1、第四章習題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 t 1 為 1400, 外表面溫度 t 3 為 100。試求導熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。 設兩層磚接觸良 好 , 已 知耐 火 磚 的 導熱 系數(shù) 為10.90.0007t , 絕 緣 磚 的 導 熱 系 數(shù) 為20.30.0003t 。兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度, 單位為 , 單位為W/(m·) 。t1t2t2t3解：設兩磚之間的界面溫度為t2 ，由bb，得12121400t2t2100949 C0.0007 t1 t2t2460 10 3 /(0.9230 10

2、3 /(0.30.0003 t2 t3 )22熱通量3直徑為 60mm 3mm, 鋼管用 30mm厚的軟木包扎 , 其外又用 100mm厚的保溫灰包扎 , 以作為絕熱層?，F(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為 -110 , 絕熱層外表面溫度 10。已知軟木和保溫灰的導熱系數(shù)分別為 0.043 和 0.07W/(m· ), 試求每米管長的冷量損失量。解：每半管長的熱損失，可由通過兩層圓筒壁的傳熱速率方程求出：負號表示由外界向體系傳遞的熱量，即為冷量損失。4蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數(shù)不同而厚度相同 的絕熱層 , 設外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換位置 , 假定其他

3、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：設外層的平均直徑為 dm 2 ，內(nèi)層平均直徑為 dm1 ，則 dm22dm1 且 22 1 。由導熱效率方程知：兩層材料位置互換后：Q'q'5即： q'1.25q所以：Qq1.254兩層保溫材料互換位置后，單位管長的熱損失增加。說明在本題情況下，導熱系數(shù)小的材料放在內(nèi)層較為合適。6. 在管殼式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為19mm2mm的列管內(nèi)流動。已知22管內(nèi)水側對流傳熱系數(shù)為 349OW/(m· ),管外油側對流傳熱系數(shù)為 258 W/(m·

4、; ) 。換熱器在使用一段時間后 , 管壁兩側均有污垢形成, 水側污垢熱阻為0.00026 m2·/ W, 油側污垢熱2阻為 0.000176 m· / W。管壁導熱系數(shù)為 45 W/(m· ) 。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）總傳熱系數(shù)k0（ 2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分數(shù)為：7：在并流換熱器中, 用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為15和40, 油的進、出口溫度分別為 150和 100。現(xiàn)因生產(chǎn)任務要求油的出口溫度降至80, 假設油和水的流量、進口溫度及物性均不變 , 若原換熱器的管長為 1m。試求

5、此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設換熱器的熱損失可忽略。解：平均溫度差為由熱量恒算可得：當油的出口溫度降到80C 時，由熱量恒算：解得： t2'50 C.由傳熱速率方程分別可得：原換熱器： Wncpn (150100)ks tmk n dL92.5.Wncpn (15080)ks' tm'k n dL'70.新?lián)Q熱器：L' 70 92.5 1 1.85m.50708重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動 , 兩種油的初溫分別為 243和 128; 終溫分別為 167和 157。若維持兩種油的流量和初溫不變 , 而將兩流體改為逆流 , 試求此時流體的

6、平均溫度差及它們的終溫。 假設在兩種流動情況下 , 流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化 , 換熱器的熱損失可以忽略。解：以上標 '表示并流的情況。由傳熱速率方程和熱量衡算：兩式相除：tm'T1 T2't2't1(T1 T2' )(t2 ' t1 )（1）tmT1 T2t2t1(T1 T2 )(t2 t1 )而tm't1t2t2t1(243 128) (167 157)3 Clnt1lnt2ln 115t2t110lnt2t1471所以：t2t1t2t143解得：t2t12.98.即：(243t2 )2.98(T2128)t22.98(T212

7、8)243 （ 2）由（ 1）式得：2431671571280.38 (243 T2 ) 128 （3）243T2t2t2128由（ 2）、（3）式得：t2t1(243 161.3) (155.4 128)tmt249.7 C所以：1.093lnt19. 在下列各種管殼式換熱器中, 某種溶液在管內(nèi)流動并由20加熱到 50。加熱介質(zhì)在殼方流動 , 其進、出口溫度分別為100和 60, 試求下面各種情況下的平均溫度差。(1) 殼方和管方均為單程的換熱器。設兩流體呈逆流流動。(2)殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。 (3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。解： （1）由對數(shù)平均溫度差知道：

8、9;t2t1(10050)(6020)44.8 Ctmt250lnlnt14050200.375P201000.9（ 2）R 10060查溫度差校正系數(shù)圖得：t1.335020（ 3）由 R、P 值查流程溫差校正系數(shù)圖得：t0.98所以：t mttm'0.9844.843.9 C11 在一管殼式換熱器中 , 用冷水將常壓下 純苯蒸氣冷凝成飽和液體。苯蒸氣的體積流量為3常壓下苯的沸點為 80.1 , 汽化熱為 394kJ/kg 。冷卻水的進口溫度為20, 流量1650m/h,為 36000kg/h, 水的平均比熱容為24.18kJ/(kg · ) 。若總傳熱系數(shù) K 為 450

9、W/(m· ), 試0求換熱器傳熱面積S0。假設換熱器的熱損失可忽略。解：換熱器的傳熱面積 SQk tmQWsrVs rPM8.315101330782.69kg / m3RT103(27880.1)其中：16502.693941034.86105 wQ3600冷水出口溫度可由熱量衡算求得。即：S4.8610520m2則：45054.1212在一傳熱面積為 50m 的單程管殼式換熱器中 , 用水冷卻某種溶液。兩流體呈 逆流流動。冷水的流量為 33000kg/h, 溫度由 20升至 38。溶液的溫度由 110降至 60。若換熱器清洗后 , 在兩流體的流量和進口溫度不變的情況下 , 冷水

10、出口溫度增到 45。試估算換熱器清洗前傳熱面兩側的總污垢熱阻。假設 :(l) 兩種情況下 , 流體物性可視為不變 , 水的平均比熱容可取為 4.17kJ/(kg·) ；(2)可按平壁處理, 兩種工況下i和0分別相同； (3)忽略管壁熱阻和熱損失解：先求清洗前的總傳熱系數(shù)K.所以 :再求清洗后總傳熱系數(shù)K ' , 由熱量衡算求溶液的出口溫度T'TWcCpc(t't110602) 110(45 20) 40.6 C. 21WnCpn13820若傳熱面兩側的總污垢熱阻為Rs. 則有 :由此得 :Rs1.925 10 3 m2C /Wx05a02004棉花保溫性能好，

11、主要是因為_。A. 棉纖維素導熱率??；B. 棉花中含有相當數(shù)量的油脂；C. 棉花中含有大量空氣，而空氣的運動又受到阻礙；D. 棉花白色，因而黑度小。x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對的影響是 _。A）使 值升高B）使 值大大降低C）使 值有一定影響D）對 值無影響x05a02031多層間壁傳熱時，各層的溫度降與各相應層的熱阻_。A成正比B成反比C沒關系x05a05171一定 流量 的 液 體在 一 ?25 × 2.5mm 的 直管 內(nèi)作 湍 流流 動 ， 其對 流給 熱系 數(shù) ? 2?19× 2mm的直管，則其? 值將變?yōu)?000W/(m· ) 。如

12、流量與物性都不變，改用一2W/(m· ) 。A.1059B.1496C.1585D.1678t05a01177冷熱水通過間壁換熱器換熱 , 熱水進口溫度為 90, 出口溫度為 50, 冷水進口溫度為 15, 出口溫度為 53 , 冷熱水的流量相同 , 則熱損失占傳熱量的 _%(冷熱水物性數(shù)據(jù)視為相同 ) 。t05a01216當冷熱兩流體均不發(fā)生相態(tài)變化時，一般對_物料選用并流操作。t05a02042某流體在圓直管內(nèi)強制對流，其對流傳熱系數(shù)為 ?，現(xiàn)任務變更，管內(nèi)流速降為原來的1/2 ，且已知此時 Re ? 10 4 ，則管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)為原對流傳熱系數(shù)的倍。t05a02043某有機

13、溶液在長為L, 直徑為 ?108× 10mm的鋼管中強制湍流時 , 其 ?=310W/(m2?K), 如體積流量不變，改用 ?152×10mm的鋼管代替 , 流動仍為湍流 ( 兩種情況下 L / d 均大于 60), 此時 ?=W/(m2?K)t05a02118兩流體通過間壁換熱， 冷流體從 20被加熱到 50，熱流體從 100冷卻到 70，則逆流時的 ?t m。并流時的 ?t m。w05b051611. 一杯開水 (100 ) 置于 20的靜止空氣中 , 問杯子兩側流體的傳熱各屬何種類型 ?哪一側熱阻大 ?2. 若將杯子浸在 20的冷水中 ( 兩流體不直接接觸 ), 能否增強傳熱 ?理由 ?3. 仍置于空氣中 , 但使杯外的空氣流動 , 問能否增強傳熱 ?理由 ?4. 對 1 的情況 , 若對杯中流體加以攪動 , 問是否比 2、 3 兩種辦法有效些 ?1. 均為自然對流 , 空氣側熱阻大 ;2. 能增強傳熱 , 因為水的對流給熱系數(shù)比空氣大 ;3. 能增強傳熱 , 因為強制對流的對流給熱系數(shù)比自然對流大4. 主要熱阻在空氣側