∴ V=qA=240×0.1=24L=0.024m3
?=2Δpf ∴K?=2K 又t=249.6min （2）∵ K∝Δpf, Δpf ∴ q?2+2×10q?=2×250×249.6 ∴ q?=343.5L/m2
∴ V?=q?A=34.3L=0.0343m3
3-16 以某板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤1.0小时得滤液24.8m3。过滤介质阻力可略。试问：(1) 若再过滤0.5h，操作条件不变，又可得多少滤液?
(2) 在上述条件下共过滤1.5h后以3m3水洗涤滤饼，水与滤液黏度相同，洗涤与过滤压力相同，洗涤时间是多少？
解：(1) ∵ Ve=0 ∴ V2 = KA2t ∝ t
∴ (V22t2)? ∴ V2?V1t1t21.53
V1??24.8?30.4m t11 故再过滤0.5h，可得滤液 V2-V1 =30.4－24.8=5.6m3
(2) 又 ∵ V12 = KA2t1
V1224.82??615.04m6/h ∴ KA?t112∴ 洗涤时间：tW?8VW(V?Ve)8?3?30.4??1.186h?71.2min
615.04KA23-17 在试验装置中过滤钛白（TiO2）的水悬浮液，过滤压差为19.6kPa，测得过滤常数如下：K?4?10?5m2/s，qe?0.02m3/m2。又测出滤渣体积与滤液体积之比??0.1m3/m3。现要
用工业板框压滤机过滤同样的料液，过滤压差及所用滤布亦与实验时相同。压滤机滤框的长
与宽均为810mm，厚度为45mm，共有26个框。试计算：
（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需要的过滤时间；
（2）过滤后用相当于滤液量0.2倍的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间；
（3）洗涤后卸渣、清理、装合等共需要30分钟，求每台压滤机的生产能力（m3滤液/h）。
解：（1）以一个操作周期为基准，滤饼体积：V饼＝0.8102×0.045×26＝0.7676m3
滤液体积：V?V饼?又 过滤面积：A＝0.8102×26×2＝34.12m2
3∴ 虚拟滤液体积：Ve?qeA?0.02?34.12?0.682m
?0.7676?7.676m3 0.1由过滤方程式：V2?2VVe?KA2t可求得过滤时间为：
7.6762?2?7.676?0.682t???1490s 2?52KA4?10?34.128V(V?V)8?0.2?7.676?(7.676?0.682)（2） 洗涤时间：tW?W2e??2204s ?52KA4?10?34.12V2?2VVes （3） 操作周期为：?t?t?tW?tD?1490?2204?1800?5494 9
∴ 生产能力：Vt?
V?t?7.676?5.03m3滤液/h
5494/3600第四章 传热
4-16解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2=0.1m，t2=450℃，t3=50℃。 保温层在平均温度下的导热系数
℃） ??0.1?0.0002?(450?50)/2?0.150 W/（m·
根据lnr32???t2?t3?有 ?r2Q/L
lnr3?2??0.150??450?50??ln0.1＝?1.361
400得 r3=0.256 m
故保温层厚度为 b=r3－r2=0.256－0.1=0.156m=156 mm 4-17解：（1）蒸汽冷凝放热量 Q?Whrh?传热平均温度差 ?tm?6500?250?103?4.51?105W 3600?t1??t2(75?20)?(75?40)??44.2℃ ?t175?20ln()ln()75?40?t2由
dd1111919??Rsio?o??0.0005???1.79?10?3 K?odi?idi10000151200?15可得 K?559 W/（m2·℃）
Q4.51?105所需的传热面积 A???18.3m2
K?tm559?44.2Q4.51?105（2）冷却剂用量 Wc???5.40 kg/s
cpc(t2?t1)4174?(40?20)每管程换热管数 ni?Wc/?c0.785diui2?5.40/995.7?30.7 取31根 20.785?0.015?1每管程的传热面积为 Ai?n?dol?31???0.019?3?5.55 m2 管程数为 N?A18.3??3.3 取管程数为4 Ai5.55总管数为 n?Nni?4?31＝124根
讨论：管程数由所需的传热面积除以每管程的传热面积，而后者涉及每管程的换热管数，
10
它又是由冷却剂总流量和每管中冷却剂的流量求出。所以，这实际上属于换热器的设计型计算。
4-18 解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即：A?换热器的传热量为
Q K?tmQ?Whcph(T1?T2)?3.0?2.5?103?(120－40)＝600kW
1-4型列管换热器的对数平均温度差，先按逆流计算，即：
?tm逆?(120?30)?(40?15)?51℃
120?30ln40?15温度差校正系数为 R?T1?T2120?40??4.71
t2?t132?15t2?t132?15??0.162
T1?t1120?15P?由图查得：??0.89，所以 ?tm???tm逆?0.89?51?45.4℃
Q600?103故 A???24.0 m2
K?tm550?45.414-19 解：管壁的平均温度可由下式计算，即：
to?tw?o?1tw?ti?Rso
?i代入数据有
?Rsi160?tw160?tw0.00151/1000＋0.0005，即： ??tw?2401/10000＋0.0003tw?2400.0004解得 tw?181.8℃
计算结果表明，管壁温度接近于热阻小的那一侧流体的流体温度。
4-20 解：（1）换热器的热负荷
Q?Whrh?25000?450?103?3.125?106W 3600Q3.125?106?t1??20?80℃冷却水的出口温度 t2?
45000Wccpc?4.187?1033600 11
平均温度差为 ?tm??t1??t2(120?20)?(120?80)??65.5℃ ?t1120?20ln()ln()120?80?t2由于水的对流传热系数αi << 蒸汽的对流传热系数αo，故K≈ αi = 1000W(m2·K)。
Q3.125?106换热器的传热面积 A???47.7 m2
K?tm1000?65.5（2）若因气候变化，冷水进口温度升高至25℃， 对旧工况 lnT?t1KA （a） ?T?t2WccpcT?t1'KA对新工况 ln （b） ?'T?t2Wccpc(b)得 (a)所以 t'2'1T?t1;T?t1?'T?t2T?t22
?T?t??T?t??120??120?25???120?80??82℃ ?T?T?t1120?20Q?82?25??0.95 （3）
Q80?20所以，冷凝液量
Wh'?0.95Wh?0.95?25000?23750 kg/h
第五章 蒸发
5-14 解：已知50kPa压强下水的沸点为81.2℃，在图5-3（NaOH水溶液的杜林线图）的横坐标上找出温度为81.2℃的点，由此点垂直向上交于浓度为20%的杜林线，再由该交点查得对应纵坐标下的温度为88℃，此温度即为20% NaOH水溶液在50 kPa压强下的沸点。
沸点升高为 ???tB,pm?tw,pm?88?81.2?6.8℃ 5-15 解：（1）水的蒸发量
W?F(1?w00.1)?2000?(1?)?1333kg/h w10.3（2）加热蒸汽消耗量
查得压强为40kPa和200kPa的饱和水蒸气的冷凝潜热分别为2312和2205kJ/kg。 ① 原料液温度为30℃时，蒸汽消耗量为
12