化工原理第3章_习题课和要求和思考题(学生)
化工原理第三章沉降与过滤课后习题及标准答案()
化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案()————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第三章 沉降与过滤沉 降【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=⨯⋅ 颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯ 假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .Re ..454101790．835=24824110p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯ 为过渡区【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--= ()()pw p a w pap w ad d ρρμρρμ-=-查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==⨯⋅ ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得(.)..(.).35250012051004109612500998218110pw pad d ---⨯⨯==-⨯⨯【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗粒密度为4000kg/m 3。
(完整版)化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案(1)
第三章 沉降与过滤沉 降【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为的球形颗粒在150℃的热空气中降落，400m μ求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度，黏度./30835kg m ρ=.524110Pa s μ-=⨯⋅颗粒密度，直径/31030p kg m ρ=4410p d m -=⨯假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .Re ..454101790．835=24824110p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯为过渡区【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad d =查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa sρμ-==⨯⋅./,.35120518110a a kg m Pa sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为，代入上式得/32500p kg m ρ=.961pw pad d ==【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为，气体密度为，黏度为10m μ./311kg m ，颗粒密度为4000kg/m 3。
试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要.621810Pa s -⨯⋅最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？解 已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa sρρμ--=⨯===⨯⋅,,(1) 沉降速度计算 假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算 为层流..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯，(2) 气体的最大流速。
化工原理实验课后思考题答案及习题
实验一流体流动阻力的测定1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4.U行压差计的零位应如何校正？答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。
5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。
化工原理 陈敏恒 第四版 第3章习题与思考题
123第 三 章 习 题
旋转液体的自由液面
1.某搅拌器带动槽内全部液体以等角速度ω旋转，搅拌槽为敞口，中心处液面高度为Z 0。
试证：
习题 1 附图
(1)半径为r 处的液面高度满足下式
(2)设槽内液体静置时的液面高度为H ，则
搅拌功率 2．某开启式平直叶涡轮搅拌装置，D/d=3, h 1/d=1, d/B=5（各符号命名参见图3-8）。
搅拌槽内设有挡板，搅拌器有六个叶片，直径为150mm ，转速为300rpm ，液体密度为970kg/m 3, 粘度为1.2mPa ・s ，试估算搅拌器的功率。
若上述搅拌装置中搅拌液体的粘度增加了10倍，密度基本不变，此时搅拌器的功率有何变化？
搅拌器放大
*3．在小规模生产时搅拌某液体所用的搅拌釜容积为10升, 采用直径为75mm 开启平直叶涡轮搅拌器，在转速为1500rpm 时获得良好的搅拌效果。
试以单位体积搅拌功率相等为准则，计算1m 3搅拌釜中搅拌器的直径、转速与功率的放大比值。
设两种情况下均在充分湍流区操作。
第 三 章 思 考 题
1. 搅拌的目的是什么?
2. 为什么要提出混合尺度的概念?
3. 搅拌器应具备哪两种功能?
4. 旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器, 各有什么特长和缺陷?
5. 要提高液流的湍动程度可采取哪些措施?
6. 大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线? 为什么？
7. 选择搅拌器放大准则时的基本要求是什么?
2
2
02r g z z ω+=2
204R g H z ω−
=。
【免费下载】化工原理第3章 课后习题参考答案
根据 d50 = 0.27[μD/u t（ρs- ρ）]1/2计算颗粒的分割粒径∴ d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2= 0.00573×10-3m = 5.73μm（3）压强降根据△P = ξ·ρu i2/2 计算压强降∴△P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？已知：恒压过滤，△P =500mmHg ，A=0.1m，θ1=5min时，V1=1L；θ2=5min+5min=10min时，V2=1L+0.6L=1.6L求：△θ3=5min时，△V3=？解：分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解思路：V2 + 2VV e= KA2θ（式中V和θ是累计滤液体积和累计过滤时间），要求△V3，需求θ3=15min时的累计滤液体积 V3=？则需先求Ve和K。
⑴虚拟滤液体积Ve由过滤方程式 V2 + 2VV e= KA2θ过滤5min得滤液1L（1×10-3）2 + 2×10-3 V e= KA2×5 ①过滤10min得滤液1.6L（1.6×10-3）2 + 2×1.6×10-3 V e= KA2×10 ②由①②式可以得到虚拟滤液体积V e= 0.7×10-3 KA2= 0.396⑵过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液V'V'2 + 2V'V e= KA2θ'V'2 + 2×0.7×10-3V'= 5×0.396V' = 2.073×10-3∴再过滤5min得滤液△V = 2.073×10-3 -1.6×10-3 = 0.473×10-3 m3=0.473L8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测得数据列于本题附表。
化工原理第三章习题及答案(1)复习课程
第三章 机械分离一、名词解释（每题2分）1. 非均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(⋅-=μρρ3. 球形度s ϕ非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4. 离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5. 临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6．过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产生的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间9. 过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题（每题2分）1、自由沉降的意思是_______。
Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度Ｃ颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用Ｄ颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。
Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。
A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的√2倍B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ 。
Ａ增大至原来的2倍Ｂ增大至原来的4倍倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。
Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动力一般是指______。
Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ滤饼两面的压差Ｄ液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：______。
化工原理第3章_习题课和要求和思考题(学生)
第三章传热基本要求1. 掌握的内容：（1）热传导基本原理，一维定常傅里叶定律及其应用，平壁及园筒壁一维定常热传导计算及分析；（2）对流传热基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因；。
（3）无相变管内强制对流传热系数关联式及其应用，Nu、Re、Pr、Gr等准数的物理意义及计算，正确选用对流传热系数计算式，注意其用法、使用条件；（4）传热计算：传热速率方程与热负荷计算，平均传热温差计算，总传热系数计算及分析，污垢热阻及壁温计算，传热面积计算，加热与冷却程度计算，强化传热途径。
2. 熟悉的内容：（1）对流传热系数经验式建立的一般方法；（2）蒸汽冷凝、液体沸腾对流传热系数计算；（3）热辐射基本概念及两灰体间辐射传热计算；（4）列管式换热器结构特点及选型计算。
3. 了解的内容：（1）加热剂、冷却剂的种类及选用；（2）各种常用换热器的结构特点及应用；（3）高温设备热损失计算。
思考题1．传热速率方程有哪几种？各有什么特点？分别写出它们的表达式并指出相应的推动力和热阻。
2．何谓热负荷与传热速率？热量衡算式与速率方程式的差别是什么？3．如图所示为冷热流体通过两层厚度相等的串联平壁进行传热时的温度分布曲线，问：（1）两平壁的导热系数1与2哪个大？（2）间壁两侧的传热膜1与2哪个大？（3）若将间壁改为单层薄金属壁，平均壁温接近哪一侧流体的温度？4．试分别用傅立叶定律、牛顿冷却定律说明导热系数及对流传热系数的物理意义，它们分别与哪些因素有关？5．在什么情况下，管道外壁设置保温层反而增大热损失？6．在包有内外两层相同厚度保温材料的圆形管道上，导热系数小的材料应包在哪一层，为什么？7．某人将一盘热水和一盘冷水同时放入冰箱，发现热水比冷水冷却速度快，如何解释这一现象？8．试述流动状态对对流传热的影响？9．分别说明强制对流和自然对流的成因，其强度用什么准数决定？10．层流及湍流流动时热量如何由管壁传向流体，试分别说明其热量传递机理。
03化工原理第三章习题答案
3-1、试求直径μm 70，密度为3m 650kg 2−⋅的球形石英粒子，在C 200水中及在C 200空气中的沉降速度。
（答：13s m 1079.6−−⋅×，11s m 1097.3−−⋅×）解：⑴在C 20°水中的沉降速度先假定此沉降属层流区，可按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°水的3m kg 2.998−⋅=ρ，s Pa 10004.13⋅×=−µ，()()()133262s m 1079.610004.1188.92.9982650107018−−−−⋅×=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：147.010004.12.9981079.61070Re 336<=×××××==−−−µρt t du 与假定相符；⑵在C 20°空气中的沉降速度先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°空气的3m kg 205.1−⋅=ρ，s Pa 1081.15⋅×=−µ，()()()15262s m 39.01081.1188.9205.12650107018−−−⋅=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：182.11081.1205.139.01070Re 56>=××××==−−µρt t du 与假定不符，再设该沉降属于过渡区，按艾伦定律求t u ，()6.0Re 27.0t s t g d u ρρρ−=()()6.0682.1205.18.9205.12650107027.0×−×=−1111097.3s m 397.0−−−⋅×=⋅=s m 复核：864.11081.1205.1397.01070Re 56=××××==−−µρt t du 属于过渡区，与假定相符。
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第三章传热基本要求1. 掌握的内容：（1）热传导基本原理，一维定常傅里叶定律及其应用，平壁及园筒壁一维定常热传导计算及分析；（2）对流传热基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因；。
（3）无相变管内强制对流传热系数关联式及其应用，Nu、Re、Pr、Gr等准数的物理意义及计算，正确选用对流传热系数计算式，注意其用法、使用条件；（4）传热计算：传热速率方程与热负荷计算，平均传热温差计算，总传热系数计算及分析，污垢热阻及壁温计算，传热面积计算，加热与冷却程度计算，强化传热途径。
2. 熟悉的内容：（1）对流传热系数经验式建立的一般方法；（2）蒸汽冷凝、液体沸腾对流传热系数计算；（3）热辐射基本概念及两灰体间辐射传热计算；（4）列管式换热器结构特点及选型计算。
3. 了解的内容：（1）加热剂、冷却剂的种类及选用；（2）各种常用换热器的结构特点及应用；（3）高温设备热损失计算。
思考题1．传热速率方程有哪几种？各有什么特点？分别写出它们的表达式并指出相应的推动力和热阻。
2．何谓热负荷与传热速率？热量衡算式与速率方程式的差别是什么？3．如图所示为冷热流体通过两层厚度相等的串联平壁进行传热时的温度分布曲线，问：（1）两平壁的导热系数1与2哪个大？（2）间壁两侧的传热膜1与哪个大？（3）若将间壁改为单层薄金属壁，平均壁温接近哪一侧流体的温度？24．试分别用傅立叶定律、牛顿冷却定律说明导热系数及对流传热系数的物理意义，它们分别与哪些因素有关？5．在什么情况下，管道外壁设置保温层反而增大热损失？6．在包有内外两层相同厚度保温材料的圆形管道上，导热系数小的材料应包在哪一层，为什么？7．某人将一盘热水和一盘冷水同时放入冰箱，发现热水比冷水冷却速度快，如何解释这一现象？8．试述流动状态对对流传热的影响？9．分别说明强制对流和自然对流的成因，其强度用什么准数决定？10．层流及湍流流动时热量如何由管壁传向流体，试分别说明其热量传递机理。
11．某流体在圆管内呈湍流流动时，若管径减小至原管径的1/2，而流量保持不变，忽略出口温度变化对物性的影响，问管内对流传热系数如何变化？12．水在管内作湍流流动时，若流速提高为原流速的2倍，则对流传热系数如何变化（忽略出口温度变化对物性的影响）；若以空气代替水，其他条件不变，则对流传热系数是增大还是减小？13．一根很长的水平光滑管用来加热流经管内湍流流动的流体，管壁维持恒温，若流量增加至使单位长度管压降增加1倍，则对流传热系数将增加多少？14．若传热推动力增加1倍，试求在下述流动条件下传热速率增加多少倍？（1）圆形管内强制湍流；（2）大容器内自然对流；（3）大容器内饱和沸腾；（4）蒸汽膜状冷凝。
15．为什么滴状冷凝的对流传热系数要比膜状冷凝的对流传热系数高？16．膜状冷凝时雷诺数如何定义？17．气体与固体壁面之间、液体与固体壁面之间、有相变流体与固体壁面之间的对流传热系数的数量级分别为多大？18．热辐射与其他形式的电磁辐射有什么不同？19．何谓黑体、灰体、镜体、透热体？20．如图所示，管道内有一温度计套管，内插温度计测量管内流动的高温气体的温度，试问：（1）温度计所示温度与流体实际温度相同吗？哪个大？（2）为减少测量误差可采取哪些措施？21．设备保温层外常包有一层薄金属皮，为减少热辐射损失，此层金属皮的黑度值是大好还是小好？其黑度值与材料的颜色、光洁度的关系又是如何？22．物体的吸收率与辐射能力之间存在什么关系？黑度与吸收率之间有何联系？23．有两台同样的管壳式换热器，拟做气体冷却用，在气液流量及进口温度一定时，为使气体温度降至最低，如何安排流程？24．有一管式换热器，管程走液体，壳程走蒸汽，由于液体入口温度下降，在液体流量不变的情况下，仍要达到原来的出口温度，可采取什么措施？25．有一间壁式换热器，管内空气被加热，管间为饱和水蒸汽，总传热系数K 接近于哪一侧的对流传热系数？壁温接近于哪一侧流体的温度？26．有一套管换热器，用饱和水蒸汽将在管内做湍流流动的空气加热，若总传热系数K 近似等于空气的对流传热系数，今空气流量增加1倍，而空气进出口温度及饱和水蒸汽温度仍不变，问该换热器长度应增为原长的多少倍？27．有一套管换热器，用饱和水蒸汽加热管内的空气，如要测总传热系数K ，需要测定哪些参数？若要测得饱和水蒸汽一侧的对流传热系数，还需要补测哪些参数？28．有一套管换热器，管内流体的对流传热系数为管间流体的1/4，已知两种流体均为湍流流动，试问：（1）管内流速增加1倍；（2）管间流速增加1倍，总传热系数各增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可不计）29．列管换热器在什么情况下要考虑热补偿，热补偿的形式有哪些？30．为提高列管式换热器的总传热系数K ，在结构上可采取哪些措施？31．如图所示为一釜式设备，夹套内通蒸汽加热釜内液体，试问：（1）为提高总传热系数K ，可采取什么措施；（2）标出加热蒸汽的进出口；（3）若传热面积不够，可采取什么措施？（4）操作后期，夹套内通冷却水冷却釜内液体，标出水的进出口。
32．从强化传热过程角度来比较列管式换热器与板式换热器、螺旋板式换热器的优缺点。
学习指导书：（1）重点例题：例3-3、6、7、8、10、11、12、13、16（2）填空题：重点掌握内容，必须会分析；（3）选做题：见后面习题课内容：习题指导书：p105 3－39、41、42、43、44、453-39 116℃的饱和水蒸汽在一单管程列管式换热器的壳程冷凝，一定流量的空气在管程湍流流动，其温度由20℃升至80℃。
设总传热系数近似等于空气对流传热系数。
（1）操作中若空气流量增加20%，为保持空气出口温度不变，问加热蒸汽温度应提高至多少度？（2）若采用一双管程的换热器，其换热管管径和总管数与原换热器相同，则为完成相同的换热任务，所需要换热管长度为原换热器的多少倍？忽略气体温度变化对其物性的影响。
3-41 有一蒸汽冷凝器，蒸汽在其壳程中冷凝传热系数为10000W/m 2K ，冷却水在其管程中的对流传热系数为1000W/m 2K 。
已测得冷却水进、出口温度分别为t 1=30℃、t 2=35℃。
现将冷却水流量增加一倍，问蒸汽冷凝量将增加多少？已知蒸汽在饱和温度100℃下冷凝，且水在管程中流动均达到湍流。
（忽略污垢热阻和管壁热阻）3-42 用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg ，冷凝温度为110℃，冷凝潜热为363 kJ/kg ，冷凝传热系数21 W/m 10000=α℃。
换热器的内管尺寸为mm 5.357⨯φ，外管尺寸为mm 5.389⨯φ，有效长度为5m 。
冷却水初温为16℃，以3000kg/h 的流量进入内管，其比热为4.174kJ/kg ℃，粘度为1.11cP ，密度为995kg/m 3。
忽略管壁热阻、污垢热阻及热损失。
求：（1）冷却水出口温度；（2）管内水的对流传热系数2α；（3）若将内管改为mm 5.347⨯φ的钢管，长度不变，冷却水的流量及进口温度不变，问蒸汽冷凝量变为原来的多少倍？3-43一单壳程双管程列管式换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶液从25℃加热到80℃。
列管换热器由90根mm 5.225⨯φ，长3m 的钢管管束组成，乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。
已知钢的导热系数为45W/m·K，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m 3，粘度为1.2×10-3Pa·s，比热为4.02kJ/kg·K，导热系数为0.42W/m·K，水蒸汽的冷凝传热系数为10000W/m 2·K，忽略污垢热阻及热损失。
试问：（1）此换热器能否完成任务？（2）若乙醇水溶液流量增加20%，而溶液进口温度、饱和水蒸汽压力不变的条件下，仍用原换热器，乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变）3-44 两台完全相同的单管程列管式换热器，用水蒸汽在壳程冷凝以加热管程内的空气。
若加热蒸汽压力相同，空气进、出口温度t 1和t 2也分别相同，问（1）将两台换热器串联操作及并联操作（见本题附图），哪种方案生产能力大，相差多少倍？（并联时空气均匀分配于两换热器中）；（2）由以上求出的生产能力之比，计算两方案由于流动阻力引起的总压降比为多大（注：蒸汽冷凝传热系数远大于空气的对流传热系数；不计换热器进、出口及联接管线所引起的压降；空气在换热管内流动均按湍流考虑；直管摩擦阻力系数用柏拉修斯方程计算） 空气t 1t 2水蒸汽水蒸汽空气t 1t 2水蒸汽（a) 串联方案（b) 并联方案习题3-43附图3-45 在单管程逆流列管式换热器中用水冷却空气。
水和空气的进口温度分别为25℃及115℃。
在换热器使用的初期，水和空气的出口温度分别为48℃和42℃；使用一年后，由于污垢热阻的影响，在水的流量和入口温度不变的情况下，其出口温度降至40℃。
不计热损失。
求（1）空气出口温度变为多少？（2）总传热系数变为原来的多少倍；（3）若使水流量增大一倍，而空气流量及两流体入口温度都保持不变，则两流体的出口温度变为多少？（提示：水的对流传热系数远大于空气）临界保温半径：在25×2.5mm 的蒸气管道外包一层厚度为37.5mm 、导热系数为08.W/(m K)⋅的保温层。
管内饱和蒸气温度为130℃，大气温度为30℃。
试求：(1) 保温层的表面温度并计算分析此保温层能否起到减小热损失的作用。
(2) 若采用λ=⋅008.W/(m K)的保温材料，其它不变，再计算保温效果。
以上计算可忽略壁阻及蒸气侧热阻。
裸管或保温层外表面对大气的联合给热系数可取为12W /(m K)2⋅。
注：思考解题思路，不需要计算热电偶测温：如图所示，用一带保护管的热电偶测量管道中空气温度，设内管壁温度为230℃，保护管外壁温度为300℃，黑度=0.3。
试计算保护套管与管壁间的辐射热负荷。
又设空气对保护套管壁的传热膜系数K)W/(m 202⋅=α，试求空气的真实温度，并提出减小测量误差的办法。
0—流体，1—保护管管壁，2—管道壁注：思考解题思路，不需要计算。