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时间:2019-10-26
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1、1.外径为100mm的蒸汽管,外面包有一层50mm厚的绝缘材料A,λA=0.05W/(m.℃),其外再包一层25mm厚的绝缘材料B,λB=0.075W/(m.℃)。若绝缘层A的内表面及绝缘层B的外表面温度各为170℃及38℃,试求:(1)每米管长的热损失量;(2)A、B两种材料的界面温度;(3)若将两种材料保持各自厚度,但对调一下位置,比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。解:以下标1表示绝缘层A的内表面,2表示绝缘层A与B的交界面,3表示绝缘层B的外表面。(1)每米管长的热损失∴(2)A、B界面温度t2因系定态热传导,故∴解得t2=61.3(3)两种材料互换后每米管长的热损失同理W
2、/m由上面的计算可看到,一般说,导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。1、欲将一容器中的溶液进行加热,使其从30℃加热至60℃,容器中的液量为6000,用夹套加热,传热面积为,容器内有搅拌器,因此器内液体各处的温度可视为均匀的,加热蒸气为0.1MPa的饱和水蒸气,传热系数为℃,求将溶液由30℃加热至60℃所需要的时间?已知溶液比热为℃,热损失忽略不计。解:溶液从30℃被加热到60℃所需的热量:而夹套的传热效率:其中,对于的饱和水蒸气,℃℃则∴所需加热时间为:2、解:(1)甲苯蒸气冷凝放热量为:冷却水吸收热量:(3分)(2)传热平均温差为(2分)总传热系数:∴K2=1739.
3、1W//(m2·K)(2分)∴传热面积∴套管长度为l=A/πd2=1.539/(π×0.057)=8.6m(2分)(3)冷却水入口温度升高后,总传热系数未变,传热量变为即:解得:t2’=56.34℃(4分)∴(2分)4、废热锅炉由25mm2.5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾,绝对压强为2.8MPa,管内走合成转化气,温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧,℃)水侧℃)。若忽略污垢热阻,求换热管的壁温及。解:方法一:(1)先求总传热系数(以管子内表面为基准)Ki=242W/(m2·℃)(2)平均温度差2.8MPa下水的饱和温度为230℃。∴(3)热通量(4)管壁温度1)先着眼于管内
4、的对流传热。由牛顿冷却定律:又℃②再眼于管外的对流传热℃方法二:(1)先求传热过程的总热阻及分热阻(基于内表面)=0.00413(℃)/W(2)再求管壁温度在连续传热过程中,温降与热阻成正比。故已知:t=2300cT==500℃∴tw=T-=℃tw=t+=℃两种解法结果相同分析:由于管内外水沸腾传热系数较大,管内合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小,所以温降也小,也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现,第二种方法更简捷、直观。壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温,一些对流传热系数的计算
5、也需要知道壁温。5、有一φ50×4.5mm的钢管,管内通225℃饱和水蒸气,为了减少热损失,管外包一层厚度为50mm,导热系数为0.1W/(m·K)的石棉,置于温度为25℃的环境中,已知管内蒸汽冷凝对流给热系数为104W/(m2·K),保温层外壁对周围空气对流给热系数为10W/(m2·K),钢管导热系数为40W/(m·K),225℃饱和水蒸气的汽化潜热为1880kJ/kg,试求:(1)估计钢管壁温;(2)计算保温层外壁温度;(3)计算每米管长每小时蒸汽冷凝量kg/(m·h)。(18分)5、(18分)解:(1)因α1=104W/m2·K,α2=10W/m2·K,故α1>>α2故壁温接近于
6、α大一侧的流体温度,则Tw≈225℃…3分(2)Δtm=225-25=200℃…2分…2分且…3分定态导热,各层传热速率相等,℃…4分(3)…4分
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