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1、【2-1】一食品冷藏室由内层为 19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为 51 mm 厚的混凝 土所组成。内壁面温度为-17.8 ,混凝土外壁面温度为 29.4 。松木、软木和混凝土的平 均热导率分别为 0.151,0.043 3,0.762 W/(mK)，要求该冷藏室的热损失为 15W/m2。求所需 软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。1）所需软木的厚度2b由 3141iiibTTq得 151. 0019. 00433. 0762. 0051. 08 .174 .29152b解得： mb128. 022）松木和软木接触面处的温度3T由 151. 0019. 08 .
2、17153Tq解得：9 .153T解题要点：多层平壁热传导的应用。解题要点：多层平壁热传导的应用。【2-2】为减少热损失，在外径为 150 mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的 热导率 =0.103+0.000 198 T(式中 T 为),蒸汽管外壁温度为 180 ,要求保温层外壁温度 不超过 50 ,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在 110-4 kg/(ms)以下,问保 温层厚度应为多少?(计算时可假定蒸汽在 180 下冷凝)。 解：保温层平均热导率为：)./(126. 02501801098. 1103. 04KmW由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温
3、度，故为一层导热。由 得： )()(21221rrLnTTLQ（1） )()(21221rrLnTT LQ式中：mWLWr LQ/9 .2011103 .201910134 将其及其它已知数据代入式（1）得：)075. 0()50180(126. 029 .2012rLn解得：mr125. 02mmm5005. 0075. 0125. 0壁厚解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为 175 ，面包表面的黑度为 0.85,表面温度 为 100 ,表面积为 0.064 5 m2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐
4、射 传递的热量。解：两物体构成封闭空间，且，由下式计算辐射传热量：21SS WTTSQ0 .65)448373(0645. 085. 01067. 5)(4484 24 111012 负号表示炉壁向面包传递热量。解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。【2-10】在逆流换热器中，用初温为 20 的水将 1.25 kg/s 的液体比热容为 1.9 kJ/(kgK)、 密度为 850 kg/m3由 80 冷却到 30 。换热器的列管直径为 25 mm2.5 mm,水走管 内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为 850 W/（m2K）和 1
5、700W/（m2K）,污垢热 阻可忽略。若水的出口温度不能高于 50 ，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为WTTcWQhhphh33211075.118)3080(109 . 125. 1)(又 )(12ccpccTTcWQskgTTcQWccpcc/9454. 0)2050(10187. 41075.118 )(3312即冷水流量为。skg /9454. 0取管壁的热导率 ，则有)./(45KmW)./(5 .4718501 2025)2025(4521025 1700111)(2112 3KmW Lndd ddLndKiiOiOOOO 传热面积由下式计算：（1）mOOTKQS热流
6、体：3080 冷流体：2050 301T102T2 .1810301030)(2121 LnTTLnTTTm将已知值代入式（1） ，得：238 .132 .185 .4711075.118mSO解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。【2-11】在一单程列管换热器中用饱和水蒸气加热食用油。温度为 160 的饱和蒸汽在壳 程冷凝，冷凝液在饱和温度下排出。食用油在管程流动，并由 20 加热到 106 。列管换 热器尺寸为：列管直径为 19 mm2 mm、管长为 4 m，共有 25 根管子。若换热器的传 热量为 125 kW，蒸汽冷凝传热系数为
7、 7 000 W/（m2K）,油侧污垢热阻为 0.000 5 m2K/W,管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻可忽略,求管内油侧对流传热系数。 又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来的 1.75 倍,求油的出口温度。 假设油的物性不变。 解：（1）管内油侧的对流传热系数 对数平均温差：水蒸汽： 160160 食用油： 20106 541T1402T3 .90 )14054(14054)(2121 LnTTLnTTTm传热面积：2966. 54019. 025mLdnSOO总传热系数：)./(0 .2323 .90966. 51012523 KmWTSQKmOO而)./(0 .23215190
8、005. 01519 700011 1112KmW Rdd ddKisi ioiioOO 解得： )./(4 .3582KmWi（2）油的流速加倍后的出口温度由 )()()()(2121 12cscscscs OOccpccTTTTLnTTTTSKTTcW得： pccOOcscs cWSK TTTTLn)(21)( )()(21 21ccOOpccOOpccOOcscscscsWW KKcWSKcWSKTTTTLnTTTTLn即875. 02175. 1)10616020160()16020160( 2LnTLnc解得：2 .99 2cT解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。解题要点
9、：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。【2-12】在列管换热器中用冷水冷却油。水在直径为 19 mm2 mm 的列管内流动。已知管 内水侧对流传热系数为 3 490 W/（m2K）,管外油侧对流传热系数为 258 W/(m2K)。 换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为 0.000 26 m2K/W, 油侧污垢热阻为 0.000 176 m2K/W。管壁的热导率为 45 W/（mK） 。求：（1）基于管 外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。 解：以外表面为基准。（1）基于管外表面的总传热系数OK产生污垢前的总热阻：WKmLnrr rrLnrRiiOi
10、OOOO/.1029. 434901519)1519(4521019 2581)(1233 )./(2331029. 4112 3KmWRKOO（2）产生污垢后热阻增加的百分数%R 产生污垢后的总热阻：WKmrrRRRRiO sisOOO/.1079. 4151900026. 0000176. 01029. 4233%7 .11%10029. 429. 479. 4% OOO RRRR解题要点：传热系数的计算。解题要点：传热系数的计算。【2-13】在套管换热器中采用并流的方式用水冷却油。水的进、出口温度分别为 15 和 40 ，油的进、出口温度分别为 150 和 100 。现因生产任务要求油的
11、出口温度降至 80 ， 假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，且仍为并流，换热器除管长外，其他尺寸不 变，若原换热器的管长为 1 m，求现在需要的管长。设换热器的热损失可忽略。 解：热量衡算（忽略热损失）：情况改变前： （1）)1540()100150(pccphhcWcWQ情况改变后： （2）)15()80150( 2cpccphhTcWcWQ（2）/（1） ，得：10015080150 154015 2 cT解得：50 2cT情况改变前：热油： 100150 冷水： 4015 1351T602T5 .92 )60135(60135)(2121 LnTTLnTTTm情况改变后：热油： 80150 冷水： 5015 1351T302T8 .69 )30135(30135)(2121 LnTTLnTTTm情况改变前： （3）mphhTdLKcWQ)()100150(情况改变后： （4）)()80150(mphhTdLKcWQ（4）/（3） ，得：5 .9218 .69 10015080150L TLTLmm解得：mL86. 1解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。
