1、 第一章 流体流动1-1 求空气在 1MPa和 25时的密度。解：由 101.3kPa,0空气密度 得：3/29.1mkgo36 /6)725(10.TpO或 36 /0.1)(4.89kgRM1-2 某混合溶液中乙醇含量为 35%（质量分数） ，其余为水，试确定该混合溶液在 293K时的密度。解：查表得 293K时乙醇和水的密度分别为 763.6 和 9973/mkg则3/mkg 33/65.90,10.975.16.0 kg1-3 某水泵进口管处真空表读数为 650mmHg，出口管处压力表读数为 2.5kgf/c。试求泵进口和出口两处的压强差为多少千帕？多少米水柱？解： O83mH1032
2、5.8835kPa.1 3185Pa6024517)6p()47p( 247p,Pa.9cm/gf.2801350650H0 22 0151 表真1-4 某水管两端设置一水银 U形管压差计，用以测量水管两端的压强差。指示液的最大读数为 20mm，现因读数太小而影响测量精度，拟将最大读数放大 20倍左右。试问：应选用密度为多少的液体为指示液？解：由 得，压差不变，选用指示液的密度为 则gRpi)(21 i有 得201)10(0360( 33 gi /162mki1-5 某蒸汽锅炉用一复式 U形管压差计测量液面上方的蒸汽压，如本题附图所示，已知水银液面离水平基准面距离分别为h1=2.3m、h 2=
3、1.2m、h 3=2.5m、h 4=1.4m,两 U形管间的连接管内充满了水。锅炉中水面与基准面间的垂直距离 h5=3m，当地大气压为745mmHg。试求锅炉上方水蒸汽的压强 po为多少(Pa)？解：先找出等压面如图： 654321,pp 3647Pa901265 93018.)14960314960(.7481. )2.(3.25-.25-0p)h(g hg)h(g)h(gp )(,)(,21 344456o 45o633345 2312211 ）（）（）（ 大 气水 银 水水 银水水 水水 银水 银 水水水 银大 气 1-6 两根高度差为 200mm的水管，与一个倒 U形压差计相连，压差计
4、两臂的水面差 R=100mm，见本题附图。试求下列两种情况的压强差：（1） 指示液密度为 1.2 的空气；3/mkg（2）指示液密度为 917 的油。解：选取等压面如图，则 21p代入数据得g0.-3.p gh.0,)h1(iBA iB1水 水水（1）指示液密度为 1.2 的空气3/mk294Pa.810.-9811-.iBA 水（2）指示液密度为 917 的油3/kg03a.7.-0-g3.0piBA水1-7 列管换热器的管束由 121根 的钢管组成。空气以m5.29m/s流速在列管内流动。空气的平均温度为 50，操作压强为（表） ，当地大气压为 。试求：空气的质量流Pa31096 Pa31
5、07.98量 kg/h；操作条件下的体积流量 。hm/解： hkgq hmVqsmuARTpMdnVhm SS /3.9182.185.3 /2.1360,/409/5.)7(68.21243221-8 如图所示，水在水平管路中流过，其流量为 9 ，已知/3。若不计能量损失，试问连接于该管的d.0,2,5011手缩短面上的细水管可将水自容器液面吸上的高度 为多少 ？2h)(m解：由题意知 )025.(11hgpa smusmdu /092.54,/7336094 122211 由 列 1-1、2-2 两截面的能量守恒方程有21z代入数据可得212puaa apPp4061 1054.2)0.8
6、(1.90)209.573.(2 mgh41.8.9622 1-9 一水箱下部接一内径为 50mm的钢管，水箱内水位维持恒定，液面比管出口高出 6m,已知管路的全部能量损失可以用公式表示。试求：240uhf（1）水的流量为多少 ？hm/3（2）若要使水的流量增加 20%，水箱内水位要增加多少（m）?解：取水箱液面和出口处两截面列柏努利方程， fhugzpugzp2211并选出口中心为基准面， ，则有uzmup21021 ,0,5,（1） hmudqsmuuhgzVhf /127.05.4364360,/7.14286.5,2.9, 32221 （2）要使水的流量增加 20%，在管径不变时只有流
7、速增加 20%，240 ,/1 2ugzsu代入数据可求得 mzmz 7.26.8,7.81.9204 即水箱要增高 2.7m。1-10 如图所示的冷冻盐水循环系统，已知盐水的密度为 1100，循环量为 40 ，从 A处经换热器至 B处的总能量损失为3/mkghm/3120J/kg，从 B处到 A处的总能量损失为 50 J/kg，B 处比 A处高7。试求：（1）泵的有效功率；（2）若 A处的压力表读数为 250kPa，求处的表压力。解：(1)1kg 盐水由泵进口处被泵打出再回到进口处的一个循环过程，进出口位置、管径都相等，只不过增加了一个能量损失，故有 WWeGsNskgqJhmsf 2078
8、.17/360415（2）取截面列柏努利方程，并选点中心为基准面，则有 BfABBAA Hzgupzgup22 mgHPakamBfAABAB 23.10,10250,7,0, 3 表代入柏努利方程得BfABBAA zgupzgup22表表 12.3710253gpB表kPapB 5.4289)73.1(8.9105表1-11 用离心泵把 293K的水从敞口清水池送到水洗塔的顶部（如图） 。塔内工作压力为 400kPa（表） ，操作温度为 308K，从水池水面到水洗塔的顶部垂直高度为 20m，清水池的水面在离心泵的进口以下 2m。谁洗塔供水量为 350 ，水管直径均为 ，泵hm/3 m6325
9、进口水管压头损失为 2 ，出口水管压头损失为估计为OH10 。若当地大气压为 750 ，水的密度取 1000 ，问OmH2 g3/kg此离心泵对水提供的有效压头为多少？离心泵入口处的压力为多少？解： O97mH.508.419.078.403.12kPa675075/26.134604 ,3.02,/2 223pgsdVu mhmqh表 （1）列截面 1-1，2-2 的柏努利方程 fgzupzug2212取水池水面为基准面，且维持恒定，则 OmHpHmzsmuf 2012121 9.,2,0,/6.,0 代入柏努利方程得 gHgg 86.72,120.97.501.0 （2）取泵入口处截面为
10、4-4，列 1-1，4-4 截面的柏努利方程fHzgupzgup424121取水池水面为基准面 OmHpmzsuf 2012141 9.,2,0,/26.,0 代入柏努利方程得 40kPa6101.37605 6059831.1)8.9.(,2.9.14 44 真p kPapg1-12 如图所示，一段水管的内径由 200mm逐渐缩小到 100mm。在粗细两管上连有一 U形压差计，指示液为水。当密度为 0.645的甲烷气从管内流过时，测得 U形管压差计 R值为 112mm，设3/mkgU形管压差计两接口之间管路的能量损失可忽略不计，试问甲烷的流量为多少（ ）？h/3解：要求甲烷气的流量，只要求出
11、在 A或 B处的流速 mRuumdmd ABA 12.0,4)1.02(,.10,2.0 列 A、B 两处的柏努利方程有 22BBAgzpugzp又 代入得PaRiBA 10982.89)645.01()(, hmudq supAVh ABA /4.170.52.04364360 /.,1985,232 1-13 283K的水在内径为 25mm的钢管中流动，流速为 1m/s，试计算 Re数值，并判断其流型。解：283K 水的则smumdSPamkg /1,025.,1053.,/7.93 为湍流。497.102Re5du1-14 有一根内管及外管组成的套管换热器，内管直径为，外管直径为 ，套管
12、环隙内流过冷冻盐水，m5.37 m4108其流量为 5000kg/h。盐水的密度为 1150 ，黏度为 1.2cP。试3/kg判断盐水的流动类型。解：盐水的流道面积 2222 053.)7.10(4)(4 mdDAoi 0931102.5643Re 4,/653ud dsmAV oieS为湍流。1-15 输水管内径为 150 mm，管内油的流量为 16 ，油的运动hm/3黏度为 0.2 ，密度为 860 。试求直管长度为 1000m的沿程scm/2 3/mkg能量损失及压强降。解mlkgsmscm sdquhVd Vhh 10,/860,/102./2.0 /253644,6,5.12423
13、为层流875.15Re4du 34.8756Re4Pahp kgJlfff 61.780/1.2.0321-16 水在 的水平钢管内流过，流速为 2.5 m/s，温m5.度为 20，管长为 100m，管子的绝对粗糙度为 0.3mm。试求直管阻力和压强降。解：20水的 smusPamkg/5.2,105.,/2.9833 .1,3.0,1dml 为湍流，再与408695Re3du 0857.3d查莫迪图可得 则0.Pahp kgJudlfff 386741.298/02.521-17 从 A到 B一段管路，只管长度为 20m，管内径为 100mm，摩擦系数为 0.042，管路上装有三个 90的标
14、准弯头，一个全开的截止阀。若通过的流量为 0.025 ，试求该段管路的总压头损失。sm/3解： smdquVmd VSS /2.31.054,/025.,1.023 90标准弯头和全开截止阀的阻力系数分别为 4.6,72mguudlHf9.8 81.92.34675.031.204.2)3(21 1-18 水在管路中流动，流量为 ，试选用有缝钢管普通级管hm/53子的型号。解：由某些流体的适宜流速表选取流速为 u=2m/s,则：muVdS 094.2360544选取 DN100的有缝钢管，实际外径为 114.6mm，普通级壁厚 4mm，其内径为 106.6mm。实际流速 smdVuS /56.
15、1106.36054422 在适宜流速范围内，故所选管子适用。1-19 水从密闭容器容器 A水面沿一内径为 25mm，直管长度为 10m的管道流入敞口容器 B。已知容器 A水面表的压力为 196.2kPa，容器 B水面比 A水面高出 5m，内摩擦系数为 0.025，管路上安装有三个 90的标准弯头，一个全开的截止阀，试求管路中的流速和流量（ ）？hm/3解：设管路中的流速为 u，90标准弯头和全开截止阀的阻力系数分别为 ，则4.6,75.021 2221 35.9)4.675.032.105.()3( uudlhf 以容器 A水面为基准面列 A、B 两处的柏努利方程 f22 hugzpugzp
16、代入得0,0,102.96.1,5,0 3 BABABA upPakPapmz ，表表解得3 5u.8.912.96 sm/4hudqVh 1.702.4640 32 1-20 用一油泵将密度为 1050 kg/m3，粘度为 70cP的油从一常压贮槽 A送至表压强为 0.3MPa的设备中去。贮槽中液面比管路出口低15m，管路直径均为 1084mm的钢管，直管长度为 100m，管路中装有一单向吸入底阀（ =4.5） ，3 个 90的标准弯头（ =0.75） ，一个全开调节阀（ =6.4） ，流量为 30 m3/h，若的效率为 65%，试问泵所消耗的轴功率。解： smdVusqhiSiSVh /0
17、6.1.0384210/./233为 层 流59176.Re3f22121ff 22ff hgzpuWegzpuk/30J4.76hkg/4J.76.1)55.(0.0.udl4.964由 ： 238kW.665.074Ne7540.3qWs/g.18kJ63.5.9103h2ugz1.0m/s,0,.msVSs5 f211 52 表得 到 ： ，表表 pemzPaM1-21 用泵将水池中 20水送到比水池水面高 35m的水塔中去。输水管直径为 ，长度为 1700m的钢管（包括管件的当量m3106长度，但不包括管路进出口的当量长度。已知泵的送液能力为 60，管路的绝对粗糙度为 0.2mm，泵的
18、总效率为 0.65，试求泵的hm/3轴功率（W） 。解：20水的 mdsPamkg 1.032106,105.,/2.9833 4021561059820Re /.646432 du smqVh为湍流，再根据 查摩迪图得.d 2.kgJuulhf /.901.)5.0724.()15.0(22 列水池水面和水塔水面的柏努利方程 f22211 hugzpWeugzp代入得0212121 ,0,35,0mkgJe /5.63.98.9WNeqms32965.01.1-22 水从水塔引至车间，采用直径为 ，绝对粗糙度m41为 0.3mm的水煤气管，其长度为 500m，设水塔内水面维持恒定，高于排水管
19、口 15m，若水温为 285K，试确定管内的流量，m 3/h。解：285K 时水的密度、黏度分别为 和3/4.9kgSPaSmPa31026.236.1设水管中水的流速为 u，则0283.,.4dd本题不考虑局部阻力则有 代入有fhugz21 2dlhf943)471(,)471(158.9,2 221 uuudl须用试差法求解：令 u=1为湍流，由摩迪图查得20857910236.4.9Re3u=0.027代入 ，左边=94)471(2u 2943.18)027.41( 再令 u=2为湍流，由摩迪图查得2017480236.1.Re3d=0.026代入 ，左边=94)47(2u 29435)
20、026.471( 再令 u=4为湍流，由摩迪图查得20348610236Re d=0.025代入 ，左边=94)471(2u 2943104)025.471( 再令 u=4.5为湍流，由摩迪图查得203856910236.4.95Re du=0.025代入 ，左边=94)471(2u 2943085.4)02.471(2再令 u=5为湍流，由摩迪图查得20485102365Re3d=0.024代入 ，左边=94)471(2u 294385)024.71( 再令 u=5.1为湍流，由摩迪图查得2043716102365Re3d=0.024代入 ，左边=94)471(2u 29436.701.5)
21、024.71(2故 u=5.1m/s，则 hmdqVS /6.510.4364360 322 1-23 在内径为 50mm的圆形管内装有孔径为 25mm的孔板，管内流体为 25清水，按标准测压方法以 U形管压差计测压差，指示液为汞。测得压差计读数 R为 500mm，设孔板流量系数 为 0.64，试求OC圆形管内水的流量。解：由公式 gCuio)(2代入得64.0,/97,/1360,5.033 oi CmkkmRhm smuo/13 /03497.9781.)1360(5.2)1025(46.03 1-24 某新购置的转子流量计，要用于常压 15氯气流量的测定，试写出氯气实际流量与刻度读数之间
22、的关系。解：氯气在常压 15的密度 32 /04.)27315(34.80mkg空气在常压 20的密度 1/.mkg转子一般为不锈钢其密度 37920f代入公式 632.0).1(4.)(1221, fSVq即刻度读数为 1时实际流量为 0.632。第二章 流体输送21 某离心泵以 71 的送液量输送密度为 850 的溶液，hm/3 3/mkg在压出管路上压力表读数为 313.8 ，吸入管路上真空表读数为kPa29.33 ，两表间的垂直距离为 0.4 ，泵的进出口管径相等。两测kPa压口之间管路的流动阻力可忽略不计，如泵的效率为 60%，求该泵的轴功率。解：由伯努利方程 结合题意有fe Hzg
23、puHzgpu22121 ， ，21uPakPap31 0.9-9.3表 PakPa32 10831表， ， ，则0zm4f mgHe 6.41.024.81.950)(.1.03312 表表 WqNSVe .667.4, W102%63822 一离心泵将河水送到 25 高的常压水塔中去。泵的进出口m管径均为 60 ，管内流速为 2.5 ，测得该流速下泵入口真空度ms/为 ，出口压力表读数为 ，两表之间的垂直高度为4103Pa5106.2Pa0.4 ，河水取 1000 。试求：m3/mkg（1）该泵在该流量下所提供的扬程， ；m（2）该流量下整个管路的能量损失， ；写出该管路的特性kPa曲线方
24、程。解： mgpHe 304.629.081.90)3(6.244512 表表由 得fe Hzgpuzu22121 则mef 5305=49.05PagHpff 49018.9 k管路的特性曲线方程为 中2BqAe5smudq /76.5206.4133210/)(/)( 22qAHBe 21q23 一离心泵在转速为 1450 时流量为 22 ，扬程为in/rhm/325 ，现将转速调至 1300 ，此时泵的流量和扬程分别为多少？mmi/解：由 和 ， ， ，21nq21nH4501in/r1302in/r21q， 得：hm/35172.1940312qnhm/31.20514302212 H
25、nm24 用内径 100 的钢管从江中取水，送入蓄水池。池中水面高出江面 30 ，管路长度（包括管件的当量长度）为 60 。水在管mm内的流速为 1.5 。今仓库里有下列四种规格的离心泵，试从中选s/出一台合用的泵。已知管路的摩擦系数为 0.028。泵 流量 )/(1SLq17 16 15 12扬程 OmH242 38 35 32解：由题意知 ， 则md1.0su/5. 1322 75.74 SLhuq mgdlHzefe 328.9.0628.3022 综合考虑应选用号离心泵，流量为 15 ，扬程为1SL35 。Om225 某离心泵用 20清水做性能实验，测得流量为 580 时，hm/3泵出
26、口压力表的读数为 300 ，吸入口真空表读数为 26.7 。两kPakPa表之间垂直高度为 0.4 ，试求该流量下的扬程（ ） 。m解： mgpHe 7.34.0.81.90)0726(34.03312 表表26 某车间丁烷贮槽内储存温度为 30的丁烷溶液，贮槽液面压强为 324 （绝） ，槽内最低液面高度在泵进口管中心线以上kPa2.4 。已知 30时丁烷的饱和蒸汽压为 314 ，相对密度为mkPa0.58，泵吸入管路的压头损失为 1.6 ，泵的气蚀余量为 3.2 。试mm问该泵的安装高度能否保证正常操作？解：由 得 ， ，58.027Td5801.3/kgNPSHr2.3)(，NPSHSr
27、a 6.423)(31)( f6.1， 则akp304akapv 30mSgHfavg 02.46.148.951.8)( 3 即泵必须安装在槽内最低液面 4.02 以下才能正常操作，而实际只m安装在 2.4 处，故不能正常操作。m27 现库房存有一台 的离心泵，mHhqrn2,/5.94in,/1203欲用此泵将储槽内相对密度为 1.12 的溶液送到高位槽内。高位槽内液面的表压强为 39.2 ，地面储槽液面表压强为 0，两槽液面高度kPa差为 13 ，需要送液量为 92 。输送管路均为 的mhm/3 m5.41钢管，计算长度为 150 ，摩擦系数为 0.03。试问该泵是否合用？解：由 得12
28、.27Td120.3/kg则9,hVqm/3 smdquSV /9.1)045.2.(4.3694 22, mgdlHf .81.9.01522 mHzpfe 9.23.6157.32.6.203)( 3121 表表故该泵不合用。28 如附图，用离心泵将 20的水由水池送至常压吸收塔顶。要求流量为 50 ，采用的管路是 的钢管，总长为hm/3 m4108380 （包括局部阻力的当量长度） ，其中吸入管线长（包括局部阻m力的当量长度）为 60 。设管路的摩擦系数为 0.03。m试求：（1）写出管路的特性曲线方程；（2）选用一台合适的离心泵；（3）找出泵的工作点及此时泵的效率，并指出由于调节流量所
29、额外损失的压头；（4）核算泵的安装高度是否合适？若输送 60的水，其安装高度应为多少？（5）若流量增至 70 ，此泵是否hm/3仍然适用？（6）库房现有两台 IS10065200 的泵，能否满足需要？（7）若该泵改为输送密度为水的密度 1.2 倍的水溶液（水溶液的其他物性可视为与水相同，试说明：流量有无变化？压头有无变化？泵的轴功率有无变化？解： smdquSV /7.1)04.218.0(4.36054 22, mgulHf 97zfe 250183)(12（1）管路的特性曲线方程， 则32A94201.38914.30885252 dlgBe940qHe（2）选用型号为 IS1006525
30、0 的离心泵，流量为 100 ，扬hm/3程为 80 ，m，NPSHr8.3)(kWN3.0（3） ，smqV/1965, He 2.50139.94203%6.03.81.2.10.3ge由于调节流量所额外损失的压头为 80-50.2=29.8m（4） gudlHf 75.81.92.0632入 mHNPSpgfav 24.075.)38.(1.90342.)(0 即泵应安装在水面上方不超过 0.24 的地方，而该泵实际安装高度m为 2.3 ，不合适，还应下降 2.3-0.24=2.06 。m若输送 60的水，其安装高度应为 mHNPSgpHfavg 56.17.)308.(1.9028.1
31、3)( 30 （5）若流量增至 70 hm/3， 仍然适用。sqSV0195.367, me .675.9422（6）IS10065200 泵的流量为 100 ，扬程为 50 ，h/3，mNPHr.)( kWN9.17两台泵串联应该能适用，具体可作出串联的性能曲线看。（7）将该泵改为输送密度为水的密度 1.2 倍的水溶液（水溶液的其他物性可视为与水相同，试说明：流量应该无变化压头应增加泵的轴功率也应增大。第四章 传热4-1 某平壁炉厚度为 0.37m，内表面温度为 1650，外表面温度为 300，平壁材料导热系数为 =0.815+0.00076t,W/( mK)。导热系数按常量（取平均导热系数
32、）计算，试求导热热通量。解：=0.815+0.00076（1650+300）2=0.815+0.741=1.556 W/(mK) 22121 /3.56701637.05mWtStQqWW 4-2 平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数分别为：第一层耐火砖导热系数为 1.07 ，厚度为 200 ；第二层绝)/(Km热砖导热系数为 0.14 ，厚度为 100 ；第三层钢板导热系)/(数为 45 ，厚度为 6 ；绝热砖与钢板之间有一层很薄的空)/(KmW气层。现测得耐火砖的内表面温度为 1150，钢板外表面温度为30，通过炉壁的热损失为 300 。试求空气层的热阻以及耐火2/mW砖与绝热砖交
33、界面的温度。解：由题意实际为四层平壁导热，已知 24142 1421 /30/,30,5,06.,1.0 .2)/()/(.)/(7. mWSQCttmmKWKKWOwOw 由多层平壁导热速率公式得214321 5421 )()()()( wwwww tttttSQ，056.4.07.123 WKm/)(832.4.13， 021wtSQ Ct Ow 10947.231500522 4-3 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为 100，其导热系数分别为 0.9 W/(mK)及 0.7 W/(mK)。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为 700，外表面温度为 130。为了减
34、少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为 40、导热系数为 0.06 W/(mK)的保温材料。操作稳定后又测得炉膛的内表面温度为 740，外表面温度为 90。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？解：保温前为双层平壁导热 2213 /38.247.019mWttqWW保温后为三层平壁导热2321421 /03.76 06.4719.0)()(mWtttqW %54.818.4376 q即保温后热损失比保温前减少了 68.54%。4-4 在外径为 140的蒸汽管道外包扎保温材料以减少热损失。蒸汽管外壁温度为 390，保温层外表面温度不大于 40。保温材料
35、的导热系数为 0.143W/（mK） 。若要求每米管长的热损失 Q/L不大于 450W/m，试求保温层的厚度。解： 由题意得 d2=140mm=0.14m,设保温层厚度为 则d3=d2+2 70m.,214.0,6895.14.02ln 451.ln3.90ln23 dtLQqW即保温层厚度不得小于 70mm。4-5 有一套管换热器，内管为 ，外管为 。1255.138冷水在环隙内流过，用以冷却内管中的高温气体，水的流速为0.3m/s，水的入口温度为 20，出口温度为 40。试求环隙内水的对流传热系数。解：t 1=20 ,t2=40 , ,3024在 30下水的 )/(1072.6,/7.95
36、,1.8035 KmWmkgSPa , ,)/(1074.3KkgJcp mdDoie 01.25).138()/(8.2096.17024.57192.603. )6172.084.3)(72.8.95Re 2. 4.053.0 KmWcudpe 4-6 有一列管换热器，有 38根 的无缝钢管组成。5苯在管内流动，由 20被加热到 80，苯的流量为 8.32kg/s。外壳中通水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化？解： 在 时苯的5028),/(138.0 ,104043KmWSPasPakg)/(17.3KkgJcp )/(136.5348602.1.
37、PrRe023. 1.5804.7.1,104.826e /260.24 20.8.0 333,2 KmWdcu sdnqVpsmS 提高一倍，即 u提高一倍， 与 u0.8成正比，则smq, )/(6.2913741.228.0 KmW4-7 一台列管式换热器，换热管为 的钢管，其热导m5.2率为 46 。在换热器中用水加热某种气体，热水在管程流动，)/(KW热水对管壁的给热系数为 1700 ；气体在壳程流动，管壁与)/(2K气体之间的给热系数为 35 ，换热管内壁结有一层水垢，水mW垢的热阻为 0.0004 。试计算传热系数 。K/)(2 O解： 46,02.5.2,05.2 mdmdio
38、 )/(KW170i)/(2KmW35o)/(2KmW mdm025./).025.(04.,.5.siR / 35102.4602.4.1702.0 omiosiOddK2986.43O)/(2KW4-8 热空气在冷却管管外流过， 2=90W/(K)，冷却水在管内流过， 1=1000 W/(K)。冷却管外径 do=16mm，壁厚=1.5mm，管壁的 =40W/(mK)。试求：（1）总传热系数；（2）管外对流给热系数 2增加一倍，总传热系数有何变化？（3）管内对流给热系数 1增加一倍，总传热系数有何变化？解：由 do=16mm，=1.5mm 得：di=13mm,dm=14.5mm。（1） )/
39、75.80 01238.95.1406.1362KmWKdOoio （2）管外对流给热系数 2增加一倍时 %4.8175.0461),/46.1 0628.931 2 OOomioKKd即总传热系数增加了 81.4%。（3）管内对流给热系数 1增加一倍时 %24.57.8094“),/98.4“ 0168.916.23612 OOomioKWKd即总传热系数增加了 5.24%。4-9 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为 ，流m5.389量为 2000kg/h的苯在内管中从 80冷却到 50。冷却水在环隙从15升到 35。苯的对流传热系数 h=230 W/(K)，水的对流传热系数 c=290
40、W/(K)。忽略污垢热阻。试求：（1）冷却水消耗量；（2）并流和逆流操作时所需的传热面积；（3）如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。解：o=89mm,=3.5mm,di=82mm,碳钢的 =52.34W/(mK),在平均温度 25下水的 cpc=4.1785103J/(kg), 在平均温度 65下苯的 cph=1.82103J/(kg)(1)由 得)(q)(q12mc21mh tTpp hkgtcp /7.1306)53(0785.4)(12 （2） )/(86.1207. 290.84.292KmWdKoioO WTcQ
41、ph 36)50(1.0)(q321m 逆流时 ,4538小大 ttt KtTtm 9.8354ln)10(ln)(ln121 则 259.3.86.30mtKQSmO并流时 5130,11 小大 ttTKtTtm 1.3456ln0)350(18ln)(ln211 则 2.69.348.0mtKQSmO（3）逆流操作时所采用的传热面积与并流时相同，则 SO，Q，K O均不变，要得到同样效果即 变小，mtKtm1.342.698.10 因为冷却水进口温度不变，设出口温度为 则2t， 3510,0 221 小大 ttTt 1.345)80(ln2ttm须用试差法求解，设 42t kKttm 1.
42、34.0358ln)(35)80(ln2 再设 62t kKttm 1.34.935680ln)4(35)80(ln2 再设 42t kKttm 1.345.3480ln)(35)80(ln2 再设 此时462t 350, 221 大小 ttTt kKttm 1.345.46803ln)()80(35ln2 再设 6.42tkKttm 1.342.6.48035ln).()80(35ln2 即出口水温为 46.6，此时冷却水量 hkg/827)156.4(01785.4q3mc 另外此小题也可直接设出口温度高于 45，因为出口温度等于于 45时两端温度差均为 35，平均温度差就是 35K也大于
43、34.1K，但要注意平均温度差的计算公式中 的变化。小大 和 t4-10 在一传热面积为 15.8的逆流套管换热器中，用油加热冷水。油的流量为 2.85kg/s，进口温度为 110；水的流量为0.667kg/s，进口温度为 35。油和水的平均比热容分别为1.9kJ/(kgK)及 4.18 kJ/(kgK)。换热器的总传热系数为 320 W/(K)，试求水的出口温度和传热面积。解：（此题条件不全，没有热流体油的出口温度；且所求第二问传热面积与所给条件传热面积为 15.8矛盾）4-11 在一套管换热器中，用冷却水将 1.25 kg/s的苯由 350K冷却至 300K，冷却水在 的管内流动，其进、出口温度分m5.2别为 290K和 320K。已知水和苯的对流传热系数分别为 0.85 kW/(K)和 1.7 kW/(K)，又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。解：因此题未告诉套管换热器的材质，不好查导热系数，故管壁导热热阻也忽略不计，也未告诉是逆流还是并流，但由于冷流体出口温度 320 K高于热流体出口温度 300 K，并流达不到此要求故肯定
