第三章
4. 一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8μm，密度为4000kg/m3。除尘室长4.1m，宽1.8m，高4.2m，气体温度为427℃，粘度为3.4Pa?s，密度为0.5kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。 解：假设沉降在滞流区 ，按ut = d（ρs- ρ）g/18μ计算其沉降速度 ut = (8×10)×(4000-0.5)×9.8/(18×3.4×10) = 41×10m/s
核算Re = dutρ/μ 〈 1 ， 符合假设的滞流区 把标准生产能力换算成47℃时的生产能力 Vs = V (273 + 427)/273 = 5538.46m/h 由Vs = blut（n-1）得
n = Vs / blut-1 = 5538.46/（4.1×1.8×41×10×3600） - 1 =50.814 – 1 = 49.8
取n = 50 层 ， 板间距 △h = H/（n + 1）= 4.2/51
= 0.0824m = 82.4 mm
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10.用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固体质量分率为0.139，固相密度为2200kg/m，液相为水。每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K=2.72×10m/s，q=3.45×10m/m。滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框。试求：（1）过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积：（2）过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。 解：（1）滤框内全部充满滤渣
滤饼表面积 A = （0.81）×2×38 = 49.86 m
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滤框容积 V总 = （0.81）×0.025×38 = 0.6233 m 已知 1m 的滤饼中 含水：500/1000 = 0.5 m 含固体： 1 – 0.5 = 0.5 m 固体质量 ：0.5×2200 = 1100 Kg
设产生1m 的滤饼可以得到m0 ，Kg（V0 ，m）的滤液，则 0.139 = 1100/（1100 + 50 + m）
∴ m0 = 6313 Kg 滤液的密度按水的密度考虑
V0 = 0.314 m
∴ 形成0.6233 m 的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积
V =6.314×0.6233 = 3.935 m
则过滤终了时的单位面积滤液量为
q = V/A = 3.935/49.86 = 0.07892 m /m
∵qe= Kθe ∴θe = qe/ K = （3.45×10）/ 2.72×10
= 0.4376
由（q + qe） = K（θ+θe）得所需的过滤时间为 θ = （q + qe） / K - θe
= （0.07892 + 0.00345）/2.72×10 - 0.4376 =249 s
⑵ 洗涤时间
Ve = qe×A = 3.45×10×49.86 = 0.172 由 （dv/ dθ）Ww= KA/8（θ+θe）得
洗涤速率 = 2.72×10×（49.86）/ 8×（3.935 + 0.172）
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= 205×10
∴洗涤时间为：0.8/205×10 = 388s
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第四章
6.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为ф19*2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490 W/（m?℃），管外油侧对流传热系数为258 W/（m?℃）。换热器用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m?℃/W，油侧污垢热阻0.000176m
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?℃/W。管壁导热系数λ为45 W/（m?℃），试求：（1）基于管外表面的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分比。
解：（1）1/K0 =d0/αidi+1/α0+Rsid0/di+Rs0+bd0/λdm
=19/（3490×15）+0.00026×19/15+0.000176+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 ∴K0 =208 m?℃/W
（2）产生污垢后增加的总热阻：
d0/αidi + Rs0=19/（3490×15）+0.000176=0.00050533 产生污垢前的总热阻：
d0/αidi+1/α0+ bd0/λdm=19/（3490×15）+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 =0.0043
∴增加的百分比为：0.00050533/0.00429=11.8%
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7. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：根据题意列出关系式：
热流体（油）：T1=150℃ → T2=100℃
冷流体（水）：t1=15℃ → t2=40℃
现在要求：热流体（油）：T1=150℃ → T2=80℃
冷流体（水）：t1=15℃ → t2=？ 开始： Q= WhCph（T1 - T2 ）=50 WhCph =WcCpc（t2-t1）=25WcCpc
=K0S0Δtm
Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）=92.49 改变后： Q=WhCph（T1 - T2 ）=700 WhCph =WcCpc（t2-t1）=（t2-15）WcCpc
=K0S0Δtm
∴25/（t2-15）=50/70 ∴t2=50℃
Δtm =（Δt1- Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=69.81
∴Q/Q= K0SΔtm / K0SΔtm= LΔtm / LΔtm=50/70
∴ L=1.85L=1.85m
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