传热作业答案

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1、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t1为1400℃，外表面温度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+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·℃)。1、解：热通量q及界面温度t2由：又已知：℃℃mmmm代入联立解之得：℃代入q式得（Ｗ／ｍ２）答：q＝1689W／㎡，t2＝949℃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

2、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：平均直径：∵∴有每米管长的热损失q′更换材料以前，每米管长热损失q′∴即：q′=1.25q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φ19×2mm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，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m2·℃／W，油侧污垢热阻为0.000176m2·℃／W。管壁导热系数为

3、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KO：W／(m2．℃)2、产生垢淀后热阻增加的百分数答：(1)Ko＝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℃1

4、50℃→80℃现要求油出口为80℃解：℃现：同理：℃∴L1=1m∴L2=1.86m答：L=1.85m10.在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg／s的液体(比热容为1.9kJ／kg·℃、密度为850kg／m3)，由80℃冷却到30℃换热器的列管直径为φ25×2.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW／(m2·℃)和1.70kW／(m2·℃)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。解：热负荷：Q=W1cp1（T1－T2）=1.25×1.9×103（80－30）=1.2×105W传热温度差：Δtm=(Δt2－

5、Δt1)/ln(Δt2/Δt1)=[(80－50)－(30－20)]/ln(30/10)=18.2℃总传热系数：m2·℃/W解得：Ko=485.44W/(m2·℃)，有：S=Q/（KoΔtm）=13.9m2答：S。＝13.9m213．在一单程列管换热器中，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℃。列管换热器尺寸为：列管直径为φ19×2mm、管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW，蒸汽冷凝传热系数为7000W／(m2·℃)，油侧污垢热阻可取为0.0005(m2·℃)／W，管

6、壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增加一倍，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。解：△tm=90.3℃S=nπDL=25×π×0.019×4=5.96m2K0===232.26W/(m2•℃)⑴⑵Q1=WCP（t2–t1）=1.4535×103（106–20）=125kWQ2=2WCP（t2–20）=2×1.4535（t2–20）t2=99.2℃≈100℃答：αi＝360W／(m2·℃)，t2＝100℃1.外径为159mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为

7、50mm，导热系数为0.1W/(m·℃)，B层保温材料的厚度为100mm，导热系数为1.0W/(m·℃)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170℃和40℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？解：A、B两层互换位置后，热损失为2．在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为φ25mm×2.5mm的钢管，其导热系数为45W/(m·℃)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2600W/(m2·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52W/(m2·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数，以及各分热阻占总热阻的百分