第四章習(xí)題2.燃燒爐的內(nèi)層為460m得的而寸火磚,外層為230mm厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度ti為1400c，外表面溫度t3為100Co試求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。設(shè)兩層磚接觸良好，已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為i0.90.0007t,絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為20.30.0003to兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度，單位為C,入單位為W/(m-°C)。b1t2解：設(shè)兩磚之間的界面溫度為t2b1t2titt2949oC1400t2t2100toto23010/(0.30.0003-^y^)q0.40/0.970.0007匕/m23.直徑為60mm3mm,鋼管用30m得的軟木包扎，其外又用100mrff的保溫灰包扎，以作為絕熱層?，F(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為-110°C,絕熱層外表面溫度10CO已知軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.043和0.07W/(m?C),試求每米管長的冷量損失量。解：每半管長的熱損失，可由通過兩層圓筒壁的傳熱速率方程求出：Qt1t3L1,r21,r3TOC\o"1-5"\h\zIn-ln—21r122r21100101~~601,160lnln23.140.0433023.140.00076025W/m負(fù)號表示由外界向體系傳遞的熱量，即為冷量損失。4.蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換位置，假定其他條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少？說明在本題情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適合？解：設(shè)外層的平均直徑為直徑為dm1,則料包扎在內(nèi)層較為適合？解：設(shè)外層的平均直徑為直徑為dm1,則dm22dm1且由導(dǎo)熱效率方程知：Q=__VV__bbbbdm221Smi2sm21dm1L212dmiLVtdm]5b41兩層材料位置互換后：TOC\o"1-5"\h\zQ-VtVtdm1LQbbb21dmJ12dmJ一Qq5一一--所以：Qq4L25即：q1.25qq兩層保溫材料互換位置后，單位管長的熱損失增加。說明在本題情況下，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料放在內(nèi)層較為合適。

6.在管殼式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為19mm2mm的列管內(nèi)流動(dòng)。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為349OW/(m-C),管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258為258W/(m2?C)。換熱器在使用一段時(shí)間后，管壁兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻為0.00026nVC/W油側(cè)污垢熱阻為0.000176mVC/W管壁導(dǎo)熱系數(shù)入為45W/(m?C)。試求:(1)基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：(1)總傳熱系數(shù)k。k0Rs0bd0dmRsidk0Rs0bd0dmRsid0

did0idi12580.0001760.002194517190.00026—1519349015208W/m2oC(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)為:0.0001760.00028190.0001760.000281915190.0001760.00028—7:在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15c和40C,油的進(jìn)、出口溫度分別為150c和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至0C,因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至0C,假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為1s試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略解：平均溫度差為Vtm(15015)(10040)Vtm(15015)(10040)

~-92.5oC.由熱量恒算可得:叫Cpht23401505WcCpcT1T2150100,■當(dāng)油的出口溫度降到算：0°C時(shí)，由熱量恒_一一___當(dāng)油的出口溫度降到算：0°C時(shí)，由熱量恒_一一___*_QWnCpn(15080)WCCpc(t215).解得：t2500c.Vtm(15015)(8050)1350oC.由傳熱速率方程分別可得：原換熱器：WnCpn(150100)ksotmkndL92.5.'''Wncpn(15080)ksVtmkndL70.新?lián)Q熱器：L7092511.85m.50708.重油和原油在單程套管換熱器中呈并流流動(dòng),兩種油的初溫分別為243c和128C;終溫分別為167c和157C。若維持兩種油的流量和初溫不變，而將兩流體改為逆流，試求此時(shí)流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下，流體的物性和總傳熱系數(shù)均不變化，換熱器的熱損失可以忽略。解：以上標(biāo),表示并流的情況。由傳熱速率方程和熱量衡算：___._'——.'.Q'koVtmWnCpn(TiT2)WcCpc(t2ti)Qk0VtmWnCpn(TiT2)WcCpc(t2tj兩式相除：,一一,I一J….Vtm1丁2t2t1(1T2)&[)Vtm[T2t2t1(T1T2)色t1)一一t.(T1T2)(t2t1)(243167)(157128)(T1T2)(T2t1)Vt2Vt1(1)47Vt2Vt1Vt1Vt2Vt2Vt1mln也Vt2lnV2Vt1(243128)(167,115ln—10包3°C所以:,Vt2

ln2_VkVt2Vt147Vt2Vt1143解得：即：（243t2）Vt2412.98.2.98(T2128)t22.98(T2128)243(2)由(1)243167243T2式得:157128

t2128t20.38(243T2)128(3)由（2）、（3）式得:t2161.3oC.T2155.4oCVt2Vt1(243161.3)(155.4128)in通Vt11.09349.7oC9..在下列各種管殼式換熱器中，某種溶液在管內(nèi)流動(dòng)并由20C加熱到50Co加熱介質(zhì)在殼方流動(dòng)，其進(jìn)、出口溫度分別為100c和60C,試求下面各種情況下的平均溫度差。（1）殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體呈逆流流動(dòng)。（2）殼方和管方分別為單程和四程的換熱器。（3）殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。解：（1）由對數(shù)平均溫度差知道：Vt'Vk^mVt'Vk^m?Vt2ln—2Vt1(10050)(6020)ln504044.8oC(2)502010020(2)5020100201006050200.375I”查溫度差校正系數(shù)圖1.33得:Vt0.9得:Vt0.9VtmVtVtm0.944.840.3oC（3）由R、P值查流程溫差校正系數(shù)圖得：Vt0.98所以：VtmVtVtm,0.9844.843.9oC

11在一管殼式換熱器中，用冷水將常壓下純苯蒸氣冷凝成飽和液體體積流量為1650n3/h,常壓下苯的沸點(diǎn)為80.1°C,汽化熱為394kJ/kg。冷卻水的進(jìn)口溫度為20℃,流量為36000kg/h,水的平均比熱容為4.18kJ/(kg?°C)。若總傳熱系數(shù)K)為450W/(n2?C),試求換熱器傳熱面積假設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：換熱器的傳熱面積So%VtmWsrVsrssPM10133078cce,332.69kg/m其中：qRT8.315103其中：q16502.693941034.86105w3600冷水出口溫度可由熱量衡算求得。即:QWeCpc(t2t1)tQWeCpc(t2t1)t24.861053600360004.181032031.6oCVtm(80.120)(80.131.6)ln^^080.131.654.1oC4.8610520m245054.112.在一傳熱面積為50n2的單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種溶液。兩流體呈逆流流動(dòng)。冷水的流量為33000kg/h,溫度由20c升至38Co溶液的溫度由110c降至60Co若換熱器清洗后，在兩流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷水出口溫度增到45Co試估算換熱器清洗前傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè)：(1)兩種情況下，流體物性可視為不變，水的平均比熱容可取為4.17kJ/(kg?C)；⑵可按平壁處理，兩種工況下i和。分別相同；(3)忽略管壁熱阻和熱損失解：先求清洗前的總傳熱系數(shù)K.Vtm(11038)(8020)lnl^Vtm(11038)(8020)lnl^602054.4oC所以：所以：k—SVtm330004.187103(3820)2。一122__254w/(m2oC)36005054.4再求清洗后總傳熱系數(shù)Ko',由熱量衡算求溶液的出口溫度

VtmT1WCctt1)1101WnCpn'21711060VtmT1WCctt1)1101WnCpn'217110603820(4520)40.6oC(11045)(40.620),11045ln—40.62038.6oC330004.187103(4536005038.620)20c—497w/(m20C)若傳熱面兩側(cè)的總污垢熱阻為Rs.則有:Rs125411497由此得：Rs1.925103m2oC/Wx05a02004棉花保溫性能好，主要是因?yàn)锳.棉纖維素導(dǎo)熱率小；B.棉花中含有相當(dāng)數(shù)量的油脂；C.棉花中含有大量空氣，而空氣的運(yùn)動(dòng)又受到阻礙；D.棉花白色，因而黑度小。x05a02016在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對a的影響是OA）使a值升高B）使a值大大降低C）使a值有一定影響D）對a值無影響x05a02031多層間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻。A成正比B成反比C沒關(guān)系

x05a05171一定流量的液體在一25x2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其對流給熱系數(shù)=1000W/（m?C）。如流量與物性都不變，改用一19x2mm的直管，則其值將變?yōu)閃/（m2?C）。A.1059B.1496C.1585D.C.1585D.167t05a01177冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90C,出口溫度為50C,冷水進(jìn)口溫度為15C,出口溫度為53C,冷熱水的流量相同，則熱損失占傳熱量的%泠熱水物性數(shù)據(jù)視為相同）。t05a01216當(dāng)冷熱兩流體均不發(fā)生相態(tài)變化時(shí),般對物料選用并流操作。t05a02042某流體在圓直管內(nèi)強(qiáng)制對流，其對流傳

熱系數(shù)為，現(xiàn)任務(wù)變更，管內(nèi)流速降為原來的1/2,且已知此時(shí)Re104,則管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)為原對流傳熱系數(shù)的倍。t05a02043某有機(jī)溶液在長為L,某有機(jī)溶液在長為L,直徑為108x10mm的鋼管中強(qiáng)制湍流時(shí)，其二310W/（mK）,如體積流量不變，改用152x10mm的鋼管代替，流動(dòng)仍為湍流（兩種情況下L/d均大于60）,此時(shí)=W/（m2火）t05a0211兩流體通過間壁換熱，冷流體從20c被加熱到50C,熱流體從100c冷卻到70C,則逆流時(shí)的tm=C。并流時(shí)的tmw05b05161.一杯開水（100C）置于20c的靜止空氣中，問杯子兩側(cè)流體的傳熱各屬何種類型？哪一側(cè)熱阻大？.若將杯子浸在20c的冷水中（兩流體不直接接觸）,能否增強(qiáng)傳熱？理由？.仍置于空氣中，但使杯外的空氣流動(dòng)，問能否增強(qiáng)傳熱？理由？.對1的情況，若對杯中流體加以攪動(dòng)，問是否比2、3兩種辦法有效些？.均為自然對流，空氣側(cè)熱阻大；.能增強(qiáng)傳熱，因?yàn)樗膶α鹘o熱系數(shù)比空