1、2.燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚,外層為 230mm厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度11為1400 C,外表面溫度t3為100C。試求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。設(shè)兩層磚接觸良好,已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為 入1 = +絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為 入2= +。兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度,單位為C,入單位為W/ (m C )。1、解:熱通量q及界面溫度t2由:m1q1(t1t2)biq2m2L t3)又 10.9 0.0007t已知：t1 1400 cb1 460mm代入聯(lián)立解之得：t2949C代入q式得q 1689 (W/m答：q= 1689V/rf, t2= 949 C0.3t2b20.

2、0003t100 c230 mm4.蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的 平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換 位置，假定其它條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少說明在本題 情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適合解：5相同：平均直徑：d321 r2d2r2r3272-r3 r23 T"I r3In 22x(2r1)In 21/3 2 21每米管長的熱損失Qq QL有r32 In 2In?12nti t3)丄沁丄I1 22更換材料以前，每米管長熱損失2說1Z|nE22q't3)1 ,3In 22 nti t3)|亠2qq故原

3、保溫好。6.在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為©19X 2mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為3490W/(m2 C )，管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258W/(m2 C )。換熱器在使用一段時間后，管壁兩側(cè)均有污垢形 成，水側(cè)污垢熱阻為 26m2 C/ W油側(cè)污垢熱阻為176m2 C/ W管壁 導(dǎo)熱系數(shù)為45W/ (m C )，試求：(1) 基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；(2) 產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分數(shù)。解:1、基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)Ko：K0 (丄RSi罟0Wdm1.25即:q，二d。d。11 c CC" ” 0.002 "19cccc"

4、; 1919(0.000176 0.00026 )25845 17153490 151(0.00380.0001760.0005 0.000330.000363)1208 20.0048 W (m .C )2、產(chǎn)生垢淀后熱阻增加的百分數(shù)加的熱阻日100%0.000176 0.00033、100% 11.8%增加刖的總熱阻0.0048 (0.000176 0.00033)答：(1) K.= 208W/(m2.C ) ； (2)11 . 8%7.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為15C和40C, 油的進、出口溫度分別為 150C和100C現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度 降至80C,假

5、設(shè)油和水的流量、進口溫度及物性均不變，原換熱器的管長 為Im,試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。原:現(xiàn):水 15Cf 40C15油 150Cf 100C150現(xiàn)要求油出口為80 CQl 0解：WhCp h(150100)WcCp c(4015)WhCphWcCpct2t2 htmt2Int1135 60,135In6092.5WhC Ph T1KS1 tm1WhCPh tm1KS1飛空18550現(xiàn)：同理:WhC Ph (15080)WC C PC1550CWhCphks2t m213530135In30.997315080WhC PhL2匚2唧22 rml1S2

6、S?KS1WhC Ph1.850.9971.86Li=1m L2=1.86m20 C的水將1.25kg / s的液體(比熱容為 由80C冷卻到30 C換熱器的列管直徑為(m2C)50 C，試求換答：L=1.85m10.在逆流換熱器中，用初溫為 /kgC、密度為 850kg/ni),© 25x 2.5mm水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為/2和/ (m C )，污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于 熱器的傳熱面積。解：熱負荷：35Q=VCp1 (T1 T2) =xx 10 (80-30) =x 10 W 傳熱溫度差： tn=( t2A t1)/ln( t2/ t1)=(80

7、50) (30 20)/l n( 30/10)=18.2 C總傳熱系數(shù)：1 do 1解得：有：答：25 10 333 厶 2.06 10 30.85 1 03 20 1 0 3 1.7 1 03m2 C /WdI U|o2K=(m C ),S=Q ( K.A tm) =13.9m2S。= 13.9m213.在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160C的飽和蒸汽在殼程冷凝（排出時為飽和液體），原料油在管程流動，并由20C加 熱到106C。列管換熱器尺寸為：列管直徑為©19X 2mm管長為4m,共有25根管子。若換熱器的傳熱量為 125kW蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/ （

8、m2 C ），油側(cè)污垢熱阻可取為（m2 C ） / W管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻 可忽略，試求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。又若油的流速增加一倍，此時若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來總傳熱系 數(shù)的倍，試求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。解： tm = 90.3QS tmC S = n n DL= 25 XnXX 4 = 5.96 m 2K0 =1 K。1d0"7d?(丄d0 K0358.9Q1 =3125 10325.96 90.3 = W/(m ?C )R do 1Rsi字di360W/01)0(m2W C ( t2Q = 2 W CP (t2(160 20) (160 t2)0.015(10.0

9、19( 232.26K)t1)=-20 )0.0005-0.00278670007000)tm.160 20In160 t2t2 = 99.2 C 100C答：a 戶 360 W/(m2 C ) , t2 = 100CX 103 (106 - 20 ) = 125 kW =2 X(t2Q21.75K0 s-20 )103 2 1.4535(t2 20)1.75 232.26 5.961.外徑為159 mm的鋼管，其外依次包扎 A B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為50 mm導(dǎo)熱系數(shù)為 W/（mC） ,B層保溫材料的厚度為100 mm導(dǎo)熱系數(shù)為 W /（m C），設(shè)A的內(nèi)層溫度和B的外層溫度分

10、別為170 C和40 C,試求每米管長的熱損失；若將兩層材料互換并假設(shè)溫度不變,每米管長的熱損失又為多少解:Q/Lt1 t2121r3In In 2 n 112 n 222 3.1417040W/m 150 Wm11592 501159 250100'In In0.11591.01591591001159 2 501159 250 100 Wm 131.5W/mIn In1.01590.1159 1002.在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為（1）25 mnK 2.5 mm的A B兩層互換位置后，熱損失為rtl t2QL 1_21 I 21 I 3In In 2 n !, 2

11、n 2r22 3.14170 40鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(mC)。冷卻水在管程流動，其對流傳熱系數(shù)為2 600 W/(mi C),熱空氣在殼程流動，其對流傳熱系數(shù)為52 W/(mi C)。試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)K,以及各分熱阻占總熱阻的百分數(shù)。設(shè)污垢熱阻可忽略。解：由Kob dododmidi查得鋼的導(dǎo)熱系數(shù)45W/ m22.5mmdo 25mmdi25 2 2.5 mm 20mmdm25 20 mm222.5mmKo10.0025 0.0250.025W/ m2 C50.6 W/m2 C5245 0.02252600 0.02殼程對流傳熱熱阻占總熱阻的百分數(shù)為h 100%100

12、%506 100%97.3%1 攵o52管程對流傳熱熱阻占總熱阻的百分數(shù)為do /d 100%100%50.6 0.025 100%2.4%idi2600 0.02管壁熱阻占總熱阻的百分數(shù)為bdo/務(wù) 100% 芳 100% 晉遵浮 100% 0.3%3.在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸氣冷凝成飽和液體。已知苯蒸氣的體積流量為1 600 m3/h，常壓下苯的沸點為80.1 C,氣化熱為394 kJ/kg。冷卻水的入口溫度為20 C,流量為 35 000 kg/h，水的平均比熱容為 kJ/（kgC）。總傳熱系數(shù)為450 W/（m2C）。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試計算所需的傳熱面積。

13、1 78解：苯蒸氣的密度為RT 0.082061 283 80.1 曲3 2.692的3qm,h 1600 2.692 kg/h 4307.2 kg/hQ qm,h 4307.2 394 kJ/h 1.697 106 kJ/h 4.71 105WQ q m,c Cp ,c t2 t1解出t235000 4.17360031.6 C103(t220)4.71 105求tm2060.1 48.5 c cC 54.1 C,60.1ln48.5旦 4ZLm2 19.3m215C和 40C，K tm 450 54.14.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進出口溫度分別為油的進出口溫度分別為150C和100

14、C。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80C,假設(shè)油和水的流量、進口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為1m,試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損 失可以忽略。解：原工況平均溫度差:tt1t2tmtat2135 60,135ln6092.5 C由熱量衡算:原工況：QWh Cph T1T2WCC pc t2tl新工況：QWhCph TiT2WcC pc t2t1聯(lián)立解得：t250 C新工況平均溫度差:tmt1t2In丄t2135 30,135ln3070 C （ 6 分）由傳熱速率方程:原工況:Q WhC ph 150100 KStmKn dL92.5新工況:Q WhC ph

15、15080 KS tmKn dL70所以：L5. 870 92.5 ,一 15070.在一單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機溶劑。冷卻水的1.85m （ 6 分）流量為10 000 kg/h，其初始溫度為30 C,平均比熱容為kJ/ (kgC)。有機溶劑的流量為14 000 kg/h ，溫度由180 C降至120 C，平均比熱容為kJ/ (kg C)。設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)為500 W/(m2 C)，試分別計算逆流和并流時換熱器所需的傳熱面積，設(shè)換熱器的熱損失和污垢熱阻可 以忽略。解： Q qm,hCp,h T1 T214000 1.72 180 120kJh 1.4448 106 kJ/h 401.3kW冷卻水