第四章 传热(习题及解答2007版)

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1、四传热单层平壁导热4.1红砖平壁墙，厚度为500mm，一侧温度为200℃，另一侧温度为30℃，设红砖的平均导热系数可取0.57W/(m·℃)，试求：（1）单位时间，单位面积导过的热量q为多少W/m2，并换算成工程单位制kCal/(m2·h)。（2）距离高温侧350mm处的温度为多少？（3）如红砖导热系数与温度关系可表示为：λ=0.51+5×10-4t，则q又为多少？多层平壁导热4.2某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b1=0.23m，λ1=1.05W/(m·℃)；第二层为绝热砖，λ2=0.151W/(m·

2、℃)；第三层为普通砖，b3=0.24m，λ3=0.93W/(m·℃)。若已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃，绝热砖与普通砖接触面温度不得超过138℃；试求：（1）绝热砖层的厚度；（2）普通砖外侧温度。4.3平壁炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数如下：序号材料厚度b（mm）导热系数λ（W/m·℃）1（内层）耐火砖2001.072绝热砖1000.143钢板645若耐火砖层内表面温度t1=1150℃，钢板外表面温度t4=30℃，试计算导热的热通量。又实测通过炉壁的热损失为300W/m2，如计算

3、值与实测不符，试分析原因并计算附加热阻。多层圆筒导热4.4一外径为100mm的蒸汽管，外包一层50mm绝热材料A，λA=0.07W/(m·℃)，其外再包一层25mm的绝热材料B，λB=0.087W/(m·℃)。设A的内侧温度为170℃，B外侧温度为38℃。试求每米管上的热损失及A、B界面的温度。4.5Φ60×3mm铝合金管（其导热系数可取为45W/(m·℃)），外包一层厚30mm石棉，之外再包一层厚30mm的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.16W/(m·℃)和0.04W/(m·℃)。计算下列问题：（1）已知管内壁温度

4、为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长损失的冷量。（2）若将两保温材料位置互换，互换后假设石棉外侧温度仍为10℃，则此时每米管长的冷量损失又为多少？由此得出什么结论？4.6试推导出空心球壁导热方程式，由此计算下列问题：102有一钢制球罐，内装液体。球罐内径为2m，壁厚10mm，在球罐外表面另有一层厚度为20mm的氧化镁保温层（氧化镁的导热系数为0.07W/(m·℃)）。已知钢罐内壁温度为50℃，保温层外表面温度为20℃，试求单位时间的热量损失。传热基本方程有关计算4.7一换热器，在Φ25×2.5mm管外用水蒸汽加

5、热管内的原油。已知管外蒸汽冷凝对流传热系数αｏ=104W/(m2·℃)，管内原油的对流传热系数αi=103W/(m2·℃)，管内污垢热阻Rsi=1.5×10-3m2·℃/W，管外污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试求以外表面为基准的总传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。4.8列管换热器中的列管尺寸为Φ38×2.5mm，材质为钢管。管外为蒸汽冷凝，αo=105W/(m2·℃)，管内空气被加热，αi=35W/(m2·℃)。现采用下述三种方式来提高K值：（1）αo增加一倍；（2）αi增加一倍；（3）钢管换成铜管。试通过计算分析那

6、种方式效果最好？并说明为什么？已知钢、铜的导热系数分别为λ钢=45W/(m·℃)，λ铜=383W/(m·℃)。4.9在一列管换热器中，用初温为30℃的原油将重油由180℃冷却至120℃。已知重油和原油的质量流量分别为Wh=104kg/h，Wc=1.4×104kg/h；比热分别为Cph=2.2kJ/(kg·℃)，Cpc=1.9kJ/(kg·℃)。总传热系数K=116W/(m2·℃)。试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积。4.10在传热面积为50m2的换热器中，用温度为20℃，流量为33000kg/h的冷却水冷却进口温

7、度为110℃的醋酸，水的平均比热为4200kJ/(kg·℃)，两流体逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水和醋酸的出口温度分别为45℃和40℃，运转半年后，冷却水出口温度降至38℃，试求此换热器总的污垢热阻为多少？管壁热阻可忽略不计。4.11一换热器用于热柴油加热原油，柴油和原油的进口温度分别为243℃和128℃。已知逆流操作时，柴油出口温度为155℃，原油出口温度为162℃，试求其平均温差。若柴油和原油的进口温度不变，它们的流量和换热器的总传热系数亦与逆流时相同，若采用并流，此时平均温差又为多少？4.12为测定套管式甲苯

8、冷却器的传热系数，测得实验数据如下：传热面积A=2.8m2，甲苯的流量Wh=2000kg/h，由80℃冷却到40℃，甲苯的平均比热Cph=1.84kJ/(kg·℃)。冷却水从20℃升高到30℃，两流体呈逆流流动，求所测得的传热系数K为多少？若水的比热Cpc=4.187kJ/kg℃，问水的流量为多少？4.13在套管换热