环工原理作业+答案 1要点文档格式.docx

1、s2/m= kg密度：13.6g/cm3= kg/ m3压力：35kgf/cm2= Pa 4.7atm= Pa 670mmHg= Pa功率：10马力 kW比热容：2Btu/（lb）= J/（kgK） 3kcal/（kg）= J/（kg流量：2.5L/s= m3/h表面张力：70dyn/cm= N/m 5 kgf/m= N/ms2/m=14.709975kg13.6g/cm3=13.6103kg/ m335kg/cm2=3.43245106Pa 4.7atm=4.762275105Pa 670mmHg=8.93244104Pa10马力7.4569kW）= 8.3736103J/（kg）=1.25

2、604104J/（kg2.5L/s=9m3/h70dyn/cm=0.07N/m 5 kgf/m=49.03325N/m2.7某一湖泊的容积为10106m3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m3/s。一工厂以5 m3/s的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L。污染物降解反应速率常数为0.25d1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。设稳态时湖中污染物浓度为，则输出的浓度也为则由质量衡算，得即5100mg/L（550）m3/s 101060.25m3/s0解之得5.96mg/L2.11有一装满水的储槽，直径1m、高3m。现由槽底部的小孔向外排水

3、。小孔的直径为4cm，测得水流过小孔时的流速u0与槽内水面高度z的关系 u00.62（2gz）0.5试求放出1m3水所需的时间。设储槽横截面积为A1，小孔的面积为A2由题得A2u0dV/dt，即u0dz/dtA1/A2所以有dz/dt（100/4）20.62（2gz）0.5即有226.55z-0.5dzdtz03mz1z01m3（0.25m2）-11.73m积分计算得t189.8s2.13 有一个43m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m2h），有50的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min。求流过取暖器的水升高的温度。以取暖器为衡算系统，衡算基准取为1

4、h。输入取暖器的热量为30001250 kJ/h18000 kJ/h设取暖器的水升高的温度为（T），水流热量变化率为根据热量衡算方程，有18000 kJ/h 0.86014.183TkJ/h.KT89.65K3.4 如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm减缩至200mm。为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U管压差计，现测得粗管端的表压为100mm水柱，细管端的表压为40mm水柱，空气流过锥形管的能量损失可以忽略，管道中空气的密度为1.2kg/m3，试求管道中的空气流量。图3-2 习题3.4图示在截面1-1和2-2之间列伯努利方程：u12/2p1/u22/2p2/由题

5、有u24u1u12/2p1/16u12/2p2/15 u122（p1- p2）/=2（0-）g（R1-R2）/ =2（1000-1.2）kg/m39.81m/s2（0.1m0.04m）/（1.2kg/m3）u18.09m/su232.35m/sqvu1A8.09m/s（200mm）21.02m3/s3.7 水在20下层流流过内径为13mm、长为3m的管道。若流经该管段的压降为21N/m2。求距管中心5mm处的流速为多少？又当管中心速度为0.1m/s时，压降为多少？设水的黏度=1.010-3Pa.s，管道中水流平均流速为um根据平均流速的定义得：所以代入数值得21N/m281.010-3Pasu

6、m3m/（13mm/2）2um3.7102m/s又有umax2 umu2um1（r/r0）2（1）当r5mm，且r06.5mm，代入上式得u0.03m/s（2）umax2 umpf umax/ umaxpf 0.1/0.07421N/m28.38N/m3.8 温度为20的水，以2kg/h的质量流量流过内径为10mm的水平圆管，试求算流动充分发展以后：（1）流体在管截面中心处的流速和剪应力；（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速和剪应力（3）壁面处的剪应力（1）由题有umqm/A 2/3600kg/s/（1103kg/m30.012m2/4） 7.07103m/s282.82000管内流动为层流

7、，故管截面中心处的流速umax2 um1.415管截面中心处的剪应力为0（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速：uumax（1r2/r02）u1/21.415102m/s3/4 1.06由剪应力的定义得流体在壁面距中心一半距离处的剪应力：1/22um/r0 2.83103N/m2（3）壁面处的剪应力：021/25.664.3 某燃烧炉的炉壁由500mm厚的耐火砖、380mm厚的绝热砖及250mm厚的普通砖砌成。其值依次为1.40 W/（mK），0.10 W/（mK）及0.92 W/（mK）。传热面积A为1m2。已知耐火砖内壁温度为1000，普通砖外壁温度为50。（1）单位面积热通量及层与层之间

8、温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为0.0459 W/（m）。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r1、r2、r3。（1）由题易得r10.357 m2K/Wr23.8 m2r30.272m2 K /Wq214.5W/m2由题T11000T2T1QR1 923.4T3T1Q（R1R2） 108.3T450（2）由题，增加的热阻为r0.436 m2qT/（r1r2r3r） 195.3W/m24.4某一60 mm3mm的铝复合管，其导热系数为45 W/（mK），外包一层厚30mm的石棉后，又包一层厚为30mm的软木。石棉和软

9、木的导热系数分别为0.15W/（mK）和0.04 W/（m试求（1）如已知管内壁温度为-105，软木外侧温度为5，则每米管长的冷损失量为多少？（2）若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5，则此时每米管长的冷损失量为多少？设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rm1、rm2、rm3。rm1mm28.47mmrm2mm43.28mmrm3mm73.99mm（1）R/L3.73104Km/W0.735Km/W1.613Km/W2.348KQ/L46.84W/m（2）R/L 3.73m /W2.758Km /W0.430Km /W 3.189K Q/L34.50W/m4.7用内径为27

10、mm的管子，将空气从10加热到100，空气流量为250kg/h，管外侧用120的饱和水蒸气加热（未液化）。求所需要的管长。以平均温度55查空气的物性常数，得0.0287W/（mK），1.99105Pas，cp1.005kJ/（kgK），1.077kg/m3由题意，得uQ/（A）112.62m/sRedu/0.027112.621.077/（1.99105）1.65105所以流动为湍流。Prcp/（1.99105）1.005/0.02870.6970.023/dRe0.8Pr0.4 315.88W/（m2T2110K，T120KTm（T2T1）/ln（T2/T1） （110K20K）/ln（11

11、0/20） 52.79K由热量守恒可得dLTmqmhcphThLqmcphTh/（dTm）250kg/h1.005kJ/（kgK）90K/315.88W/（m2K）0.027m52.79K 4.44m4.8某流体通过内径为50mm的圆管时，雷诺数Re为1105，对流传热系数为100 W /（m2若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于1：3的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少？由题，该流动为湍流。因为为同种流体，且流速不变，所以有由可得矩形管的高为19.635mm，宽为58.905mm，计算当量直径，得d229.452mm4.10在套管换热器中用冷水将100的热水冷却到50，热水

12、的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为18010mm的管内流动，温度从20升至30。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/（m2若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18 kJ/（kgK）.试求（1）冷却水的用量；（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。（1）由热量守恒可得qmccpcTcqmhcphThqmc3500kg/h50/1017500kg/h（2）并流时有T280K，T120K 由热量守恒可得KATmqmhcphThKdLTmqmhcphTh逆流时有T270K，T130K同上得比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。4.12火星向外辐射能