传热学习题课

1 1 R = = = 0.167 K / W 内侧对流换热热阻为： 内侧对流换热热阻为： 2 Ah1 5 × 1.2
外侧对流换热热阻为： 外侧对流换热热阻为：
R3 =
1 1 = = 0.0417 K / W Ah2 20 × 1.2
8-5、解：传热系数
1 h= = = 0.822 K / W 1 δ 1 1 0. 4 1 + + + + h1 λ h2 4 0.5 6 1
δ 1 + + h1 λ h2
tf1 − tf 2
[25 − (−10)] K = = 100W / m 2 1 0.15m 1 + + 5W (m 2 ⋅ K ) 1.5W (m ⋅ K ) 20W (m 2 ⋅ K )
根据牛顿冷却公式，对于内、 根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的 对流换热， 对流换热，
9-2、解：根据多层复壁导热计算公式: 根据多层复壁导热计算公式:
700 − 80 q= ＝ = 595.2W / m 2 δ 1 δ 2 0.250 0.250 ＋ ＋ λ1 λ2 0.6 0 .4 t w1 − t w2
由
700 − 80 q= = 595.2 ＝ δ 1 δ 2 0.250 δ2 ＋ ＋ 0.6 0.076 λ1 λ2
q = h1 (t f 1 − t w1 )
1 t w1 = tf 1 − q = 5°C h1
q = h2 (t w 2 − t f 2 )
tw 2
1 = tf 2 + q = −15°C h2
2、 来自分馏塔的饱和蒸气苯 ， 温度为 80℃ ， 今通过冷凝和再冷 、 来自分馏塔的饱和蒸气苯， 温度为80 80℃ 却而得每小时8000kg，温度为46 的液体苯。冷却介质为12 8000kg 46℃ 12℃ 却而得每小时8000kg ，温度为46℃的液体苯。冷却介质为12℃的 每小时流量5000kg。Ｋ＝1140 5000kg 1140W/(m 水 ， 每小时流量 5000kg 。 Ｋ＝ 1140W/(m2. ℃) 。 苯的比热和汽化 75kJ/(kJ kJ/(kJ. 710kJ/kg 潜 热 分 别 为 1.75kJ/(kJ.℃) 和 710kJ/kg ， 水 的 比 热 为 19kJ/(kJ kJ/(kJ. 如采用逆流换热器，计算所需的换热面积。 4.19kJ/(kJ.℃)如采用逆流换热器，计算所需的换热面积。 解：
传热学部分习题课
课本习题部分
8-3.解： 3.解
根据对流换热计算公式： 根据对流换热计算公式：
t f1 − t f2
20－5 Q = s× ＝1.2 × 1 × = 71.9W 1 δ 1 1 0.0003 1 + + + ＋ h1 λ h2 5 1.05 20
δ 0.0003 = = 0.000238 K / W 导热热阻为： 导热热阻为： R1 = Aλ 1.05 × 1.2
=
t w2 − t w3 R2
=
t w3 − t w4 R3
得到： 得到：
t w 2 = t w1 − Φ l × R1 = 400 − 353.1 × .000228 = 399.9o C
t w3 = t w1 − Φ l × (R 1 + R2 ) = 400 − 353.1× (0.000228 + 0.645) = 172.230 C
Φ t =t − = 200 − 120 = 80 C qm1 ⋅ Cp1
" 1 ' 1
4、有两块平行放置的大平板，板间距远小于半的长度 有两块平行放置的大平板， 和宽度，温度分别为400℃ 50℃，表面发射率为0.8 400℃和 0.8， 和宽度，温度分别为400℃和50℃，表面发射率为0.8， 试计算两块平板间单位面积的辐射换热量。 试计算两块平板间单位面积的辐射换热量。
q = h t f1 − t f 2 = 0.822 × (20＋10)＝24.66W / m 2 热流量为： 热流量为：
由
(
q = h t f1 − t w
(
)
)
q 24.66 0 t = 13.84 C 得到：w1 = t f1 − = 20 − 得到： h 4
t w2 q 24.66 = t f 2 + = −10 + = −5.89 0 C h 6
1
根据圆筒壁稳态导热计算公式： 根据圆筒壁稳态导热计算公式：
400 − 50 Φl = ＝ = 353.1W / m R1 + R2 + R3 0.000228 + 0.645 + 0.346 t w1 − t w4
由
Φl =
t w1 − t w4 R1 + R2 + R3
＝
t w1 − t w2 R1
F1 = 35.23m 2
Q ′ = KF1 ∆ t m1 放
冷凝部分所需面积： 冷凝部分所需面积：
(80 − 34.72) − (80 − 61.83) ∆tm2 = = 24.75 C 80 − 34.72 ln 80 − 61.83
F2 = 5.59m 2
Q 放 = KF2 ∆tm2
F = F1 + F2 = 35.23 + 5.59 = 40.82m 2
课外习题部分
一房屋的混凝土外墙的厚度为δ 150mm 1、一房屋的混凝土外墙的厚度为δ=150mm ，混凝土 W/(m·K) 的热导率为 λ =1.5W/(m K) ， 冬季室外空气温度为 10℃ tf2=-10℃, 有 风 天 和 墙 壁 之 间 的 表 面 传 热 系 数 为 20W/(m K) 室内空气温度为t K)， 25℃ h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1= 25℃,和墙壁之 间的表面传热系数为h K)。 间的表面传热系数为 h1=5 W/(m2·K) 。 假设墙壁及两 K) 侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化， 侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化 ， 求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。 求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。 解：q = 1
Hale Waihona Puke 3、有一套管式换热器，热流体流量 qm1 = 0.125kg / s ，比定压热容 、有一套管式换热器，
CP1 = 2100 J /( kg ⋅ K )，进口温度 t1' = 200 ；冷流体流量 qm 2 = 0.25kg / s ℃
' ，比定压热容 CP 2 = 4200 J /( kg ⋅ K ) ，进口温度 t2 = 20 ℃，出口温度
' c
•
tc = 12 C
t' = 34.72 C c
Q 放 = m c C pc(t'' − t' ) 冷凝部分： 冷凝部分： c c
t' = 34.72 C c
再冷却部分所需面积： 再冷却部分所需面积：
•
t" = 61.83 C c
∆tm1
(80 − 34.72) − (46 − 12) = = 3.23 C 80 − 34.72 ln 46 − 12
" t2 = 50℃，试求：①换热器的换热量；②热流体出口温度。 50℃，试求： 换热器的换热量； 热流体出口温度。
解： ①
Φ = qm2Cp2(t − t ) = 0.25 × 4200 (50 − 20)
" 2 ' 1
= 31500J / s = 31.5KJ / s
" " ' ② Φ = qm1 ⋅ C P1 (t1' − t1 ) = qm 2 ⋅ C P 2 (t 2 − t 2 )
q 解： 1,2
Eb1 − Eb2 σ(T14 − T24 ) = = 1 1 1 1 + −1 + −1
ε1
ε2
ε1
ε2
5.67 × 10−8 × (273 + 400)4 − (273 + 50)4 = 1 1 + −1 0.8 0.8
= 7.43 × 103 W / m 2
Q 放 = 8000 × 710 = 5.68 × 106 kJ/h 苯: 冷凝部分： 冷凝部分：
•
Q 再冷却部分： 放 再冷却部分： ′ = mh Cph∆t = 8000 × 1.75 × (80 − 46)
= 47.6 × 104 kJ h
水： 再冷却部分： 再冷却部分： ′ Q
放
= m c C pc(t − tc )
t w1 − t w2
得到： 得到： δ 2 = 47.5mm
9-7、解：
d2 1 160 R1 = ln = ln = 0.000228 K ⋅ m / W 2πλ1 d1 2π × 45 150
d3 1 240 R2 = ln = ln = 0.645 K ⋅ m / W 2πλ2 d 2 2π × 0.1 160 1