化工基础第四章习题答案

2、如习题1燃烧炉得平壁就是一层厚度为230mm 得耐火砖( λ =1、163)、一层普通砖厚度为240mm 得普通砖( λ =0、5815)与一层厚度为40mm 得保温材料( λ =0、07)砌成,当定态后测得内壁面温度为720 ℃ ,保温材料外表面温度为70 ℃ 。试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间得交界面温度。 解:

3.平壁炉就是用内层为120mm 厚得耐火砖与外层为230mm 得普通砖砌成。两种砖得导热系数均为未知。测得炉内壁温度为800℃,炉外侧壁面温度为113℃。为减少热损失,后又在普通砖外包一层厚度为50mm 、导热系数为0、2 W/(m?℃)得石棉。包扎后测得各层温度为:炉内壁温度为800℃,耐火砖与普通砖界面温度为686℃,普通砖与石棉界面温度为405℃,石棉外侧温度为77℃。试求包扎后热损失较原来热损失减小得百分数

?

14312

12372070

550023024004116305815007t t A A

......A A A Φδδδλλλ--===++++

4、 在φ50mm ×5mm 得不锈钢管(λ1 = 16W ·m -1·K -1)外包扎30mm 厚得石棉(λ2 = 0、22W ·m -1·K -1),测得管内壁面温度为600℃,石棉外壁面温度为100℃;试求每米管线得热损失。

若上述温差保持不变,欲使热损失减少60％,在石棉外层再包裹一层保温材料(λ3 = 0、07) 。问:该保温材料得厚度应为多少？

解:

⑴管线得热损失

Q/L = ·Δt

=

①管线各层半径 r 1 =(50 - 2×5)/2 = 20(mm) = 0、02m,

r 2 = r 1 + 5×10-3

= 0、025(m),r 3 = r 2 + 30×10-3

= 0、055(m); ②导热系数

λ1 = 16W ·m -1·K -1 ,λ2 = 0、22W ·m -1·K -1 。

—18—

③管线得热损失

Q/L = =

= 873(J ·s -1·m -1) ⑵需加保温层得厚度 ①确定管线得热损失

Q ’/L = 873 - 873×60％

= 349、2(J ·s -1·m -1)

②求r 4

349、2 = r 4 - r 3

30mm

5mm 50mm

0、014 + 3、584 3140

2π

Σ[ · ] ln r 1 r i+1 1 λi 2×3、14(600 - 100) [ ·ln + ?ln ] r 1 r 2 1 λ1

1

λ2 r 2 r 3 30mm

5mm 50mm

3140 [ ·ln + ?ln ] 20 25 1 16 1 0、22 25 55 0、014 + 3、584 + ?ln

3140

1

0、07

55 r 4 3、598 + ?ln

3140

1

0、07

55 r 4

=

移项整理有:

349、2×[3、598 + 14、29·ln(r

4

/55)] = 3140

1256、4 + 4990·ln(r

4

/55) = 3140

则:

ln(r

4

/55) =(3140 - 1256、4)/4990 = 0、377

lnr

4

= 0、377 + ln55 = 0、377 + 4、007 = 4、384 即:

r

4

= arcln4、384 = 80(mm)

③确定保温材料得厚度

r 4 - r

3

= 80 - 55 = 25(mm)= 0、025m

9.在一列管换热器中,用水蒸气加热原油。管子规格为Φ25mm×2、5mm,管内原油得表面传热系数为1000 W·m-2·K-1,管内污垢层得热阻系数R h,1=1、5 ×10-3m2·K·W -1;管外水蒸气加热原油,管外水蒸气冷凝得表面传热系数为10000 W·m-2·K-1,管外污垢热阻及管壁得热阻可忽略不计,试求传热系数及各部分热阻占总热阻得百分数。

解:基于管外表面得K2用下式计算