04化工原理第四章习题答案

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1、−1−14-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成:耐火砖的热导率为λ=1.05W⋅m⋅K,−1−1厚度b=230mm；绝热砖的热导率为λ=0.151W⋅m⋅K；普通砖的热导率为−1−10λ=0.93W⋅m⋅K。若耐火砖内侧温度为1000C,耐火砖与绝热砖接触面最高温度00为940C,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过130C(假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等)。试求：（1）绝热砖的厚度。绝热砖的尺寸为：65mm×113mm×230mm;(2)普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为：50mm×120mm×240m

2、m。(答：⑴b=0.460m；⑵t=34.6°C)24Qt1−t2解：⑴第一层：=Ab1λ1Qt2−t3第二层：=Ab2λ2λλ12⇒(t−t)=(t−t)1223bb121.050.151⇒(1000−940)=(940−130)0.23b2⇒b=0.446m2因为绝热砖尺寸厚度为230mm，故绝热砖层厚度b取0.460m，2校核：1.050.151(1000−940)=(940−t)30.230.460⇒t=105.3°C；3λλ13⑵(t−t)=(t−t)1234bb13⇒t=34.6°C。44-2、某

3、工厂用φ170mm×5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在−1−1管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm的矿渣棉，其热导率为0.065W⋅m⋅K;第二−1−10层为厚30mm的石棉灰，其热导率为0.21W⋅m⋅K。管内壁温度为300C，保温层外0表面温度为40C。管道长50m。试求该管道的散热量。（答：Q=14.2kW）−1−1−1−1解：已知：λ=0.065W⋅m⋅K，λ=0.21W⋅m⋅K−1−1查表得：λ=45W⋅m⋅K钢Q2π(t−t)14=l1d21d31d4ln+ln+lnλdλdλ

4、d112233d20.17其中：ln=ln=0.0606，d0.161d30.23ln=ln=0.302，d0.172d40.29ln=ln=0.231d0.233Q2π(300−40)−1==284W⋅m，l0.06060.3020.231++450.0650.214Q=284×50=1.42×10W=14.2kW。−14-3、冷却水在φ19mm×1mm，长为2.0m的钢管中以1m⋅s的流速通过。水温由−2−1288K升至298K。求管壁对水的对流传热系数。(答：4260W⋅m⋅K)解：设为湍流288+29

5、8水的定性温度t==293K，2−1−1查表得：c=4.183kJ⋅kg⋅°C，p−1−1λ=0.5985W⋅m⋅K，−3µ=1.004×10Pa⋅s，−3ρ=998.2kg⋅m，l=2m，d=0.017m，l=2=117.7>50，d0.017duρ0.017×1×998.244Re===1.69×10>10与假设相符，−6µ1.004×10cµ3−3p4.183×10×1.004×10Pr===7.01，λ0.5985λ0.80.4α=0.023RePrd=0.0230.5985(1.69×104)0.8

6、(7.01)0.4=4260W⋅m−2⋅K−1。0.017−14-4、空气以4m⋅s的流速通过一φ75.5mm×3.75mm的钢管，管长20m。空气入口00温度为32C，出口为68C。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍。−2−1−2−1其它条件不变，对流传热系数又为多少？（答：18.3W⋅m⋅K，31.7W⋅m⋅K）（此题与书中的例4-4一模一样，而且例题中的参数是有错误的。）解：设为湍流32+68空气的定性温度t==50°C，2−1−1查表得：c=1.005kJ⋅kg⋅°C，p−2−1−1

7、λ=2.83×10W⋅m⋅K，−5µ=1.96×10Pa⋅s，−3ρ=1.093kg⋅m，l=20m，d=75.5−2×3.75=68mm，l=20=294>50，d0.068duρ0.068×4×1.09344Re===1.517×10>10与假设相符，−5µ2.83×10cµ3−5p1.005×10×1.96×10Pr===0.698，−2λ2.83×10λ0.80.4α=0.023RePrd−22.83×10(4)0.8()0.4−2−1=0.0231.517×100.698=18.3W⋅m⋅K，0.0

8、68当u′=2u时λ0.80.40.80.8−2−1α′=0.023Re′Pr=α⋅2=18.3×2=31.7W⋅m⋅K。d004-5、甘油在一列管式换热器中进行冷却，进口温度为150C，出口温度为40C。甘−1油走管内，流速为0.8m⋅s。换热器用φ25mm×2.5mm，长为3m的钢管，管壁的平均00−3温度为35C。试求甘油对管壁的对流传热系数。95C时甘油的密度ρ=1220kg⋅m。−2−1（