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1、第二章传热(P78)1・一食品冷藏室由内层19mm厚的松木，中层为软木，外层为51mm厚的混凝土所组成，内壁面温度为一17・8°C,混凝土外壁面温度为29・4°Co松木、软木和混凝土的平均导热率分别为0.151,0.0433,0.762W/(m・K),要求该冷藏室的热损失为15W/m2o求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。解：根据题意作出示意图bib2(1)求软木的厚度(中间层)根据三层平壁的导热公式:15W/加~,t[=29・4°C,t2=-17.8°C,bi=51mm=0.051m,b3=19mm=0.019m入=0.762W/（加・K）,Q2=0.0433W/（加・K
2、）,入=0.151W/O・K）将上述已知条件代入三层平壁导热公式:29A+17.80.051b.0.019++0.7620.04330.151求得：b2=U・128m=128inm（2）求松木和软木接触面处的温度（t3）Q=/3_（4S_b323将上述已知条件代入上式：=:+17.8'_0.0190.151解得：t3dl5・9C答：（1）软木的厚度为128mm；（2）松木和软木接触面处的温度为-15.9°C2.为减少热损失，在外径为150mm的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率入=0.103+0.0001981（式中T为°C）,蒸汽管外壁温度为18U°C,要求保温层外壁
3、温度不超过50°C,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1XlO^kg/dn⑸以下，问保温层应为多少？（计算时可假定蒸汽在180°C下冷凝）。解：依题意作出示意图每米管道热损失为：Q=2兀九（4_》2）=评L加（金$r已知：h=180°C,t2=50°C,ri=150mm/2=0・075m炉1X10“kg/m・s取管壁得平均温度为定性温度，贝IJ：t=（ti+匕）/2=（180+50）/2=115°C将定性温度代入保温材料的热导率关系式，求入:1=0.103+0.000198x115=0.12577(W/m・K)查表得：180°C蒸汽的气化热7=2019.3kj/kg将上述
4、已知数据代入管道热损失关系式：Q=2兀九(右_‘2)=广1卩LQ)’斤2x3.1415x0.12557(180-50)=2019.3x103x1x10"In(———)0.075解上式，得：r2=0.125(m)因此，最小保温壁厚：b=门—「1=0・125m—0・075m=50inm答：保温层厚度应不小于50mmo附加题.有一蒸汽管外径为25mm,管外包有两层保温材料，每层厚均为25mm。外层与内层保温材料的热导率之比为5,此时的热损失为Q。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变，则热损失为Q",求Q/Q,说明何种材料放在里层为好。解：根据题意作出示意图，
5、设管道长度为L。(1)当内层保温材料为釘，外层保温材料为入2,由双层圆壁的导热公式，贝2加/(/]_(3)11厂211厂3—In—+——In—人人厂2(2)当内层保温材料为入2,外层保温材料为加，由双层圆壁的导热公式，则:2加仏一(3)r3=37・5+25=62.5nim,X2=5X,已知ri=25/2=12・5mm,r2=12.5+25=37>5mm…37.5f6255InFIn12・537・5,37.5.62.5In5In12.5137.5结果为：Q>Q答：热导率大的保温材料放在外层时，热损失较小。4.将粗碎的番茄通过内径为60mm的管子从20°C加热到75°C。其流量为13
6、00kg/h,管内壁面温度为105°C,求对流传热系数。已知：P=1050kg/m3；Cp=3.98kJ/(kg・K);入=0・61W/(m・K);M=2.15mPa・s(47.5°C);
7、n=1.2mPa・s(105°C)解:(1)计算Re、Pr的值，选取对流传热系数计算公式:dup流型判定公式:Pr公式:已知：ti=20°C,t2=75°C20+75计算定性温度t=—-—=47.5(c)已知番茄在47・5°C的物性：P=1050kg/m3X=0.61W/(m・K)Cp=3.98X103J/(kg・K),W=1300kg/hg=2.15X10_3Pa・s(47.5°C);gw=1
8、.2X10_3Pa・s(105°C)特征尺寸：d=60mm=0.06/n计算管内流速:W1300门—,u==龙〃2一ap4”-—010(m/c)'0.785x0.062x1050x3600~丿计算Re数:计算Pr数:P2;==3.98X1O^X2.15X1O-3=14O30.61(a)由2300
