热工过程与设备习题解答VIP免费

6.倒置容器搞1.6m ，内部充满200℃的热空气，外界为0℃的冷空气，试计算：⑴Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面处的几何压头与静压头各为多少？⑵三种情况下的能量总和为多少？⑶将三种情况图示并加以讨论。 解：(1)求三截面的几何压头和静压头。 倒置容器内热空气(200℃)的密度为：ρ h= 1.293×273/(273+ 200)= 0.75kg/m 3 冷空气(0℃)的密度为ρ a= 1.293kg/mn3。 先求三截面的几何压头。 取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，则 hg1= 0 hg2= 9.81×0.4×(1.293- 0.75)= 2.13(Pa) hg3= 9.81×1.6×(1.293- 0.75)= 8.52 (Pa) 再求三截面的静压头。 由于容器倒置，底部与大气相通，则 hs3= 0，又由于容器内部的空气处于静止状态，则： hk1= hk2= hk3= 0， hl= 0，故有：hs1+ hg1= hs2+ hg2= hs3+ hg3 简化后，得：hs1= hs2+ hg2= hg3 对于Ⅰ-Ⅰ：hs1= hs3+ hg3= 0+ 8.52=8.52(Pa) 对于Ⅱ-Ⅱ：hs2= hs1-hg2=8.52-2.13=6.39(Pa) 对于Ⅲ-Ⅲ：hs3= 0(Pa)。 (2)三种情况下三个截面的能量总和，即(hs+ hg)，经计算都是 8.52Pa。三截面的能量分布，见下图。 从图可以看出：倒置容器中的三个截面，几何压头与静压头之间相互转换，但各截面的能量总和不变：Ⅰ-Ⅰ截面的静压头变成了Ⅱ-Ⅱ截面的几何压头和静压头以及Ⅲ-Ⅲ 截面的几何压头。 7.炉子高 3m ，内部充满1000℃的热烟气，外界为20℃的冷空气，忽略气体运动速度的变化及能量损失，计算当 0 压面在窑底、窑中、及窑顶时，各截面的静压头和几何压头各为若干，并将此三种情况分别绘图表示。 解：将窑顶、窑中和窑底三个截面分别称之为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面。 先计算窑内热烟气(标态密度取 1.3kg/m3)和窑外冷空气的密度： ρ h= 1.3×273/(273+ 1000)= 0.28kg/m 3 ρ a= 1.293×273/(273+ 20)= 1.205kg/m 3 由于忽略窑内气体的流速变化和能量损失， 故两气体的柏努利方程简化为： hs1+ hg1= hs2+ hg2= hs3+ hg3 取窑顶Ⅰ-Ⅰ为基准面，则各截面的几何压头分别为：hg1= 0(Pa) hg2= 9.81×1.5×(1.205- 0.28)= 13.6(Pa) hg3= 9.81×3×(1.205- 0.28)= 27.2(Pa) (1)当零压面处于窑底时，有：hs3= 0(Pa)，又因 hg3= 27.2(Pa)，据柏努利方程，有： hs1= hs3+ hg3- hg1=0+27.2-0=27.2(Pa) hs2= hs3+ hg3- hg2=0+27.2-13.6=13.6(Pa) 此时，各截面能量总和(hs+ hg)为27.2(Pa)。 (2)当零压面处于窑中时，有：hs2= 0(P...