昆工化工原理马晓迅第4章传热习题解答1
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习 题
1解： ∵δ
λT q ∆=
∴1
δ＝m q T T 22.01200
900
11003.1211
=-⨯=-λ 又∵3
3
224
23
4
33
2
3
22
λδλδδλδλ+-=
-=-=T T T T T T q
∴
W K m q T T /579.093
.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ
习题1附图 习题2附图
2.
解： ∵δ
λ
δ
λ
3
13
23
T T T T q -=-=
∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）
T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 解：圆筒壁的导热速率方程为
()2
3212131ln 1ln 12r r r r t t L
Q
λλπ+-=
其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以
()2560
160
ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL
Q W/m
负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 4.
解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1
111112
2114522λππλπλλλb L
d t L
d b
L d b t
S b
S b t Q m m m m m ⨯⨯∆=
+
∆=
+
∆=
两层互换位置后 1
1111122λππλπλb
L
d t L
d b
L d b t
Q m m m ⨯∆=
+
∆=
'
所以
25.14
5
=='='q q Q Q 即 q q 25.1='
互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较适宜。
5. 解： Re ＝
43
1086.110
49.0172053.0⨯=⨯⨯=
-μ
dG
> 4
10 3.614
.01049.0108.1Pr 33=⨯⨯⨯==-λμ
p c >0.7
6.56053
.03==d L >40 故可用N u =0.023Re 0.8Pr 0.4公式 4.08.044.08.03.6)1086.1(053
.014.0023.0Pr Re 023.0⨯⨯⨯⨯==d
λα=330W/m 2·
o C 6.
解： 空气平均温度C T T t m ︒=+=+=
1602
120
200221 查160 o C 空气：ρ＝0.815kg/m 3，μ＝2.45×10-5Pa·s ，Pr ＝0.682，λ＝0.0364W/m·K
m nd D nd D d n D d n D S A de 036.0025
.03826.0025.03826.0)44(442
22222=⨯+⨯-=+-=+-⨯==πππ
π s m kg A q G m ⋅=⨯-⨯==
222/1.87)025.03826.0(785.03 3
3
1029.110
45.21.87036.0Re ⨯=⨯⨯=
=
-μ
deG
>104 K m W d
⋅=⨯⨯⨯⨯==24.08.034.08.0/254682.0)1029.1(036
.00364
.0023.0Pr Re 023.0λα
7.
已知：水平管加热外部重油，d ＝60mm ， t m =20o C ，t w =120o C ，70o C 下，ρ=900kg/m 3；
c p =1.88kJ/（kg·o C ）；λ=0.174 W/（m·o C ），ν=2×10-3m 2/s ；β=3×10-4/ o C 。
求： q=?
解： 属大容积自然对流，
9.15)102(06.0)20120(81.91032
33423=⨯⨯-⨯⨯⨯=∆=--νβtd g Gr
4331094.1174
.0900
1021088.1Pr ⨯=⨯⨯⨯⨯==
=
-λ
ρ
λ
μ
v c c p p
5
4
1009.31094.19.15Pr ⨯=⨯⨯=Gr 查教材可得：A ＝0.54，b ＝0.25
C m W Gr d
A b ︒=⨯⨯⨯==225.05/9.36)1009.3(060
.0174.054.0Pr)(λα
2
3/1069.3)20120(9.36)(m W t t q m w ⨯=-⨯=-=α
8. 解：∵3
Pr d Gr ∝⋅
∴129323
2
11101010Pr)()(
Pr)(=⨯=⋅=⋅Gr d d Gr 查表6-5，两者均在3区域，A=0.135，3
1=
b ∵b Gr d
q Pr)(1
⋅∝
∴1)10
10(10]Pr)(Pr)([31
912131
21122121=⨯=⋅⋅==-Gr Gr d d q q αα