传热作业答案.doc
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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 t 1 为 1400℃，外表面温度 t 3 为 100℃。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 λ1＝ 0.9+0.0007 t ，绝缘砖的导热系数为 λ2＝ 0.3+0.0003 t 。 两式中 t 可分别取为各层材料的平均温度，单位为℃， λ单位为 W ／ (m ·℃ ) 。
1、解：热通量 q 及界面温度 t 2
q q 1
m 1
( t 1
t 2 )
由：
b 1
q 2
m 2 (
t 2 t 3 )
b 2
又 1
0.9 0.0007t
2
0.3 0.0003t 已知：
t
1
1400 ℃
t 2 100 ℃
b 1 460 mm
b 2 230 mm
代入联立解之得：
t 2 949℃
1689 （Ｗ／ｍ
）
代入 q 式得
q
２
答： ＝ 1689W ／㎡， t 2＝949℃
q
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： δ相同： r 2
r 1
r 3 r 2
平均直径：
d
3 2d 2
r 3 2r 2
r 3 r 2
( r 2 r 1 )
r 3
2x
ln r 3
ln r 2
r 2
r 1
r
3
ln r 2
∵ r 3
2 ln
r 2 r 2 r 1
∴有
r 2
r 1
每米管长的热损失 q ′
Q 2π(t 1 t 3 )
2π(t 1 t 3 )
q
1 r 2
1
r 3 2 r 3
1 r 3
L
ln
r 1
ln
r 2
ln
r 2
ln
r 2
2
2
更换材料以前，每米管长热损失
q ′
Q
2π(t 1 t 3 )
q
1
r 3 1 r 3
L
ln
2 r 2 ln
r 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φ 19× 2mm 的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 3490W ／ (m 2·℃ ) ，管外油侧对流传热系数为 258W ／ (m 2·℃ ) 。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·℃／ W ，油侧污垢热阻为 0.000 176m 2·℃／ W 。管壁导热系数为 45W ／ (m ·℃ ) ，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 ：
K 0
1
1
bd 0
d 0 d 0
R Si
( R Si
d i )
W d m
i d i
1
1
0 002 19
0 00026 19
19
(
0 000176 .
)
45 17
15
3490 258
15
1
( 0.0038 0.000176 0.0005 0.00033 0.000363)
1 208
0.0048
W ／ (m 2．℃ )
2、产生垢淀后热阻增加的百分数
增加的热阻
. .
100%
0 000176 0 00033
100％ 11.8％
0 0048 （0 000176
增加前的总热阻
0 00033）
2
.
.
.
答： (1) o ．8％
K ＝ 208W ／ (m ．℃ ) ；(2)11
7. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为 15℃和 40℃，油的进、出口温 度分别为 150℃和 100℃现因生产任务要求油的出口温度降至 80℃，假设油和水的流量、进
口温度及物性均不变，原换热器的管长为
lm ，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要 求。设换热器的热损失可忽略。
原：
现：
水 15℃→ 40℃
15
℃→ t
油 150℃→ 100℃
150
℃→ 80℃
现要求油出口为
80℃
Q
L
解：
W h
C Ph
(150
100) W C C PC (40 15)
W h C
Ph
1 W C
C
PC
2
t 2
t 1 135 60
92.5
t m
t 2
135
ln
ln 60
t 1
℃
W h
C
Ph
T
1
KS 1
t
m1
W h C Ph t m1 92.5 1 85 KS 1
T 1
50
.
W h C Ph (150 80) 15 50
t
W C
C
PC
现：同理：
℃