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3.6水在圆形直管中呈层流流动。若流量不变，说明在下列情况下，因流动阻力而产生的能量损失的变化情况：（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍。解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加1倍（2）当管径增加一倍时，流量不变，则um,2＝um,1/4d2=2d1=/16即压降变为原来的十六分之一。4.10在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50℃，热水的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为φ180×10mm的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320W/（m2·K）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18kJ/（kg·K）.试求（1）冷却水的用量；（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。解：（1）由热量守恒可得qmccpcΔTc＝qmhcphΔThqmc＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h（2）并流时有ΔT2＝80K，ΔT1＝20K由热量守恒可得KAΔTm＝qmhcphΔTh即KπdLΔTm＝qmhcphΔTh逆流时有ΔT2＝70K，ΔT1＝30K同上得比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。8.2吸收塔内某截面处气相组成为，液相组成为，两相的平衡关系为，如果两相的传质系数分别为kmol/(m2·s)，kmol/(m2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为kmol/(m2·s)以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为kmol/(m2·s)传质速率kmol/(m2·s)或者kmol/(m2·s)以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力总传质阻力(m2·s)/kmol其中液相传质阻力为(m2·s)/kmol占总阻力的66.7%气膜传质阻力为(m2·s)/kmol占总阻力的33.3%8.3用吸收塔吸收废气中的SO2，条件为常压，30℃，相平衡常数为，在塔内某一截面上，气相中SO2分压为4.1kPa，液相中SO2浓度为0.05kmol/m3，气相传质系数为kmol/(m2·h·kPa)，液相传质系数为m/h，吸收液密度近似水的密度。试求：（1）截面上气液相界面上的浓度和分压；（2）总传质系数、传质推动力和传质速率。解：（1）设气液相界面上的压力为，浓度为忽略SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度为kmol/m3溶解度系数kmol/(kPa·m3)在相界面上，气液两相平衡，所以又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以所以由以上两个方程，可以求得kPa，kmol/m3（2）总气相传质系数kmol/(m2·h·kPa)总液相传质系数m/h与水溶液平衡的气相平衡分压为kPa所以用分压差表示的总传质推动力为kPa与气相组成平衡的溶液平衡浓度为kmol/m3用浓度差表示的总传质推动力为kmol/m3传质速率kmol/(m2·h)或者kmol/(m2·h)