大三第三次作业.doc

材料工程基础第一次作业（1)教材p91: 1.16，1.18 2)列表描述流体运动的两种方法。 《材料工程基础》第二次作业 教材 P91: 1.21；P92: 1.27 第三次作业 【补充1】如图某厂用泵将敞口池中的溶液(密度1100kg/m3)输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出。泵入口管φ108×4mm钢管，管中流速1.2m/s，出口管φ76×3mm钢管。贮液池中溶液的深度1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离20m。溶液流经所有管路的能量损失30.8J/kg(不包括喷嘴)，在喷嘴入口处的压力29.4kPa(表压)。设泵效率60%，试求泵所需的功率。 【补充2】将2×104kg/h溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方压力保持25.9×103Pa(真空度)，高位槽液面上方为大气压强。管道φ76×4mm钢管，总长35m，管线上有2个全开闸阀、1个孔板流量计(局部阻力系数为4)、5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离17m。若泵效率0.7，求泵的轴功率。溶液密度1073kg/m3，粘度6.3×10-4Pa·s。管壁绝对粗糙度e=0.3mm。 第四次作业 1、假设钢管价格与其直径的1.37次方成正比，现拟将一定体积流量的流体输送某一段距离，试对采用两根小直径管道输送和一根大直径管道输送两种方案作如下比较： (1)所需设备费(设两种方案管内流速相同)。 (2)若流体在大管中为层流，改用上述两根小管后其克服管路阻力所耗功率将为大管的几倍？若管内均为湍流，则情况又将如何？（λ按柏拉修斯公式计算） 2、某工厂输送重油流量为40吨/小时。从油库送至车间高位槽，升举高度20m，输油管总长（含直管及局部阻力的当量长度，但未包括进出口）为450m，管径Ф108×4mm。问输送20℃的冷油或经预热至50℃再送，此两种方案哪一种更好？。已知：泵的效率取0.6。冷油比重0.96，粘度为3430cP；热油比重0.89，粘度为187cP。电价以0.6元/度计，废热蒸汽以75元/吨计，汽化潜热取536.7kCal/kg，油的比热取0.4 kCal/kg·K。 第五次作业 1、用离心泵将30℃水由水池送到吸收塔内，已知塔内操作压力为500kPa(表压)，要求流量为65m3/h，输送管Φ108×4mm钢管，总长40m，其中吸入管路长6m，局部阻力系数总和∑ξ1=5；压出管路的局部阻力系数总和∑ξ2=15 (e取0.05mm)。 (1)试通过计算选用合适的离心泵。 (2)泵的安装高度是否合适？(大气压760mmHg) (3)若用图中入口管路的阀来调节流量，可否保证输送系统正常操作？管路布置是否合理？ 第六次作业 Ф60×3铝合金管(λ可近似按钢管选取，取45W/mK)，外包一层厚30mm石棉后，又包一层30mm软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16 W/mK和0.04 W/mK(管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结)。 （1）已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失热量； （2）若将两保温材料互换，互换后设石棉外侧的温度仍为10℃，此时每米管长上损失热量为多少？ （3）若将两保温材料互换，每米管长实际上损失热量及石棉的外侧温度又为多少？设大气温度为20℃，互换前后空气与保温材料之间的对流传热系数不变。 第七次作业解答 1、某工厂需用196kN/m2（绝压）的饱和水蒸汽将常压空气由20℃加热至90℃，空气量为5200标准m3/h。今仓库有一台单程列管式换热器，内有φ38×3钢管151根，管长3m。若壳程水蒸汽冷凝时的对流传热系数可取104W/m2?K，两侧污垢热阻可忽略不计，试核算此换热器能否满足要求。 ★查196kN/m2(绝压)的饱和水蒸汽的温度为119.6℃，取αi=0.02λ/dRe0.8 (钢管的导热系数取45W/m?K。 (操作条件下，空气相关参数取Cp=1kJ/kg·K，λ=2.86×10-2W/m·K，μ=1.98×10-5Pa·s 2、在一次对流换热的试验中，10℃的水以1.6m/s的速度流入内径为28mm、外径为31mm、长1.5m的管子。管子外表面均匀的缠绕着电阻作为加热器，其外还包有绝热层。设加热器总功率为42.05W，通过绝热层的散热损失为2%，试确定：（1）管子出口处的平均温度；（2）管子外表面的平均壁温。管材的K=18W/m?K。 第八次作业 1、总压为1个标准大气压下，下列三种空气作为干燥介质，问采用何者干燥推动力最大？何者最小？为什么？ （1）t=60℃，H=0.015kg水汽/kg干气;（2）t=70℃，H=0.040kg水汽/kg干气;（3）t=80℃，H=0.045kg水汽/kg干气 2、已知1atm下，某空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试用公式法确定该空气的湿度