農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考食品工程原理-3

1、農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考食品工程原理-3(總分：94.00，做題時(shí)間：90分鐘)一、B計(jì)算題/B(總題數(shù)：2,分?jǐn)?shù)：94.00)20E (密度為1000kg/m3)的清水在本題附圖所示的水管(稱為虹吸管)內(nèi)做穩(wěn)定連 續(xù)流動(dòng)，水槽(直徑為2m)水面維持恒定，管子內(nèi)徑為0.05m,水流經(jīng)管路的全部 能量損失可以忽略，環(huán)境壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。求：| (分?jǐn)?shù)：24.00 )(1) .水在虹吸管中的流量；(分?jǐn)?shù)：3.00 ) 正確答案：(管中水的流量Q在水槽水面(1-1')至出水管口 (2-2')兩截面間列柏努利方程，即正確答案：(求水面下降1m需多長時(shí)間。設(shè)在任意時(shí)刻t，水面至出水管口的高度為h。在

2、dt時(shí)間間隔內(nèi)作水的衡算：(0-u 0Ac)dt=Adh 正確答案：(輸水量與所需的有效功率。管路特性曲線方程為：*其中：*所以 (1)式中， p=0， U1=0， 3 =XLf=0， z=-2將以上數(shù)值代入式(1)，得：*所以 U2=6.26(m/s)*)解析：(2) .A-A截面處的真空度；(分?jǐn)?shù)：3.00 ) 正確答案：(A-A截面處的真空度Pavo在水槽水面(1-1')至A-A截面(2-2')兩截面間列柏努利方程，得*Pa=-2.94 X10 4(Pa)=-29.4(kPa)所以 Pav=-p A=29.4(kPa)解析：(3) .若停止向水槽內(nèi)注水，問水面下降1m需多

3、長時(shí)間。(分?jǐn)?shù)：3.00 ) 正確答案：(取低位槽液面為1-1'截面，高位槽液面為 2-2'截面，在兩截面問列柏努利方程，有:3 - ELf=gA z+ p/ p + u/2 (1)其中： z=10m, p=0,山=/=0,ELf=EL fs+ELfD以下分別計(jì)算吸入管和排岀管的能量損失。 吸入管的能量損失。吸入管中流速：正確答案：(20 °C和40°C時(shí)水的飽和蒸汽壓分別為2.335kPa和7.377kPa。(1) 若泵的安裝高度為5.0m，該泵能否正常工作？允許安裝高度公式：* (1)式中，P0=98.1kPa， Pv=2.335kPa，Xh fs=0.

4、5m*所以h=10.48-5.6=4.88(m)代入式，得：*實(shí)際安裝高度(5.0m)大于允許安裝高度(4.38m)，故該水泵不能正常工作。求1000m高度處泵的允許的安裝高度。由(1)知： h=4.88m管進(jìn)口局部阻力系數(shù)取 0.5。*(2) 排出管的能量損失。排岀管中流速：*管出口局部阻力系數(shù)取 1.0。*(3) 管路總能量損失。ELf=EL fs+EL fD =3.21+90.6=93.81(J/kg)將以上各值代入式(1)可得：3 - 93.81=9.81 X 10+0 所以 3=191.9(J/kg) 軸功率N:*)解析：(5) .某離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線方程為：H=38.5-

5、 1.58 X105Q2，式中：H的單位為m Q的單位為 用/s今有一輸水系統(tǒng)，其吸入設(shè)備中液面上方的真空度為出設(shè)備中液面比吸入設(shè)備中液面高5.0m，兩設(shè)備間用20kPa，排出設(shè)備中液面上方的表壓強(qiáng)為100kPa，排吸入管長度20m排出管長度300m(以上長度均包括局部阻力的當(dāng)量長度 )。若此系統(tǒng)用上述水泵輸送 20C的清水，摩擦系數(shù)取為 0.028。求輸水量與所需的有效功率。附：20C水的密度 p =1000(kg/m3)。(分?jǐn)?shù)：3.00 )(6) .要將某減壓精餾塔釜中的液體產(chǎn)品用離心泵輸送至高位槽。釜中真空度為66.7kPa(其中液體處于沸騰狀態(tài)，即其飽和蒸汽壓等于釜中絕對壓強(qiáng))。泵位

6、于地面上，吸入管總阻力為0.87m液柱，液體的密度為986kg/m3。已知該泵的允許汽蝕余量為4.2m，問該泵的安裝位置是否合適？如不合適應(yīng)如何安排？正確答案：(先求岀操作條件下的允許安裝高度。允許安裝高度公式：正確答案：(取A點(diǎn)為1-1'截面，B點(diǎn)為2-2'截面，在兩截面間列柏努利方程，得：* (2)其中： z=z 2-z 1=7(m) ; p=p2-p 1=(p2- 245.2) X 10 3(Pa);U1=u; 3 =0;刀 f1 2 =98.1(J/kg)將以上各值代入式(2)，得 (1)式中，p°=pv， h=4.2mXh fs=0.87m代入式，得：乙=0

7、-4.2-0.87=-5.07(m)泵的實(shí)際安裝高度 Z' s=-3.5m，顯然有：Z's >Zs,故泵不能正常工作，安裝位置不合適。 重新安排為降低泵的高度，即在原有的基礎(chǔ)上至少再降低-5.07-(-3.5)=-1.57(m)為安全起見，可取為-2.5m，即在原有的基礎(chǔ)上再降低2.5m。)解析：(7) .擬用一臺3857型離心泵以60m3/h的流量輸送常溫的清水，已查得在此流量下的允許吸上真空H=5.6m，已知吸入管內(nèi)徑為75mm吸入管段的壓頭損失估計(jì)為0.5m。試求：(1) 若泵的安裝高度為5.0m，該泵能否正常工作？亥地區(qū)大氣壓為9.81 x104Pa；(2) 若該

8、泵在海拔高度1000m的地區(qū)輸送40C的清水，允許的幾何安裝高度為若干米？當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.02 X104Pa。(分?jǐn)?shù)：3.00 )正確答案：(在如圖所示的1-1(煙囪底部)至2-2(出口)截面間列柏努利方程，即正確答案：（本題屬于操作型問題，此類問題要充分利用情況變動(dòng)前的信息。另外，流動(dòng)狀態(tài)為完全湍流則 表示變動(dòng)前后的摩擦系數(shù)入不變。變動(dòng)前的流程如下：在圖示的1-1（起點(diǎn)）至2-2（終點(diǎn)）截面間列柏努利方程，即* （1）式中：3 =0， z=0，U1=U2， p=-500kPa代入式（1），得： (1)式中，3 =0, z=h, ui2 P=P2-p 1=(p a1- P agh)-(p aT

9、pv)=pv- p agh=196-1.1 X9.81 Xh=196-10.8h (P a為空氣的衙度)煙道氣在260C, 1atm下的體積流量為*代入式(1)得：*所以 h=45(m)。)解析：本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為1100kg/m3,循環(huán)量為36nVh。 管路的直徑相同，鹽水由A點(diǎn)流經(jīng)兩個(gè)換熱器而至B點(diǎn)的能量損失為98.1J/kg , 由B點(diǎn)流至A點(diǎn)的能量損失為49J/kg , B點(diǎn)比A點(diǎn)高7m求：| (分?jǐn)?shù)：70.00 )(1) .泵的軸功率(泵的效率為70%);(分?jǐn)?shù)：3.50 )正確答案：(由于是封閉循環(huán)系統(tǒng)，故可取管路的任一截面處既為1-1'截面，又為

10、2-2'截面，在上述兩截面間列柏努利方程，得：* (1)其中： z=Z2-z 1=0; p=p2-p 1=0； U1=U2；ELf=E fAB +EL fBA =98.1+49=147.1(J/kg)將以上各值代入式(1)，得3 =147.1(J/kg)所以*)解析：(2) .若A點(diǎn)的壓強(qiáng)表讀數(shù)為245.2kPa時(shí)，B點(diǎn)的壓強(qiáng)表讀數(shù)為多少？(分?jǐn)?shù)：3.50 )正確答案：（根據(jù)并聯(lián)管路各支管路總損失相等，以及管路總損失等于總管路損失與任一支管路損失之和的原理，先考慮A、B兩閥門均開啟時(shí)的狀態(tài)。設(shè)高位貯槽液面為1-1，低位貯槽液面為 2-2，則因?yàn)?所以* （2）變動(dòng)后的流程如下： （1）

11、式中，U1 = U2=0，Pl = P2， Zl=Z， Z2=0代入式得：gz=EL f對于支路A:*對于支路B:*對于總管路T*式中阻力系數(shù)為：*由連續(xù)性方程uaA+ubA=utA和各支管路阻力損失相等 LfA=LfB得：*入A=入B=2入T= X總阻力損失：* （2）如果B閥門關(guān)閉，總阻力損失為：gz=EL' f*將阻力系數(shù)*代入上式，得：【* （3）比較、（3）兩式，可得：*即A、B閥門全開時(shí)的流量Ut與只有A閥門開啟時(shí)的流量u'的關(guān)系為：*)解析:500kPa。因用水量增大，現(xiàn)在其中點(diǎn)接（4）.流量為5000m/h的清水通過一 20km長的水平鋼管，總壓降為 一完全相同

12、的平行管路至終點(diǎn)（長10km），求輸水量增加多少？（注：總壓降不變，流動(dòng)狀態(tài)為完全湍流 同理，在圖示的 1-1( 起點(diǎn))至2-2(終點(diǎn))截面間列在截面 1-1和2-2 之間列柏努利方程，可得：*EL' f=500(J/kg)但刀L' f=ELf10f02*因并聯(lián)管路直徑相同，故*所以* (3)比較 (2) 、(3) 兩式，可得：*所以 *增加的輸水量為： Q=Qi=6325-5000=1325(m3/h)解析：(5) .試推導(dǎo)出中空球壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)的關(guān)系式?，F(xiàn)有一球形液氧儲(chǔ)罐，內(nèi)徑為2m內(nèi)裝液氧量占儲(chǔ)罐容積的80%儲(chǔ)罐外用氧化鎂保溫，要求在104s內(nèi)液氧蒸發(fā)量不超過1%，問保溫層

13、應(yīng)多厚(忽略內(nèi)側(cè)及罐壁的熱阻)? 已知氧化鎂的熱導(dǎo)率為0.07W/(mK)，液氧的蒸發(fā)潛熱為215kJ/kg，液氧的沸點(diǎn)為90K,液氧的密度為1140kg/m3,保溫層外壁面溫度為280K°(分?jǐn)?shù)：3.50 ) 正確答案： ( 球的內(nèi)、外壁面溫度恒定，則等溫面必定為球面，故其導(dǎo)熱為沿徑向的一維導(dǎo)熱。 由傅立葉定律，得：*穩(wěn)定導(dǎo)熱時(shí)，Q為常量，若熱導(dǎo)率為常數(shù)，對上式分離變量積分，得：* 即 * (1) 此即中空球壁穩(wěn)定導(dǎo)熱關(guān)系式。儲(chǔ)罐盛氧體積為：*1%總氧量蒸發(fā)所需熱量為：Q'=3.351 X1140X215X10 3X0.01=8.213 X10 6(J)熱流量為：Q=-8.

14、213X106/104=-821.3(W) 負(fù)號表示熱量由外向內(nèi)傳遞。將已知數(shù)據(jù)代入式 (1) ，得：*解得： r 2=1.255(m)故保溫層厚度為 5 =1.255-1=0.255(m)。)解析：(6) .某平壁爐的爐壁由內(nèi)層為 460mm厚的耐火磚，夕卜層為 230mm厚的絕緣磚所組成。爐的內(nèi)壁面溫度為 1400C，外壁面溫度100C。已知耐火磚和絕緣磚的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系分別為0.9+0.0007T，0.3+0.0003TW/(m K)。式中T可取為相應(yīng)層材料的平均溫度，單位為°C。求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚接觸面處的溫度。(分?jǐn)?shù)： 3.50)正確答案：( 兩層、熱導(dǎo)率為變數(shù)的導(dǎo)熱

15、。由 * 即 * 其中： * *將其代入式(1)中，可解得：T2=949C)所以 正確答案：(設(shè)每塊板的黑度均為 £，面積均為S,則未放置遮熱板時(shí)的傳熱量為* (1)放置遮熱板后，穩(wěn)定傳熱時(shí)的傳熱量為*其中，T' 1, T'2，T' n為插入的每塊板的平衡溫度。 由加比定律，得： (2)(2) /(1) 得：*)解析：*)解析：(7) .有一蒸汽管外徑為25mm管外包有兩層保溫材料，每層厚均為25mm外層與內(nèi)層保溫材料的熱導(dǎo)率之比為5,此時(shí)的熱損失為 Q今將內(nèi)、外兩層材料互換位置，且設(shè)管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變， 則熱損失為Q'，求Q7Q，說

16、明何種材料放在里層為好。(分?jǐn)?shù)：3.50)正確答案： ( 兩層圓筒壁的導(dǎo)熱。* (1)其中：r 1=12.5 xi0-3m r 2=37.5 xi0-3m, r3=62.5 xi0-3m將熱導(dǎo)率大的放在外層，入2=5入1，代入式(1)得：* (2)將熱導(dǎo)率大的放在內(nèi)層，得：* (3)(3) /(2) 得：*顯然，將熱導(dǎo)率大的放在外層 (或?qū)釋?dǎo)率小的放在內(nèi)層 )熱損失較小。 )解析：(8) .兩大平行平板的溫度分別為 =400C、T2=150C，黑度分別為 =0.65、& 2=0.90。今在兩板之間插入 第3塊大小相同的平行平板，該板極薄，兩側(cè)面溫度均一，但黑度不同。當(dāng)板3的一面朝向4

17、00C的高溫面，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)其平衡溫度為 327C。當(dāng)板3的另一面朝向400C的高溫面，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)其平衡溫度為 277C。 設(shè)各板之間距離很小，求板 3兩面的黑度各為多少 ?(分?jǐn)?shù)： 3.50)正確答案：(設(shè)板3的一面黑度為£ 3，另一面的黑度為£ 4,且£ 3> £ 4。當(dāng)£ 3面朝向高溫面T1時(shí)，穩(wěn)定傳熱，有*即* (1)當(dāng)£ 4面朝向高溫面T1時(shí)，穩(wěn)定傳熱，有* (2)聯(lián)立式 (1) 、式 (2) ，可解得：£ 3=0.679 ，£ 4=0.402)解析：(9) . 試證明在穩(wěn)定傳熱過程中，在兩高、低溫的

18、固體平行平面間裝置 n 片很薄的遮熱板時(shí)，輻射傳熱量減 少到原來未安裝遮熱板時(shí)的 1/(n+1) 倍。設(shè)所有平面的表面積、黑度均相等，平板之間的距離很小。(分?jǐn)?shù)： 3.50 )(10) . 68mrW4m m的無縫鋼管內(nèi)通過表壓為 0.2MPa的飽和水蒸氣。管外包 30mm厚的保溫層，入=0.080W/(m K)。該管設(shè)置于溫度為20C的大氣中。已知管內(nèi)壁與蒸汽的對流傳熱系數(shù)為5000W/(m K),保溫層外表面與大氣的對流傳熱系數(shù)為10W/(m正確答案：(管內(nèi)油側(cè)的對流傳熱系數(shù)。對數(shù)平均溫差：*傳熱面積： So=n n dOL=25X n X 0.019 X4=5.966(m )總傳熱系數(shù)：

19、*而* 解得：a i=358.4W/(m 2 K)(2)油的流速加倍后的出口溫度。由*得: *所以*即*解得：T=99.2(C) o )解析： K)。求蒸汽流經(jīng)每米管長的冷凝量及保溫層外表面的溫度。(分?jǐn)?shù)：3.50 )正確答案：(以保溫層外表面為基準(zhǔn)，取管壁的熱導(dǎo)率入i=45W/(mK),333r 1=30X10 m, 5=34X10 m, 3=64X10 m(1) 每米管長的蒸汽冷凝量。Q=KSoA T=Ko( n dcL) T=Wr所以* (1)其中：*水蒸氣絕對壓強(qiáng)為 300kPa，其飽和溫度Ts=133.3 'C,汽化潛熱r=2168kJ/kg t=133.3- 20=113.

20、3( C)(恒溫差傳熱)將以上各值代入式(1)，得：*(2) 保溫層外表面的溫度 Two由 Q= a cSo(Tw-20)= a o( n dcL)(T w-20)得：【*)解析：(11) .在一單程列管換熱器中用飽和水蒸氣加熱食用油。溫度為160C的飽和蒸汽在殼程冷凝，冷凝液在飽和溫度下排出。食用油在管程流動(dòng)，并由20C加熱到106Co列管換熱器尺寸為：列管直徑為19mrX2mm管長為4m,共有25根管子。若換熱器的傳熱量為125kW蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為 7000W/(m" K)，油側(cè)污垢熱阻為0.0005m2 K/W管壁熱阻和蒸汽側(cè)污垢熱阻可忽略，求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。又若油的流

21、速增加1倍，此時(shí)若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來的1.75倍，求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。(分?jǐn)?shù)：3.50 )(12) .熱氣體在套管換熱器中用冷水冷卻，內(nèi)管為25mrW2.5mm的鋼管，熱導(dǎo)率為45W/(nr K)。冷水在管內(nèi)湍流流動(dòng)，對流傳熱系數(shù)為2000W/(m2 - K)o熱氣體在環(huán)隙中湍流流動(dòng)，對流傳熱系數(shù)為50W/(m2 - K), 不計(jì)污垢熱阻，求：1)管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)；(2)內(nèi)管中冷水流速增加1倍，總傳熱系數(shù)有何變化？(3) 環(huán)隙中熱氣體流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？(分?jǐn)?shù)：3.50 ) 正確答案：(1)管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)。正確答案：(熱量衡算(忽略熱損失)：

22、情況改變前：Q=WCph(150-100)=WcCg(40-15) (1)情況改變后：Q'=WhCph(150-80)=WcCpc(T' °2-15) (2)(2)/(1)，得：*解得：T'c2=50C)情況改變前：*情況改變后：*情況改變前：Q=WCm(150-100)=K( n dL) Tm (3)情況改變后：Q'=WCph(150-80)=K( n dL') T'm (4)(4) /(3)，得： 解得：L'=1.86(m) o )解析：(14) .有一套管換熱器，內(nèi)管為 38mrW2 mm的銅管，今以絕對壓強(qiáng)為 300kP

23、a(飽和溫度為133C)的飽和水蒸氣將管內(nèi)的5000kg/h的某液體從33C加熱到75C?，F(xiàn)因某種原因，該液體的流率減小到1350kg/h， 而要求進(jìn)、岀口溫度不變。如仍使用原換熱器進(jìn)行換熱，你將采取什么措施？并計(jì)算建議改變的項(xiàng)目。已 正確答案：(設(shè)熱電偶接頭的表面積為 S,管道內(nèi)表面積為 S,顯然，*。可用式管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為：*內(nèi)管冷水流速增加1倍后的K'0o*總傳熱系數(shù)增加的百分?jǐn)?shù)：*(3) 環(huán)隙中熱氣體流速增加 1倍后的K' oo*總傳熱系數(shù)增加的百分?jǐn)?shù)：*)解析：(13) .在套管換熱器中采用并流的方式用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15C和40C，油的進(jìn)、

24、出口溫度分別為150C和100C。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80C，假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，且仍為并流，換熱器除管長外，其他尺寸不變，若原換熱器的管長為1m,求現(xiàn)在需要的管長。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。(分?jǐn)?shù)：3.50 )知兩種流率下液體在管內(nèi)均為湍流，且物性常數(shù)不變；蒸汽的冷凝對流傳熱系數(shù)值比液體的大得多，污垢 熱阻可以忽略不計(jì)。(分?jǐn)?shù)： 3.50 ) 正確答案： ( 變動(dòng)前：Q=VCpc(Tc2-T ci)=KS Tm變動(dòng)后：Q'=W'ccpc(Tc2-Tc1)=K'S T' m兩式相比，得：正確答案：(因?yàn)楣茏雍芗?xì)，兩端又密封，故可以認(rèn)

25、為管內(nèi)氣體靜止，于是可以忽略對流傳熱的影響?；舅悸罚悍€(wěn)定傳熱時(shí)：熱源的總發(fā)熱量 =導(dǎo)走的熱量+輻射走的熱量(1)r l0.05 X10 -3/2(mm)，r 2=2.5 X10 -3/2(mm)，Ti=273+167=440(K)，T2=273+75=348(K)熱源的總發(fā)熱量為：Q=IV=4.8X0.3=1.44(W)導(dǎo)走的熱量為：*輻射走的熱量為： (1)由題意，得：K=a , K'= a '故*又*故*變動(dòng)前：*將以上數(shù)據(jù)代入式 (1) 得：*所以T'm=59.3C)而*解得：T'=115.8( C)。查飽和水蒸氣表可知，115.8 C的壓強(qiáng)為177kP

26、a，故將水蒸氣壓強(qiáng)從 300kPa降至177kPa即可。)解析：(15) .熱空氣在內(nèi)徑為408mm的鋼管中流過。在鋼管的中部裝置一熱電偶以測量空氣的溫度，熱電偶的溫度讀數(shù)為220C，鋼管內(nèi)壁面溫度為110C。求因熱電偶的熱接頭向管壁的輻射傳熱而引起的熱電偶讀數(shù)誤差。已知熱電偶接頭的黑度為 0.8，空氣向熱電偶熱接頭的對流傳熱系數(shù)為52W/(m2 K)o (分?jǐn)?shù)：3.50 ) 正確答案：(安裝不當(dāng)是導(dǎo)致誤差的原因 問題屬于導(dǎo)熱問題。實(shí)際安裝情況下：代入式(1)得：1.44=59.1 入 +0.0569所以 入=0.0234W/(mC)*)解析：(18) .某廠有兩個(gè)規(guī)格完全一樣的列管換熱器，擬

27、作為氣體冷卻器用。曾以其中一個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每小時(shí)可將一定量的氣體自80C冷卻到60C ;冷卻水溫度自20C升到30C。氣體在管內(nèi)與冷水呈逆流流動(dòng)。經(jīng)計(jì)算 知基于列管內(nèi)表面的總傳熱系數(shù)K為40W/(nf C)。現(xiàn)請你給岀這兩個(gè)換熱器的流程安排，使氣體的岀口溫度最低。其他已知條件：(1) 氣體處理量及冷卻水進(jìn)、出每個(gè)換熱器的溫度不變；(2) 可忽略管壁、冷卻水對流熱阻及管壁兩側(cè)的污垢熱阻；(3) 氣體溫度改變引起的物性變化可忽略；(4) 傳熱溫差可按算術(shù)平均溫差計(jì)；(5) 氣體的對流傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算：(分?jǐn)?shù)：3.50 )即*解得：5 / 入=27.3 X10-3(m2 K/W)在誤認(rèn)為理想的情況

28、下：*即*解得：5 / 入'=33.9 X10-3(m2 K/W)相對誤差為:*即在安裝不當(dāng)?shù)那闆r下，測岀的熱導(dǎo)率要比材料的真實(shí)熱導(dǎo)率低。)解析:(17) .用熱線法測定氣體的熱導(dǎo)率，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在細(xì)管的軸心位置上裝一條加熱導(dǎo)線，并將管子兩端封閉，用流過導(dǎo)線的電流作熱源。操作穩(wěn)定后，某次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：管長為400mm管內(nèi)徑為2.5mm導(dǎo)線表面黑度為0.7，直徑為0.05mm,兩端電壓為4.8V，電流強(qiáng)度為0.3A，導(dǎo)線溫度為167C，管內(nèi)壁面溫 正確答案： ( 兩個(gè)換熱器的排列有兩種：并聯(lián)和串聯(lián)度為75CO試根據(jù)以上數(shù)據(jù)求氣體的熱導(dǎo)率。(分?jǐn)?shù):3.50 )(1) 先計(jì)算并聯(lián)時(shí)的情

29、況。* 以上標(biāo)“' ”表示兩個(gè)換熱器并聯(lián)時(shí)的情況， 并聯(lián)時(shí)基于管內(nèi)表面的總傳熱系數(shù) K' i 由題意，可得：*或* (1)兩臺換熱器并聯(lián)時(shí)，每臺的氣體流量為實(shí)驗(yàn)情況時(shí)的 1/2 ，因此 *由式 (1) 可得：*所以 * 實(shí)驗(yàn)時(shí)使用一臺的傳熱速率為：Q = KSi Tn=WhCph(T h1-Th2)(2)其中：* 并聯(lián)使用時(shí)其中一臺的傳熱速率為：* (3) 其中：* (4)(3)/(2) 得：* 代入數(shù)據(jù)，得：*解得 T' h2=57.6( C)* 總傳熱量增加的百分?jǐn)?shù)：*(2) 串聯(lián)時(shí)的情況。以上標(biāo)“ "”表示兩個(gè)換熱器串聯(lián)時(shí)的情況。串聯(lián)時(shí)基于管內(nèi)表面的總傳

30、熱系數(shù)K"i仍為40W/(m2 C)這時(shí)出第一臺換熱器的氣體溫度即為進(jìn)第二臺換熱器的氣體溫度，故：Q"=K"i S T"m=Vfcph(T" hi-T" h2)(5)第二臺換熱器的平均溫差為：*(5) /(2) 得：* 代入數(shù)據(jù)，得：*解得 T" h2=47.3(C)*總傳熱量增加的百分?jǐn)?shù)：*) 解析：(19) .某攪拌槽中盛有6000kg的料液，其比熱容為 4.00kJ«kg K)，初溫為100'C。槽內(nèi)設(shè)有蛇管，管內(nèi) 通有冷水用以冷卻槽中的液體，冷卻水的進(jìn)口溫度為25C，流量為1500kg/h。換熱面積

31、為6卅，總傳熱系數(shù)為230W/(mf K)。槽內(nèi)料液溫度均一，求將料液冷卻到60C所需時(shí)間。(分?jǐn)?shù)：3.50 )正確答案：(設(shè)在冷卻的任意時(shí)刻t，料液的溫度為T，冷卻劑的出口溫度為Tc2，則有：正確答案： ( 兩種情況下的 Bi 數(shù)為：* 滿足集總參數(shù)分析法的條件。由 a S(Tf-T)dt= p VadT積分可得：* (1)將已知數(shù)據(jù)代入式 (1) ，得： (2) 由式(1) 可知，其他條件不變時(shí) * ，故*)解析：所以 *或* (1)其中： *對料槽內(nèi)的料液作熱衡算，有：-Wccpc (T c2- T c1)dt=Gc phdT將式(1) 代入可得：VCCpc(T-T ci)( B -1)

32、dt=Gc phdT積分上式可得：*)解析：(20) .初溫為93.3 C3C、直徑為 0.792mm的細(xì)銅絲被突然浸入恒溫 37.8 C的液體中。對流傳熱系數(shù)為85.2W/(m2 K)。假定銅絲的物性為常數(shù)，熱導(dǎo)率為374W/(m- K)，比熱容為389J/(kg K)，密度為8890kg/m3(1)確定銅絲平均溫度降到 65.8 C所需時(shí)間；(2)若對流傳熱系數(shù)為11.36W/(m2 K),其他條件不變。求銅 絲溫度降至65.8 C所需時(shí)間。(分?jǐn)?shù)：3.50 )* (2)又*所以*代入式(2)，并積分可得：*)解析：(4) .用泵輸送密度p =867kg/m3的某溶液，輸送流量為 5X10'3ni/s。高位槽液面高出低位槽液面10m泵吸fan'll祥番；入管用 89mrX4mm的無縫鋼管，其管總長為19m,摩擦系數(shù)取為0.027。泵排出管用 57mrX 3.5mm的無縫鋼管，其管總長為 42m(以上所有管長均包括管件的當(dāng)量長度，但未包括進(jìn)岀口阻力)，摩擦系數(shù)取為0.032。高位槽和低位槽液面均為大氣壓，且高、低位槽液面恒定，求泵的軸功率(設(shè)泵的效率為70%)o(分?jǐn)?shù)：3.00 )*泵的特性曲線方程為：H=38.5- 1.58 X105Q (2)工作點(diǎn)時(shí)，H=H，Q=