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1、第四章 习题2 燃烧炉的内层为 460mm 厚的耐火砖,外层为 230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表面温度 t1为 1400,外表面温度 t3为100。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为 ,绝缘砖t07.9.1的导热系数为 。两式中 可t30.2 t分别取为各层材料的平均温度,单位为, 单位为 W/(m )。解：设两砖之间的界面温度为 ，2t由 ，得23112ttb2 23 312 2340 109446/(.970/(. )t t tCt t 热通量 212 1689/4090.4/.970.tq Wm 3直径为 ,钢管用 30mm 厚m360的软木包
2、扎,其外又用 100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110,绝热层外表面温度10。已知软木和保温灰的导热系数分别为 0.043 和 0.07W/(m),试求每米管长的冷量损失量。解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出： 133212lnlntQrrL1061160lnln23.40.3.40.75/Wm负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。4蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪
3、一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为 ，内层平2md均直径为 ，则 且 。1md21md1由导热效率方程知： 21112mmmt tbbSdLdLAA1Q= 1154mtdLbA两层材料位置互换后： 111122mmmtdtQbbbdLdLAA所以： 即：5.4qQ1.25qq两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。6. 在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为 的列管内流动。已m219知管内水侧对流传热系数为349OW/(m2 ),管外油侧对流传热系数为 258 W/(m2 )。换热器在使用一段时间后,管壁两侧均有污垢形
4、成,水侧污垢热阻为 0.00026 m2 / W,油侧污垢热阻为 0.000176 m2 / W。管壁导热系数 为 45 W/(m)。试求:(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：（1）总传热系数 0k0 00001ssimikbddRR2110.29190.1760.26258457534015/WmC（2）产生污垢后热阻增加的百分数为： 190.1760.28501.8.28 7：在并流换热器中,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出口温度降至80,假设油和水的流量、进口温度及物性均
5、不变,若原换热器的管长为 1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。解：平均温度差为 (150)(104)92.535ln6mt CA由热量恒算可得： 2140150.nphcWCtT当油的出口温度降到 80 时，由热量恒C算： 2(1508)(15).np cpQWcWt解得： 2.tC(150)(805)0.3lnmt CA由传热速率方程分别可得：原换热器： (150) 92.5np mWckstndL新换热器： 870792.1.5.50LA8重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初温分别为 243和 128;终温分别为 167和 157。若维持两
6、种油的流量和初温不变,而将两流体改为逆流,试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下,流体的物性和总传热系数均不变化,换热器的热损失可以忽略。解：以上标 表示并流的情况。由传热速率方程和热量衡算： 1221 ()()mnpcpQktWcTWtA两式相除：（1） 1211221()()mtTtTtA12212121()()(4367)(58)47tTt tAA而 121221()(65)3lnlnl 10mttt CttAA所以： 1221l473ttAA解得： 21.98.ttA即： 2222(43).98(8).98(18)243tTtT（2）由（1）式得：222243671
7、580.38(4)18tTTt（3）由（2） 、 （3）式得：2216.15.4tCT C所以： 211(361.)(5.4128)49.7093lnmtt CtA9.在下列各种管壳式换热器中,某种溶液在管内流动并由 20加热到 50。加热介质在壳方流动,其进、出口温度分别为 100和 60,试求下面各种情况下的平均温度差。(1)壳方和管方均为单程的换热器。设两流体呈逆流流动。(2)壳方和管方分别为单程和四程的换热器。(3)壳方和管方分别为二程和四程的换热器。解：（1）由对数平均温度差知道： 211(05)(602)4.8lnln4mtt CtA（2） 查温度差校正系数502.375161.5
8、02PR图得： .9tA0.4.840.3mtmt CAA（3）由 R、P 值查流程温差校正系数图得： 0.98tA所以： 0.984.3.9mtmCA11 在一管壳式换热器中,用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的体积流量为 1650m3/h,常压下苯的沸点为 80.1,汽化热为 394kJ/kg。冷却水的进口温度为 20,流量为 36000kg/h,水的平均比热容为 4.18kJ/(kg)。若总传热系数 K0为 450W/(m2),试求换热器传热面积 S0。假设换热器的热损失可忽略。解：换热器的传热面积 mQktSA其中：33510782.69/8.5(20.1)160294.3s
9、sQWrVPMkgRTw冷水出口温度可由热量衡算求得。即： 5212 34.8610() 201.63.80.(0.)ln.1.6epcmQWCtt Ct C A则：524.8054.1Sm12在一传热面积为 50m2的单程管壳式换热器中,用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为 33000kg/h,温度由 20升至 38。溶液的温度由110降至 60。若换热器清洗后,在两流体的流量和进口温度不变的情况下,冷水出口温度增到 45。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设:(l)两种情况下,流体物性可视为不变,水的平均比热容可取为 4.17kJ/(kg)；(2)可按平壁处理,两种工
10、况下 和i分别相同；(3)忽略管壁热阻和热损0失解：先求清洗前的总传热系数 K.(1038)(02)54.ln6mt CA所以: 3 2304.1870(820)54/()654.mQk wmCSt A再求清洗后总传热系数 ,由热量衡算K求溶液的出口温度. 2121106()(4520)4.6382cpnWCTt C(045)(0.6).6l.2mt CA3 23041870(4520)497/()6.6k wm若传热面两侧的总污垢热阻为 则有:.sR1125497siiRk由此得: 321.250/sRmCWx05a02004棉花保温性能好，主要是因为_。A. 棉纤维素导热率小； B. 棉花
11、中含有相当数量的油脂；C. 棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍；D. 棉花白色，因而黑度小。x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对 的影响是_。A）使 值升高 B）使 值大大降低C）使 值有一定影响D）对 值无影响x05a02031多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_。A 成正比 B 成反比 C 没关系x05a05171一定流量的液体在一 252.5mm 的直管内作湍流流动，其对流给热系数 1000W/(m2)。如流量与物性都不变，改用一 192mm 的直管，则其 值将变为 W/(m 2)。A. 1059 B. 1496C. 1585 D. 1678t05a0117
12、7冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为 90,出口温度为 50,冷水进口温度为 15,出口温度为 53,冷热水的流量相同,则热损失占传热量的_%(冷热水物性数据视为相同)。t05a01216当冷热两流体均不发生相态变化时，一般对_物料选用并流操作。t05a02042某流体在圆直管内强制对流，其对流传热系数为 ，现任务变更，管内流速降为原来的 1/2，且已知此时 Re 104，则管内的对流传热系数为原对流传热系数的倍。t05a02043 某有机溶液在长为 L,直径为10810mm 的钢管中强制湍流时 ,其=310W/(m2K),如体积流量不变，改用15210mm 的钢管代替, 流动仍为湍流(
13、两种情况下 L / d 均大于 60),此时=W/(m2K)t05a02118两流体通过间壁换热，冷流体从20被加热到 50，热流体从 100冷却到 70，则逆流时的 tm 。并流时的 tm 。w05b051611.一杯开水(100)置于 20的静止空气中,问杯子两侧流体的传热各属何种类型?哪一侧热阻大?2.若将杯子浸在 20的冷水中(两流体不直接接触),能否增强传热?理由?3.仍置于空气中,但使杯外的空气流动,问能否增强传热?理由?4.对 1 的情况,若对杯中流体加以搅动,问是否比 2、3 两种办法有效些? 1.均为自然对流,空气侧热阻大; 2.能增强传热,因为水的对流给热系数比空气大; 3.能增强传热,因为强制对流的对流给热系数比自然对流大 4.主要热阻在空气侧,故 2,3 效果较好,4 不及 2,3 w05a05034一厚度相等的双层平壁，其导热率 试定性画出其温度分布图，为什么?(稳定传热)套管式换热器的冷、热流体进、出口温度分别为 t1、 t2、 T1、 T2，试画出冷、热流体温度沿换热面积变化关系曲线。根据傅立叶定律; Q= dt/dn; 稳定传热 即 QI=QII 因已知 I II(d t/dn)I (dt/dn)II
