环境工程原理复习资料
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西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
2、管路计算实际上是 连续性方程式、伯努利方程式、能量损失计算式 的具体运用。 3、系统的两种广度性质相除往往得到系统的一个强度性质。 4、研究化学反应的能量问题，主要是研究反应的 热效应 或称为 反应热。 5、性质可分为广度性质和强度性质 6、传热系统中传热速率、热通量级温度等有关物理分布规律不随 时间 而变，仅为 位置 函数，成 为稳态传热。 7、对流传热是指不同 的流体质点在运动中发热传递过程 8、系统的熵是在指定条件下系统内物质微观粒子的 混乱度 的度量。 9、流体具有流动性，即抗碱和抗脏的能力很小，无固定形状 10、系统与环境之间既无 物质 交换也无 能量 交换的系统成为孤立系统。 11、流体流动中的阻力分析主要以牛顿定律和粘性定理为基础 12、单位时间内单位面积的物理量成为该物理量的 通量 它是表示 传递速度 的重要物理量。 13、热传导的推动力是系统内的各点存在温度差 14、边界层的一个重要物点事在某些情况下内部会发生 倒流 。 15、辐射传热是指以电池波形式进行的热量传递 16、传质的激励主要包括 分子扩散、涡流扩散 。 17、涡流扩散速率与浓度梯度成正比 18、系统可分为 孤立系统、封闭系统、开放系统 。 19、黏度的意义是，流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪切力 20、根据传热机理不同，热传递的基本方法有三种 热传导、对流传热、辐射传热 。 三、判断题 1、传质过程仅由流体质点的围观运动引起（ 错 ） 2、广度性质具有加和性。 （√） 3、能量既不会消失也不会创造，在给定的过程中，能量会发生形式上的改变（ 对 ） 4、导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，其值越大，标明物质越易于传递热量。 （√） 5、热传导过程可以用傅立叶定律来描述（ 对 ） 6、分子扩散是指在某一相内部有温差的情况下，由于分子的规则运动而造成的传质现象， （×） 7、黑体、镜体和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在（ 对 ） 8、在任何守恒关系（质量、能量或其他守恒关系）都可以写成“输入量—输出量=累积量” 。 （√） 9、黏度是流体的物性之一，反映流体粘性的大小（ 对 ） 10、转子流量计必须垂直安装。 （√） 11、对流传热可以用牛顿冷却定律来描述（ 对 ） 12、温度的升高、液体的粘度下降，气体粘度增大。 （√） 四、简答题 1、简单管路的特点及现实中遇到的问题。 ①通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体其体积流量也不变，即稳定流动； ②整个管路的阻力损失为各段阻力损失之和。 问题：①已知管径，管长，管件和阀门的设置及流体运输量，求流体通过管路系统的能量损失，以 便进一步确定输送设备所加入的外功，设备内的压强或设备间的相对位置； ②已知管径，管长，管件和阀门的设置及允许的能量损失，求流体的流速或流量。 ③已知管径，管长，管件和阀门的当量长度、流体的流量及允许的能量损失，求管径。 2、举例说明，在环境工程领域中，传质过程方法的应用。 在环境工程领域，经常利用传质过程去除水、气体和固体中的污染物，主要的方法有：吸收、吸附、 萃取、膜分离过程等。例如，锅炉尾气中含有 SO2，采用石灰/石灰岩浆洗涤，使 SO2 溶于水，并与洗 涤液中的 CaCO3 和 CaO 反应，转化为 CaSO3•2H2O，可使烟气得到净化，这是目前应用最为广泛的烟 气脱硫技术；利用萃取技术用乙酯处理高浓度乙酸废水（10%-30%） ，常用活性炭吸附废气中的 H2S 气 体和水中的微量有机污染物； 利用离子交换去除电镀废水中的重金属等； 利用膜分离技术制备高纯水等。 3、强化传热的途径 ①增大传热平均温差ΔTm
西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
《环境工程原理》2013 复习题一（丁艺）
一、 选择题 1、1、下列不属于传质过程的是（ D ） A 萃取 B 吸收 C 吸附 D 沉降 2、质量传递将受到（ABC）等的影响。 A 流体性质 B 流动状态 C 流畅的几何特性 D 磁力 3、对流传热特点（ ABCD ） A 必须有流体的宏观运动 B 对流传热既有热对流，也有热传导 4、下列不属于强度性质的是（A） A 质量 B 密度 C 温度 D 压力 5、下列属于变压头流量计的有（ BCD ） A 转子流量计 B 测速管 C 孔板流量计 D 文丘里流量计 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的是（B） A 管壁热阻 B 管内对流传热的热阻 C 污垢热阻 D 管外对流传热的热阻 7、下列措施中对提高换热壳程对流传热系数有效的是（ A ） A 设置折流挡板 B 增大板间距 C 增肌管程数 D 增加管内流体的流速 8、固体以（BC）等方式传递热量。 A 膨胀 B 晶格震动 C 自由电子的迁移 D 收缩 9、增大换热器传热面积的方法有（ B ） A 选用粗制排列 B 选用翅片管 C 增加管程数 D 增加壳程数 10、下列不属于广度性质的是（D） A 体积 B 质量 C 内能 D 密度 11、下列关于导热系数正确的是（ B ） A 气体的导热系数随温度升高而减小 B 气体的导热系数随温度升高而增大 C 固体的导热系数随压强升高而减小 D 液体的导热系数随压强升高而减小 12、采用多管程传热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时导致（C） A 管内容易结垢 B 壳层流体流速过低 C 平均温差下降 D 管内流动阻力增大 13、下列属于板式换热器的有（ B ） A 管壳式换热器 B 夹套式换热器 C 浮头式换热器 D 热管式换热器 14、一下哪项不属于对流传热的特点（D） A 温差 B 无热量形式转化 C 宏观运动 D 流体表面无接触 15、强化传热途径有（ BCD ） A 减小传热平均差 B 增大总传热系数 C 增大单位体积的传热面积 D 增大传热平均差 16、在确定热介质的流程时，通常不走管城的有（B） A 高压流体 B 粘度大的流体 C 易结垢的流体 D 腐蚀性流体 17、根据质量传递的范围对流传质可分为两种类型（ AC ） A 单向对流传质 B 三向对流传质 C 相际对流传质 D 逆向对流传质 18、关于传热系数，下列说法错误的是（C） A 传热过程中传热系数 K 实际上是平均值。 B 传热系数 K 随所取的传热面不同而异。 C 传热系数 K 可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关。 D 要提高传热系数 K 值，应从降低最大热阻着手。 19、下列正确的是（ C ） A 固体不能发射全部波长范围内的辐射能 B 固体不能吸收全部波长范围内的辐射能 C 气体辐射对波长具有选择权 D 气体辐射对波长没有选择权 20、下列属于相际对流传热的有（ABC） A 蒸馏 B 吸收 C 萃取 D 结晶 二、填空题 1、管路按其配置情况可分为简单管路和复杂管路
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由题有初始条件 t＝0，C＝0
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西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
情况。 （1）管长增加一倍； （2）管径增加一倍 解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有 p f
8uml 32uml r02 d2
（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加 1 倍 （2）当管径增加一倍时，流量不变，则 um,2＝um,1/4，d2=2d1， p f ,2 = p f ,1 /16 即压降变为原来的十六分之一。 5、有一个总功率为 1000MW 的核反应堆，其中 2/3 的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。 冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为 100m3/s，水温为 20℃。 （1）如果水温只允许上升 10℃，冷却水需要多大的流量； （2）如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少℃。 解：输入给冷却水的热量为 Q＝1000× 2/3MW＝667 MW （1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为 qV ，热量变化率为 qmc p T 。 根据热量衡算定律，有 qV × 103× 4.183× 10 kJ/m3＝667× 103KW Q＝15.94m3/s
2
25 1 1 5 2.44 0.03. . 0.1 2 9.81 2 9.81 ， 8 。 2 9.81
s h 局部阻力系数为 8。 即流体的流量为 3 2、某河流的流量为 3.0m /s，有一条流量为 0.05m3/s 的小溪汇入该河流。为研究小溪水的混合情况， 在小溪中加入示踪剂，假设仪器检测示踪剂的浓度下限为 1.0mg/L。为了是喝水和溪水完全混合后的示 踪剂可以检测出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？（假设原河水和 小溪水中不含示踪剂） 解：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ，则根据质量衡算方程有 0.05ρ=(3+0.05)×1.0 ρ=61mg/L 加入示踪剂的质量流量为 61x0.05g/s=3.05g/s 3、给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在配料用的搅拌槽中水和固体硫 酸铝分别以 150kg/h 和 30kg/h 的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以 120kg/h 的流率流出容器，由于 搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已有 100kg 纯水，计算 1h 槽中流出的溶液浓度 0.019 m
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西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
②增大总传热系数 K ③增大单位体积的传热面积 A/V 4、对流传热的影响因素。 1）流动的起因 2）流体的物理性质 3）流体的流动特征 4）传热表面的几何形状和大小 五、计算题 1、如图所示，水在管内做稳定流动，设管路所有直管管路的阻力系数为λ=0.03，现发现压力表上的 读书为 5mH2O，弱管径为 100mm，求流体的流量及阀的局部阻力系数。 解：图示，在 1-1，2-2 面间列板努利方程
3
,68.9 m
3
解：设 t 时槽中的浓度为 ρ，dt 时间内的浓度变化为 dρ 由质量衡算方程，可得 30 120
d 100 60t dt
时间也是变量，以下积分过程是否有误？30× dt＝（100＋60t）dC＋120Cdt 即（30－120C）dt＝（100＋60t）dC， 积分计算得：当 t＝1h 时 C＝15.23％ 4、水在圆形直管内中呈层流流动。若流量不变，说明下列情况下，因流动二产生的能量损失的变化
u2 2 p2 u1 2 p1 z 2 h ' z1 2g g 2 g g = u2 l u2 u2 10 0 0 0 5 . . 进. 2 9.81 d 2g 2g
50 1 1 1 5 u 2 . 0.03. . 0.5. 0.1 2 9.81 2 9.81 2 9.81
3 （2）由题，根据热量衡算方程，得 100× 103× 4.183× △T kJ/m ＝667× 103KW，△T＝1.59K
6、某燃烧炉的炉壁由 500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及 250mm 厚的普通砖砌成。其 λ 值依次 为 1.40 W/(m· K)，0.10 W/(m· K)及 0.92 W/(m· K)。传热面积 A 为 1m2。已知耐火砖内壁温度为 1000℃， 普通砖外壁温度为 50℃。 （1）单位面积热通量及层与层之间温度； （2）若耐火砖与绝热砖之间有一 2cm 的空气层，其热传导系数为 0.0459 W/(m· ℃)。内外壁温度仍 不变，问此时单位面积热损失为多少？ 解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为 r1、r2、r3。 （1）由题易得 r1＝ 所以有 q＝
u 2.44 m
s
3 3 1 V . .d 2u 0.019 m 68.9 m s h 。 4
在 2-2，3-3 面间列板努利方程
z 2
u 3 2 p3 l u2 u2 u2 u2 2 p2 h ' 0 5 0 . . 出. z 3 2g g d 2g 2g 2g 2g g = ，
西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
2、管路计算实际上是 连续性方程式、伯努利方程式、能量损失计算式 的具体运用。 3、系统的两种广度性质相除往往得到系统的一个强度性质。 4、研究化学反应的能量问题，主要是研究反应的 热效应 或称为 反应热。 5、性质可分为广度性质和强度性质 6、传热系统中传热速率、热通量级温度等有关物理分布规律不随 时间 而变，仅为 位置 函数，成 为稳态传热。 7、对流传热是指不同 的流体质点在运动中发热传递过程 8、系统的熵是在指定条件下系统内物质微观粒子的 混乱度 的度量。 9、流体具有流动性，即抗碱和抗脏的能力很小，无固定形状 10、系统与环境之间既无 物质 交换也无 能量 交换的系统成为孤立系统。 11、流体流动中的阻力分析主要以牛顿定律和粘性定理为基础 12、单位时间内单位面积的物理量成为该物理量的 通量 它是表示 传递速度 的重要物理量。 13、热传导的推动力是系统内的各点存在温度差 14、边界层的一个重要物点事在某些情况下内部会发生 倒流 。 15、辐射传热是指以电池波形式进行的热量传递 16、传质的激励主要包括 分子扩散、涡流扩散 。 17、涡流扩散速率与浓度梯度成正比 18、系统可分为 孤立系统、封闭系统、开放系统 。 19、黏度的意义是，流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪切力 20、根据传热机理不同，热传递的基本方法有三种 热传导、对流传热、辐射传热 。 三、判断题 1、传质过程仅由流体质点的围观运动引起（ 错 ） 2、广度性质具有加和性。 （√） 3、能量既不会消失也不会创造，在给定的过程中，能量会发生形式上的改变（ 对 ） 4、导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，其值越大，标明物质越易于传递热量。 （√） 5、热传导过程可以用傅立叶定律来描述（ 对 ） 6、分子扩散是指在某一相内部有温差的情况下，由于分子的规则运动而造成的传质现象， （×） 7、黑体、镜体和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在（ 对 ） 8、在任何守恒关系（质量、能量或其他守恒关系）都可以写成“输入量—输出量=累积量” 。 （√） 9、黏度是流体的物性之一，反映流体粘性的大小（ 对 ） 10、转子流量计必须垂直安装。 （√） 11、对流传热可以用牛顿冷却定律来描述（ 对 ） 12、温度的升高、液体的粘度下降，气体粘度增大。 （√） 四、简答题 1、简单管路的特点及现实中遇到的问题。 ①通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体其体积流量也不变，即稳定流动； ②整个管路的阻力损失为各段阻力损失之和。 问题：①已知管径，管长，管件和阀门的设置及流体运输量，求流体通过管路系统的能量损失，以 便进一步确定输送设备所加入的外功，设备内的压强或设备间的相对位置； ②已知管径，管长，管件和阀门的设置及允许的能量损失，求流体的流速或流量。 ③已知管径，管长，管件和阀门的当量长度、流体的流量及允许的能量损失，求管径。 2、举例说明，在环境工程领域中，传质过程方法的应用。 在环境工程领域，经常利用传质过程去除水、气体和固体中的污染物，主要的方法有：吸收、吸附、 萃取、膜分离过程等。例如，锅炉尾气中含有 SO2，采用石灰/石灰岩浆洗涤，使 SO2 溶于水，并与洗 涤液中的 CaCO3 和 CaO 反应，转化为 CaSO3•2H2O，可使烟气得到净化，这是目前应用最为广泛的烟 气脱硫技术；利用萃取技术用乙酯处理高浓度乙酸废水（10%-30%） ，常用活性炭吸附废气中的 H2S 气 体和水中的微量有机污染物； 利用离子交换去除电镀废水中的重金属等； 利用膜分离技术制备高纯水等。 3、强化传热的途径 ①增大传热平均温差ΔTm
西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
《环境工程原理》2013 复习题一（丁艺）
一、 选择题 1、1、下列不属于传质过程的是（ D ） A 萃取 B 吸收 C 吸附 D 沉降 2、质量传递将受到（ABC）等的影响。 A 流体性质 B 流动状态 C 流畅的几何特性 D 磁力 3、对流传热特点（ ABCD ） A 必须有流体的宏观运动 B 对流传热既有热对流，也有热传导 4、下列不属于强度性质的是（A） A 质量 B 密度 C 温度 D 压力 5、下列属于变压头流量计的有（ BCD ） A 转子流量计 B 测速管 C 孔板流量计 D 文丘里流量计 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的是（B） A 管壁热阻 B 管内对流传热的热阻 C 污垢热阻 D 管外对流传热的热阻 7、下列措施中对提高换热壳程对流传热系数有效的是（ A ） A 设置折流挡板 B 增大板间距 C 增肌管程数 D 增加管内流体的流速 8、固体以（BC）等方式传递热量。 A 膨胀 B 晶格震动 C 自由电子的迁移 D 收缩 9、增大换热器传热面积的方法有（ B ） A 选用粗制排列 B 选用翅片管 C 增加管程数 D 增加壳程数 10、下列不属于广度性质的是（D） A 体积 B 质量 C 内能 D 密度 11、下列关于导热系数正确的是（ B ） A 气体的导热系数随温度升高而减小 B 气体的导热系数随温度升高而增大 C 固体的导热系数随压强升高而减小 D 液体的导热系数随压强升高而减小 12、采用多管程传热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时导致（C） A 管内容易结垢 B 壳层流体流速过低 C 平均温差下降 D 管内流动阻力增大 13、下列属于板式换热器的有（ B ） A 管壳式换热器 B 夹套式换热器 C 浮头式换热器 D 热管式换热器 14、一下哪项不属于对流传热的特点（D） A 温差 B 无热量形式转化 C 宏观运动 D 流体表面无接触 15、强化传热途径有（ BCD ） A 减小传热平均差 B 增大总传热系数 C 增大单位体积的传热面积 D 增大传热平均差 16、在确定热介质的流程时，通常不走管城的有（B） A 高压流体 B 粘度大的流体 C 易结垢的流体 D 腐蚀性流体 17、根据质量传递的范围对流传质可分为两种类型（ AC ） A 单向对流传质 B 三向对流传质 C 相际对流传质 D 逆向对流传质 18、关于传热系数，下列说法错误的是（C） A 传热过程中传热系数 K 实际上是平均值。 B 传热系数 K 随所取的传热面不同而异。 C 传热系数 K 可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关。 D 要提高传热系数 K 值，应从降低最大热阻着手。 19、下列正确的是（ C ） A 固体不能发射全部波长范围内的辐射能 B 固体不能吸收全部波长范围内的辐射能 C 气体辐射对波长具有选择权 D 气体辐射对波长没有选择权 20、下列属于相际对流传热的有（ABC） A 蒸馏 B 吸收 C 萃取 D 结晶 二、填空题 1、管路按其配置情况可分为简单管路和复杂管路
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由题有初始条件 t＝0，C＝0
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西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
情况。 （1）管长增加一倍； （2）管径增加一倍 解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有 p f
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（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加 1 倍 （2）当管径增加一倍时，流量不变，则 um,2＝um,1/4，d2=2d1， p f ,2 = p f ,1 /16 即压降变为原来的十六分之一。 5、有一个总功率为 1000MW 的核反应堆，其中 2/3 的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。 冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为 100m3/s，水温为 20℃。 （1）如果水温只允许上升 10℃，冷却水需要多大的流量； （2）如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少℃。 解：输入给冷却水的热量为 Q＝1000× 2/3MW＝667 MW （1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为 qV ，热量变化率为 qmc p T 。 根据热量衡算定律，有 qV × 103× 4.183× 10 kJ/m3＝667× 103KW Q＝15.94m3/s
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25 1 1 5 2.44 0.03. . 0.1 2 9.81 2 9.81 ， 8 。 2 9.81
s h 局部阻力系数为 8。 即流体的流量为 3 2、某河流的流量为 3.0m /s，有一条流量为 0.05m3/s 的小溪汇入该河流。为研究小溪水的混合情况， 在小溪中加入示踪剂，假设仪器检测示踪剂的浓度下限为 1.0mg/L。为了是喝水和溪水完全混合后的示 踪剂可以检测出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？（假设原河水和 小溪水中不含示踪剂） 解：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ，则根据质量衡算方程有 0.05ρ=(3+0.05)×1.0 ρ=61mg/L 加入示踪剂的质量流量为 61x0.05g/s=3.05g/s 3、给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在配料用的搅拌槽中水和固体硫 酸铝分别以 150kg/h 和 30kg/h 的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以 120kg/h 的流率流出容器，由于 搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已有 100kg 纯水，计算 1h 槽中流出的溶液浓度 0.019 m
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西南科技大学《环境工程原理》课程 2013 复习题
②增大总传热系数 K ③增大单位体积的传热面积 A/V 4、对流传热的影响因素。 1）流动的起因 2）流体的物理性质 3）流体的流动特征 4）传热表面的几何形状和大小 五、计算题 1、如图所示，水在管内做稳定流动，设管路所有直管管路的阻力系数为λ=0.03，现发现压力表上的 读书为 5mH2O，弱管径为 100mm，求流体的流量及阀的局部阻力系数。 解：图示，在 1-1，2-2 面间列板努利方程
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解：设 t 时槽中的浓度为 ρ，dt 时间内的浓度变化为 dρ 由质量衡算方程，可得 30 120
d 100 60t dt
时间也是变量，以下积分过程是否有误？30× dt＝（100＋60t）dC＋120Cdt 即（30－120C）dt＝（100＋60t）dC， 积分计算得：当 t＝1h 时 C＝15.23％ 4、水在圆形直管内中呈层流流动。若流量不变，说明下列情况下，因流动二产生的能量损失的变化
u2 2 p2 u1 2 p1 z 2 h ' z1 2g g 2 g g = u2 l u2 u2 10 0 0 0 5 . . 进. 2 9.81 d 2g 2g
50 1 1 1 5 u 2 . 0.03. . 0.5. 0.1 2 9.81 2 9.81 2 9.81
3 （2）由题，根据热量衡算方程，得 100× 103× 4.183× △T kJ/m ＝667× 103KW，△T＝1.59K
6、某燃烧炉的炉壁由 500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及 250mm 厚的普通砖砌成。其 λ 值依次 为 1.40 W/(m· K)，0.10 W/(m· K)及 0.92 W/(m· K)。传热面积 A 为 1m2。已知耐火砖内壁温度为 1000℃， 普通砖外壁温度为 50℃。 （1）单位面积热通量及层与层之间温度； （2）若耐火砖与绝热砖之间有一 2cm 的空气层，其热传导系数为 0.0459 W/(m· ℃)。内外壁温度仍 不变，问此时单位面积热损失为多少？ 解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为 r1、r2、r3。 （1）由题易得 r1＝ 所以有 q＝
u 2.44 m
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在 2-2，3-3 面间列板努利方程
z 2
u 3 2 p3 l u2 u2 u2 u2 2 p2 h ' 0 5 0 . . 出. z 3 2g g d 2g 2g 2g 2g g = ，