39．用型号为IS65-50-125的离心泵将敞口贮槽中80℃的水送出，吸入管路的压头损失为4m，当地大气压为98kPa。试确定此泵的安装高度。
解：查附录：80C水，Pv?0.4736?105Pa,0??971.8kgm3
IS65-50-125泵气蚀余量 NPSH=2.0m 泵允许安装高度： Hg允?P0?Pv?(NPSH)允??hf吸入 ?g98?10?3?0.4736?105?2.0?4 =
971.8?9.81 =?0.69m
为安全起见，再降低0.5m，即Hg??0.69?0.5??1.2m 即泵需要安装在水槽液面以下1.2m或更低。
40．用油泵从贮槽向反应器输送44℃的异丁烷，贮槽中异丁烷液面恒定，其上方绝对压力为652kPa。泵位于贮槽液面以下1.5m处，吸入管路全部压头损失为1.6m。44℃时异丁烷的密度为530kg/m3，饱和蒸汽压为638 kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为3.5m，问此泵能否正常操作？
解：泵允许的安装高度： Hg允?P0?Pv?(NPSH)允??hf吸入 ?g（652?638）?103?3.5?1.6 ?530?9.81 ??2.4m
Hg定?Hgy允?此泵安装不当，会发生气蚀现象。
第二章 非均相物系分离
1、试计算直径为30μm的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m3），在20℃水中和20℃
常压空气中的自由沉降速度。 解：已知d=30μm、ρs=2650kg/m3
（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m3 设沉降在滞流区，根据式（2-15）
d2(?s??)g(30?10?6)2?(2650?998)?9.81?4ut???8.02?10m/s ?318?18?1.01?10校核流型
Ret?dut??30?10?6?8.02?10?4?998??2.38?10?2?(10?4~2) ?31.01?10假设成立， ut=8.02×10-4m/s为所求
（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m3 设沉降在滞流区
d2(?s??)g(30?10?6)2?(2650?1.21)?9.81?2ut???7.18?10m/s ?518?18?1.81?10校核流型：
Ret?dut??30?10?6?7.18?10?2?1.21??0.144?(10?4~2) ?51.81?10假设成立，ut=7.18×10-2m/s为所求。
2、密度为2150kg/ m3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？
解：已知ρs=2150kg/m3
查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m3
当Ret?dut???2时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理
d3(?s??)g?dut???2 所以 2?18?d?336?236?(1.81?10?5)2?3?7.73?10?5m?77.3μm
(?s??)g?(2150?1.21)?9.81?1.21第三章 传热
1. 红砖平壁墙，厚度为500mm，内侧温度为200℃，外侧温度为30℃，设红砖的平均导热系数为0.57 W/(m·℃)。试求：（1）单位时间、单位面积导出的热量；（2）距离内侧350mm处的温度。 解：（1）q?(2) q??b?t1?t2??0.57?200?30??193.8W/m2
0.50.35?b'?t1?t'??0.57?200?t'??193.8
解得：t’=81℃
2. 在外径100mm的蒸汽管道外包一层导热系数为0.08 W/(m·℃)的绝热材料。已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m，试求绝热层厚度。 解：q?Q2π(t1?t2)2?3.14?0.08??150?50????150
r21r2Llnln?r150解得：r2=69.9mm； 壁厚：r2-r1=19.9mm
14 在一套管式换热中用的冷却水将流量为1.25kg/s的苯由80℃冷却至40℃。冷却水进口温度为25℃，其出口温度选定为35℃。试求冷却水的用量。
解：苯的平均温度为60℃，查得该温度下其比热为：1.860kJ/kg·℃ 水的平均温度为30℃，查得该温度下其比热为：4.174kJ/kg·℃ 热平衡方程：Q?qm1cp1?T1?T2??qm2cp2?t2?t1? 冷却水用量：qm2?qm1cp1?T1?T2?cp?t2?t1??1.25?1.860?103??80?40?4.174?103??35?25??2.23kg/s=8021kg/h
16 在一套管换热器中用饱和水蒸汽加热某溶液。水蒸汽通入环隙，其对流传热系数
为10000 W/m2?℃；溶液在?25?2.5mm的管内流动，其对流传热系数为800 W/m2?℃。换热管内污垢热阻为1.2?10-3 m2?℃/W，管外污垢热阻和管壁忽略不计。试求该换热器以换热管的外表面为基准的总热系数及各部分热阻在总热阻中所占的百分数。 解：
d111d1112525???Rs11????1.2?10?3??3.163?10?3 m2?℃/W K?1?2d2d2100008002020K=316.2 W/m2?℃ 蒸汽侧热阻/总热阻=
1/100003.163?10?3?3.16%
溶液侧污垢热阻/总热阻=管内污垢热阻/总热阻=
?1/800??25/20?49.4%
3.163?10?3?31.2?10?3?25/203.163?10?47.4%
18 在一石油热裂装置中，所得热裂物的温度为300℃。今拟设计一列管式换热器，用来将热石油由25℃预热到180℃，要求热裂物的终温低于200℃，试分别计算热裂物与石油在换热器中采用逆流与并流时的平均温差。
解：在逆流时：?tm逆?(T1?t2）?（T2?t1）（200?25）?（300?180）??146.0℃
T1?t2200?25lnln300?180T2?t1T1?t1T2?t2?(300?25)?(200?180)?97.3℃
300?25ln200?180在并流时：?tm??T1?t1???T2?t2?ln19 拟在列管式换热器中用初温为20℃的水将流量为1.25kg／s的溶液（比热容为1.9kJ／kg?℃、密度为850kg／m3）由80℃冷却到30℃。换热直径为?25×2.5mm。水走管程、溶液走壳程，两流体逆流流动。水侧和溶液侧的对流传热系数分别为0.85kW／(m2?℃)和1.70kW／(m2?℃)，污垢热阻和管壁热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：热负荷： Q?qm1cp1?T1?T2??1.25?1.9?103??80?30??1.19?105W 平均传热温差：?tm?(T1?t2）?（T2?t1）（80?50）?（30?20）??18.2℃
T1?t280?50lnln30?20T2?t1