例题

第一章:1.如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，

直接在该处连接一U 形压差计。

指示液为水银，读数 R ＝250mm ，m ＝900mm 。已知当地大气压为101.3kPa ，水的密度1000kg/m3，水银的密度13600kg/m3。试计算该截面处的压力。

2 如附图所示，水在管道中流动。为测得a 、b 两点的压力差，在管路上方安装一U 形压差计，指示液为汞。已知压差计的读数R ＝100mm ，试计算ａ、ｂ截面的压力差。已知水与汞的密度分别为1000kg/m3

和13600 kg/m3。 解:取等压面1-1′,2-2′ 3如附图所示,管路由一段的管1,一段的管2和两段

的分支管3a 及3b 连接而成.若水以9*10-3m3/s 的体积流量流动,且在两段支管内的流量相等,试求水在各段管内的速度.

解:管1的内径为 d1=89-2*4=9=81mm

'11p p ='

22p p =gx

p p a ρ-='1'200012()b p p gR p gR p g x R gR

ρρρρ=+=+=-++0()1360010009.810.112360.6Pa

a b p p gR ρρ-=-=-⨯⨯=（）

则水在管1中的流速为

【例】20℃的水在φ27mm 的管内流动，体积流量为0.5l/s ，(1)设该管为光滑管；(2)若管子的绝对粗糙度为0.2mm; (3)若流速增加一倍。 求单位管长的摩擦阻力损失。已知水的密度ρ=998.2kg/m3,粘度 μ=1.005Pa ⋅s

解：核算流型

为湍流

(1)该管为光滑管

(2)管子的绝对粗糙度为0.2mm 相对粗糙度ε/d=0.2/27=0.00741

由Re,及相对粗糙度查摩擦系数图可得：ε=0.0375

(3)流速增加一倍

由Re '及相对粗糙度查摩擦系数图可得：λ=0.035

例1-12 如图所示，料液由常压高位槽流入精馏塔中。进料处塔中的压力为0.2at （表压），送液管道为φ38×3mm 、长8m 、ε=0.3mm 的钢管。管路中装有90°标准弯头2个, 180°回弯头一个，全开标准球阀一个（ζ=6.4）。塔的进料量要维持在3m3/h ，试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米？已知ρ

=861kg/m3，粘度μ=0.643cp 。

40001034.210005.12

.998874.0027.0Re 43

>⨯=⨯⨯⨯=

-Re du ρ

μ=

2

4

v

q u d

π

=

3

2

0.510

0.8740.0274

m

s

π

-⨯=

=⨯2

2f

l u p d ρλ∆=0.25

0.3164Re λ=

()

0.2540.31640.0256

2.3410==⨯21998.20.8740.02563610.0272

f

p Pa l ∆⨯=⨯⨯=2

2f l u p d ρλ∆=由可得：21998.20.8740.0375529.50.0272f p Pa l ∆⨯=⨯⨯=220.874 1.748m u u s '==⨯=41068.4Re 2e R ⨯=='2

1998.2 1.7480.03519760.0272

f

p

Pa l ∆⨯=⨯⨯=则

h

第二章:1：某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm ，中间夹层厚10cm ，填以绝

缘材料。砖墙的热导率为0.70w/m ·k ，绝缘材料的热导率为0.04w/m ·k ，墙外表面温度为10℃ ，内表面为-5℃ ，试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙的两接触面上的温度。

解： 根据题意，已知t1=10℃ ，t4=-5℃ ，b1=b3=0.12m ，b2=0.10m ，λ1= λ3= 0.70w/m ·k ，λ2= 0.04w/m ·k 。 按热流密度公式计算q ：

【例】工业炉的炉壁，由下列三层组成：耐火砖 λ1=1.4W/(m·K), b1=225mm; 保温砖 λ2=0.15W/(m·K), b2=115mm;保温砖 λ3=0.8W/(m·K), b3=225mm 今测得其内壁温度为930℃，外壁温度为55℃，求单位面积的热损失。 解：由串联热阻的概念

W/m 2

【例】一套管换热器的内管为φ25×2.5mm 的钢管，钢的导热系数为45

W/(m·K)，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm 和0.5mm 厚的污垢，垢层的导热系数分别为 1.0 W/(m·K)和0.5 W/(m·K)，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此

换热器单位管长的传热量。 解：换热器的热流密度 代入数据得

【例】列管冷凝器中，用水冷却有机物蒸气，水以0.5m/s 的速度在Ф25×2的管内流动，进水温度为20 ℃，出水温度为40 ℃。试求水对管壁的对流传热系数。

【解】在确定各物理量时，先确定定性温度。

一般情况下，用进出设备流体的温度的平均值（算术平均值），即：

查数据手册，30℃时水的物性数据为： C p =4183J/(K.kg) ρ=996kg/m 3 μ=8.01×10－4Pa.s λ=0.618W/(m.K) 已知 d =0.021m u =0.5m/s

930557240.2250.1150.2251.40.150.8

i i i t Q q b A λ∆-====++∑∑()14324112233

2111ln ln ln

t t Q

q d d d l d d d πλλλ-==

++()2160120950

120125127

ln ln ln 1.01845200.525

q π-==++ ℃

＋＝＋出进302

40

202t t t =