传热作业答案

b i 460 mm

b 2

230

mm

代入联立解之得：

12

949 C

代入q 式得q 1689 (W/m

答：q = 1689W /tf, t 2= 949 C

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，假定其它条件不变，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：3 相同：「2 r 1 r

3

「2

「3 「2 c (「2 「1)

2x

.「3 In -

「2

q

1.25

• q

即: q ' =1.25 q

故原保温好。

6.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为$

19X 2mm 的列管内流动。已知管内水侧

对流传热系数为3490V / (m 2 •C )，管外油侧对流传热系数为 258V / (m 2 •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

0.000 26m 2 •C/ W ,油侧污垢热

阻为0.000 176m 2 •C/ W 管壁导热系数为 45W /(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、基于管子外表面积的总传热系数

K O ：

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 1400 C,外表面温度t 3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

入1 = 0.9+0.0007 t , 两式中t 可分别取为各层材料的平均温度，单位为C, 1、解：热通量 绝缘砖的导热系数为 入2= 0.3+0.0003 t o 入单位为W (m •C ) o q q i 由：

q 及界面温度12 1(t 1 t

2) b 1 q 2

m 2

(t 2 t 3) b 2

1 0.9 0.0007t 0.3 0.0003t

已知:

t 1 1400 C

t 2 100 C

2

)

平均直径:

d 3 2d 2 「3 2「2 「1

•/「3 「2 每米管长的热损失

Q

q

丨

「2 「1

•••有

r 3 r 2

2|n - In -

「2 「1

q

2站

1 「

2 ■ -3

In — In — 「1 2 「2

更换材料以前，每米管长热损失

Q 2 稚1 t 3) q

L 1

| 「3 1 |

「3

J3)

1

2说1 t 3) 2| 「3

1 | 「3

In

In

「2

1 bd 0 d?

R Si W

d m d i 1

(丄 0.000176

°°02 19

0.00026 19

19

)

258

45 17

15 3490 15

1

W h C Ph T 1

KS 1 t m1

W h C Ph t m1 92.5

1.85

50

(0.0038 0.000176 0.0005 0.00033 0.000363) —1— 208 0.0048 W (m •C )

2、产生垢淀后热阻增加的百分数 增加的热阻

_____________ 100%

0.000176 0.00033 增加前的总热阻 ___ 0.0048 答：(1) K o = 208W 7(m * 2.C ) ； (2)11 (0.000176 0.00033)

10°"

"'吆

• 8%

7.在并流换热器中，用水冷却油。水的进、 度分别为150C 和100C 现因生产任务要求油的出口温度降至 口温度及物性均不变，原换热器的管长为 求。设换热器的热损失可忽略。

15C 和40 C,油的进、出口温

80 C ，假设油和水的流量、进 Im ，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要 出口温度分别为

原: 现:

水 15C~ 40C 15 油 150 一 100 C 150 现要求油出口为

80 C Q L 0 解：W h C Ph (150

100)

W C C p C (40 15)

t 1 t 2 In t 1

135 60

135- ln 60 92 5

现：同理:

W h C Ph (150

W C C PC

50

C

K 0 -

(— 0

R si

KS 1

135 30

W h C ph

t m2

ln

135 30

0 9973 KS 2

T 2

150

80 …

W h C ph

L 2

2 唧2

S 2 KS 1 1.85 … 4 OR L 1

2 r m 11

S 1

W h C Ph 1 .86

0.997

KS 2

L i =1m /• L 2=1.86m

答：L =1.85m

10.在逆流换热器中，用初温为20r 的水将1.25kg /s 的液体(比热容为1.9kJ /kg 「C 、密度为850kg /n i )，由80C 冷却到30C 换热器的列管直径为© 25X 2.5mm 水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为 0.85kW /(m 2 •C )和 1.70kW /(m 2 •C )，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于 50C ，试求换热

器的传热面积。 解：热负荷：

Q=WC P 1 (「―T 2)=1.25 X 1.9 X 103 (80-30) =1.2 X 10如

传热温度差：

△ t n=( △ t 2 —△ t 1)/|门(△ t 2/ △ t 1)

(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由 20C 加热到106Co 列管换热器尺寸为： 列

管直径为019X 2mm 管长为4m,共有25根管子。若换热器的传热量为 125kW 蒸汽冷凝传

热系数为7000W / (m 2 • C )，油侧污垢热阻可取为 0.0005(m 2 • C ) / W 管壁热阻和蒸汽侧垢

层热阻可忽略，试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总传热系数的 求油的出口温度。

假设油的物性不变。

解：△ t m = 90.3 C S = n n DL = 25 XnX 0.019 X 4 = 5.96 m 2

125 103

5.96 90.3 = 232.26 W/(m 2? C )

=[(80 — 50) — (30 — 20)]/l n(30/10)

=18.2 C

总传热系数：

1 d o 1 25 10 3 1 K o i d i o 0.85 103 20 10 3

1.7 103

解得：&=485.44W/(m 2 •C )， 有：S=Q (&△ t m ) =13.9m 2 答: S o = 13.9m 2

13•在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为

2.06 10 3

m 2 •C /W

160 C 的饱和蒸汽在壳程冷凝 1.75倍，试

S t m