶液在管内流动，2.K)，管内糖汁的对流传热系数为2000W/(m2.K)，忽略已知蒸汽冷凝的对流传热系数为10000W/(m管壁及污垢热阻，求基于外表面的传热系数。若采取措施使：（1）冷凝对流传热系数增加20%；（2）管内糖汁对流传热系数增加20%。求两种情况下总传热系数分别增加多少？-42解：1/K=do/idi+1/o=25/(20002×0)+1/10000=7.251×0omK/W∴K=1379W/(mo2.13K)0.49（1）当冷凝表面传热系数增加20%，即’=12000W(/moK)，K’=d(/idi+1/’)ooo=[25/(20002×0)+1/12000]-1=1412W/(m2.K)(K’-K)/K=[(1412-o-1oo1379)/1379]100×%=2.39%（2）管内糖汁表面传热系数增加20%，即’=2400W(/mi0.651K)，K”=(1/’d+d/)oiioo=[25/(24002×0)+1/10000]-1=1611W/m2K(K”-K)/Ko=[(1611--1oo1379)/1379]100×%=16.82%由计算可知，增加阻力较大侧的，能有效地提高K。o5-25一单程列管换热器由25根19mm×2mm，长4m的管子组成。温度为120℃的饱和蒸汽在壳侧冷凝（冷凝液为饱和液体），以加热管内的植物油，将油从20℃加热至85℃，若换热器的传热负荷8.K)，油侧垢层热阻为0.0005m2.K/W，管壁热阻和为125kW，蒸汽冷凝对流传热系数为10000W/(m蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。若将油的流速加倍，此时换热器的总传热系专业知识整理分享WORD格式可编辑数为原来的1.75倍，油的物性不变，试求油的出口温度。解：（1）t=120-20=100℃t=120-85=35℃12tm=(t1-t2))/ln(t1/t2)=(100-35)/ln(100/35)=61.92℃2S=25×0.015×4=4.71mi0.10Ki=Q/Sitm=125000/(4.7161×.92)=428.6W/(mK)1/K=1/+d/d+R=1/+15/(100001×9)+0.0005=1/428.6解ioosii得=570W/(miii83016.11K)（2）Ki’=1.7K5i=1.75×428.6=750W/(m0.47K)，qmc’=q2mcQ’=q’c(t’-mcpcc2t)=2qc(t’-20)c2c1mcpcQ=qmccpc(tc2-tc1)=qmccpc(85-20)=125000Wqmccpc=125000/(85-20)=125000/65Q'=21×25000×(t’-20)/65=250000(t×’-20)/65<a>c2c2Q’=K’St’iimt’=[(12-020)-(120-t’)]/ln[(120-20)/(120-t’)]mc2c2习题解33专业知识整理分享WORD格式可编辑Q’=7×4.71×(t’-20)/ln[100/(120-t’)]<b>c2c2联立<a>和<b>：ln[100/(120-tc2’)]7=×4.71×65/250000=0.91845100/(120-t’)=2.5t’=80.℃1c2c2注：本题宜用内表面作基准]（1）t=(t-t)/ln(t/t)=(100-35)/ln(100/35)=61.92℃2So=25×0.019×4=5.97mm12)12K=Q/St=125000/(5.976×1.92)=338.4W/(momo2.K)1/K=d/d+1/+Rd/d=19/15+1/10000+0.00051×9/15=1/338.4osioio解得i=570W/(moiii2.14K)（2）K’=1.7K5=1.75×338.4=592.2W/(moi0.50K)Q'=21×25000×(tc2’-20)/65=250000(t×c2’-20)/65<a>Q’=K’St’oomt’=[(12-020)-(120-t’)]/ln[(120-20)/(120-t’)]mc2c2Q’=592.2×5.97×(t’-20)/ln[100/(120-t’)]<b>c2c2联立<a>和<b>：ln[100/(120-t’)]5=92.2×5.97×65/250000=0.9192c2100/(120-tc2’)=2.5tc2’=80.℃15-26在一逆流套管换热器中冷、热流体进行热交换。两流体进、出口温度分别为t1=20℃，t2=85℃，T=100℃，T=70℃。若将冷流体流量加倍，设总传热系数不变，忽略热损失，试求两流体的出口12温度和传热量的变化。解：Q=qc(t-t)=qc(t-t)<a>mcpcmhphh1h2c2(tt)(tt)(tt)(tt)c1qp<b>mc(tt)KSKSh1c2h2c1h1h2c2c1hhh1h2(tt)(tt)h1c2h1c2lnln(tt)(tt)h2c1h2c1将<a>代入<b>：(t)KSttKS8520t<c>lnh1c2c2c1(1)(1)(tt)qcttqc10070h2c1hphh1h2mhphm新工况下：q’=q2mcmcqctt'KS<d>同样)h1c2mhphln(1t'tqc2qch2c1hphmcpcmqc/q’c=qc/2qc=(85-20)/[2(1×00-70)]=1.083mhphmcpcmhphmcpc100tln't'ch2220由<d>/<c>：11.083l1008512.1677020n100t'(100-t’)t/(’-c2h220)=0.9179lnc20.473t'h220专业知识整理分享WORD格式可编辑即tc2’=118.-40.9179th2’<e>Q’=qmhcph(th1-th2’)q=mccpc(tc2’-tc1)=2qmccpc(tc2’-tc1)∴t’=t+qc(t-t’)/q2c=20+1.083(100-t’)=128.-31.083t’<f>c2c1mhphh1h2mcpch2h2<e>代入<f>得：tc2’=631.℃，th2’=602.℃两种情况下传热量之比：Q’Q/=qc(t-t’)q/[c(t-t)]=(100-60.0)/(100-70)=1.33mhphh1h2mhphh1h22），并求出内外墙面温度。已知：墙砖厚250mm，热5-27试求通过面包炉砖墙的热损失q（W/m.2.导率0.7W/(mK)，炉内烟气温度250℃，对流传热系数