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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 C ,外表面温度t3为100 C。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10.9 0007t ,绝缘砖的导热系数为2 0.3 0.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为C ,A单位为W/(m C )。解：设两砖之间的界面温度为1400 t2460 10 3/(0.9 0.0007tl t?bi2，由1t2t32 ，得t2 100230 10 3/(0.3 0.0003t2949C热通量0.40/0.97 0.0007t1
2、t2 1400 949168SW/m23. 直径为60mm 3mm,钢管用30mm厚的软木包扎,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 C ,绝热层外表面温度10 C。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：Q t 上3丄店丄d2 1r12 2r21100 101 1 , 160InIn2 3.14 0.043302 3.14 0.00076025W/m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
3、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，哪一种材料包扎在内层较为适合 ?解：设外层的平均直径为dm2，内层平均直径为dm1，则d m22dm1由导热效率方程知:Q=VtbbVtVtdmiLbb5bi dmiL2 i2dmiL4i2Sm2两层材料位置互换后:dmiLbQq_5i.25所以：Qq4即：qVtbb21 dmiLi 2dmiLi.25q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
4、径为19mm 2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349OW/(m2 C ),管外油侧对流传热系数为258W/(m2 C )。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0.00026 m2C / W,油侧污垢热阻为0.000176 m2 C / W。管壁导热系数入为45 W/(m C )。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kk。Rs0bdo r 鱼dmdidoidi0.000176258208W/ m2 C0.002 1945 17190.00026 (2)产生污垢后热阻增加的百分数为:0.000176 0
5、.00028191512080.000176 0.000281915100。 11.8。.7:在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15C和40C ,油的进、出口温度分别为150C和100C。现因 生产任务要求油的出口温度降至80C ,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，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Vtm(150 15) (100 40)In1356092.5C.由热量恒算可得:We”t2 匕40 15WUpc T1 T2 150 100当油的出口温度降到 80 C时，由热量恒算:Q WnCpn(
6、150 80) WCCpc(t215).解得:t?50oC.Vt(150 15) (80 50),135In300oC.由传热速率方程分别可得:原换热器:WnCpn(150100)kSotmk n dLWncpn( 150 80) ksVtm k n dL92.5.70.新换热器:70 92.5 150701.85m.&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 C和128 C ;终温分别为167 C和157 C。若维 持两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
7、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：Q koVtm WnCpn(Ti T2) 驱卩血tjQ koVtm WnCpn T?) WCpcg)两式相除:Vtm112t2t1(T1T2)& 1)Vtmt T2 t2 t1(T1T2)(t2G(1)(T1T2)(t2匕)(243 167)(157 128)47(T1T2)(T2 tjVt2Vt1Vt2 Vt1Vtm而Vt1 Vt2 .Vt1InVt2Vt2 Vt1(243.Vt2InVt1128) (167 ,115In10157)3CInVt2Vt1471所以：Vt2 Vt1Vt2 Vt143解得：Vt2/ Vt12.98.即
8、：(243t2)2.98 (T2 128)t22.98(T2128) 243(2)由（2）、（ 3）式得:由(1)式得:243 167243 T2157 128t2 128t2 0.38 (243 T2)128(3)t2 161.3oC.T2 155.4 CVtm所以：Vt2 Vt1Vti(243 161.3) (155.4 128)1.09349.7C9.在下列各种管壳式换热器中，某种溶液在管内流动并由 20 C加热到50 C。加热介质在壳方流动，其进、出口温度分 别为100C和60C ,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
9、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。VtmVt2 Vt14Vt1(100 50) (60 20)44 8oC由对数平均温度差知道：4050200.375(2 )100 20100 6050 201.33查温度差校正系数图得：Vt0.9VtmVt Vtm0.9 44.840.3C(3)由R、P值查流程温差校正系数图得:Vt0.98所以： VtmVt Vtm 0.98 44.843.9oC11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 C ,汽化热为394kJ/kg。冷却水的进口温度为2
10、0 C ,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/(m2C ),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SoQkoVtmQ Wsr Vs rPMRT101330 788.315 1 03 (278 80.1)2.69kg/m31650 2.693600394 1034.86 105w其中: 冷水出口温度可由热量衡算求得。即:Q WeCpt2 tjt24.86 105 360036000 4.18 10320 31.6oCVtm(80.1 20) (80.1 31.6)80.1 20In -54.1oC80.
11、1 31.6So则：4.86 10520m2450 54.112 .在一传热面积为50m2的单程管亮式换热器中，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20C升至38C。溶液的温度由110 C降至60C。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 C。试估算换热器清洗前传热面两侧的 总污垢热阻。假设：(1)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，两种工况下i和 分别相同；(3)忽略管壁热阻和热损失解：先求清洗前的总传热系数 K.Vtm(11 38) (8 2)11
12、 38 In6 254.4C所以:QSVtm33000 4.187 13 (38 20)360 50 54.4254w/(m2 C)再求清洗后总传热系数 K ,由热量衡算求溶液的出口温度T2WQpc(t2 1) 110pn110 6038 20(45 20)40.6CVtm38.6C(110 45) (40.6 20),110 45 In40.6 2033000 4.187 103 (45 20)3600 50 38.6497w/(m2 C)若传热面两侧的总污垢热阻为尺.则有:Rs12541 丄i 497由此得:Rs 1.925 10 3m2 C/Wx05a02004棉花保温性能好，主要是因为 。A. 棉纤维素导热率小；B. 棉花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a的影响是 A）使a值升高B）使a值大大降低C）使a值有一定影响D）对a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
