题目
有一套管式换热器,内管为φ57mm×3mm,内管中有流量为4000kg/h的苯被加热,进口温度为50℃,出口温度为80℃。套管的环隙中有绝对压力为200kPa的饱和水蒸气冷凝放热,冷凝的对流传热系数为104W/(m2·K)。已知内管的内表面污垢热阻为0.0004m2·K/W,管壁热阻及管外侧污垢热阻均不计。试计算:(1)加热水蒸气用量;(2)管壁对苯的对流传热系数;(3)完成上述处理量所需套管的有效长度;(4)由于某种原因,加热水蒸气的绝对压力降至140kPa。这时,苯出口温度有何变化?应为多少度(设苯的对流传热系数值不变,平均温度差可用算术平均值计算)。=y2(dfrac ({y)_(0)-(y)_(1)}(p)-qq)=sqrt (2)(dfrac (1.013times {10)^5-424z}(1000)-9.31times 2)=12.4m/s出口流速=y2(dfrac ({y)_(0)-(y)_(1)}(p)-qq)=sqrt (2)(dfrac (1.013times {10)^5-424z}(1000)-9.31times 2)=12.4。例1-4 阻力损失与势能的消耗高位槽水面距管路出口的垂直距离保持为5m不变,水面上方的压强为4.095×104Pa(表压),管路直径为20mm,长度为24m(包括管件的当量长度),阻力系数为0.02,管路中装球心阀一个,试求:(1)当阀门全开(=y2(dfrac ({y)_(0)-(y)_(1)}(p)-qq)=sqrt (2)(dfrac (1.013times {10)^5-424z}(1000)-9.31times 2)=12.4)时,管路的阻力损失为多少?阻力损失为出口动能的多少倍?(2)假定=y2(dfrac ({y)_(0)-(y)_(1)}(p)-qq)=sqrt (2)(dfrac (1.013times {10)^5-424z}(1000)-9.31times 2)=12.4数值不变,当阀门关小(=y2(dfrac ({y)_(0)-(y)_(1)}(p)-qq)=sqrt (2)(dfrac (1.013times {10)^5-424z}(1000)-9.31times 2)=12.4)时,管路的出口动能和阻力损失有何变化?
有一套管式换热器,内管为φ57mm×3mm,内管中有流量为4000kg/h的苯被加热,进口温度为50℃,出口温度为80℃。套管的环隙中有绝对压力为200kPa的饱和水蒸气冷凝放热,冷凝的对流传热系数为104W/(m2·K)。已知内管的内表面污垢热阻为0.0004m2·K/W,管壁热阻及管外侧污垢热阻均不计。试计算:(1)加热水蒸气用量;(2)管壁对苯的对流传热系数;(3)完成上述处理量所需套管的有效长度;(4)由于某种原因,加热水蒸气的绝对压力降至140kPa。这时,苯出口温度有何变化?应为多少度(设苯的对流传热系数值不变,平均温度差可用算术平均值计算)。
m/s出口流速
。
。例1-4 阻力损失与势能的消耗
高位槽水面距管路出口的垂直距离保持为5m不变,水面上方的压强为4.095×104Pa(表压),管路直径为20mm,长度为24m(包括管件的当量长度),阻力系数为0.02,管路中装球心阀一个,试求:(1)当阀门全开(
)时,管路的阻力损失为多少?阻力损失为出口动能的多少倍?
)时,管路的阻力损失为多少?阻力损失为出口动能的多少倍?(2)假定
数值不变,当阀门关小(
)时,管路的出口动能和阻力损失有何变化?
数值不变,当阀门关小(
)时,管路的出口动能和阻力损失有何变化?题目解答
答案
解:(1)在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式



若取大气压强和管出口高度为基准,并忽略容器内的流速(即
),则
),则或 

(倍)此结果表明,实际流体在管内流动时,阻力损失和动能的增加是造成流体势能减少的两个原因。但对于通常管路,动能增加是一个可以忽略的小量,而阻力损失是使势能减小的主要原因。换言之,阻力损失所消耗的能量是由势能提供的。
(2)当
时
时与(1)比较,当阀门关小时,出口动能减少而阻力损失略有增加,但是,绝不可因此而误解为阻力所消耗的能量是由动能提供的。实际上,动能的增加和阻力损失皆由势能提供,当阀门关小时,由于损失的能量增加使得动能减少了。
例1-5 虹吸管顶部的最大安装高度
利用虹吸管将池中温度为90℃热水引出,两容器水面的垂直距离为2m,管段AB长5m,管段BC长10m(皆包括局部阻力的当量长度),管路直径为20mm,直管阻力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象,管路顶点的最大安装高度为多少?(已知90℃热水饱和蒸汽压为7.01×104Pa)
解:在断面1-1和2-2之间列机械能横算式,可求得管内流速


设顶点压强
,在断面1-1和断面B-B
,在断面1-1和断面B-B之间列机械能横算式,可求出B点最大安装高
度为
虹吸管是实际工作中经常碰到的管道,为使吸液管正常工作,安装时必须注意两点:(1)虹吸管顶部的安装高度不宜过大;(2)在入口侧管路(图中AB段)的阻力应尽可能小。
例1-6 使用同一水源各用户间的相互影响