1平壁炉炉壁由三种材料组成

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1、<习题四>1.平壁炉炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数列于本题附表中习题一附表序号材料厚度bmm导热系数W/（m·℃）1（内层）23耐火砖绝缘转钢20010061.070.1445若耐火砖层内表面的温度t1为1150℃，钢板外表面温度t4为30℃，又测得通过炉壁的热损失为300W／m2，试计算导热的热通量。若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因和计算附加热阻。[答：q=1242W／m2，R＝2.83m2·℃／W]2．燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面湿度t1为1400℃，外表

2、面温度t3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＝0．9十0．0007t，绝缘砖的导热系数为λ2=0.3+0.0003t。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·℃)。[答：q=1689W／m2，t2=949℃]3.直径为φ60mm×3mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁温度为-110℃，绝缘层外表面温度10℃.已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃）试求每米

3、管长的冷量损失量。[答：Q/L=-25W/m]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，假定其他条件不变，试问每米管长的余损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?[答：q’＝1.25q]。6.在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为φ19mm×2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490W/（m2·℃），管外油侧对流传热系数为258W/（m2·℃）。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢生成，水

4、侧污垢热阻为0.00026m2·℃/W，油侧污垢热阻为0.000176m2·℃/W。管壁导热系数λ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。[答：K0=208W/（m2·℃）；（2）11.8%]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湿度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m。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

5、略。[答：L＝1.85m]8．重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动．两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃，若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。[答：Δtm＝49.5℃]9．在下列各种管壳式换热器中，某种溶液在管内流动并由20℃加热到50℃。加热介质在壳方流动，其进、出口温度分别为100℃和60℃，试求下面各种情况下的平均温度差。(1)壳方和管方均为单程的换热器。

6、设两流体呈逆流流动。(2)壳方和管方分别为单程和四程的换热器。(3)完方和管方分别为二程和四程的换热器。[答：(1)Δtm=44.8℃；(2)Δtm=40.3℃；(3)Δtm＝43.9℃]12．在一传热面积为50m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h，温度由20℃升至38℃。溶液的温度由110℃降至60℃。若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度不变的情况下，冷水出口温度增到45℃。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：(1)两种情况下，流体物性可视为不变，

7、水的平均比热容可取为4．187kJ／(kg·℃)；(2)可按平壁处理，两种工况下αi和α0分别相同；(3)忽略管壁热阻和热损失，。[答：∑Rs=1.925×10-3m2·℃/w]13．在一单程管壳式换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160℃的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由20℃加热到106℃。管壳式换热器尺寸为：列管直径φ19mm×2mm、管长4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW，蒸汽冷凝传热系数7000W/（m2·℃），油侧污垢热阻可取为0.0005m2·℃/w，管壁热

8、阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。又若油的部速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。[答：αi=360w／(m2·℃)，t2’=100℃]14.90℃正丁醇在逆流换热器中被冷却到50℃。换热器的传热面积为6m2，总传热系数为230W/（m