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1、2014-2015年春季学期《传热传质学》测验三1.用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为18°C,与气体的表面传热系数为10W/（m2-/C）o热电偶近似为球形,直径为0.2mm。试计算插入15s后,热电偶的过余温度为初始温度的百分Z几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%,至少需要多少时间？己知热电偶材料的导热系数67W/（加Jk）,密度7310kg/m3,比热容228J/（kg•k）o解：b心罕=l°x°;（10「=1.492x10—5<0」可用集总参数法來求解（2Z67分）时间常数:&匸—xp0—tg15議=0.0672=6.72%（3分）4龙/一p"・ch
2、A•陽HW吟严J杯（2分）<1%In（0.01）=-5.556xln（0.01）=25.59（5）（3分）1.初温为25°C流量为2.0kg/s的水，进入直径为50mm加热管加热。管内壁平均温为50°C,如果要求水的出口温度为30°C,管长为多长？如果改用两根等长直径为20mm的管子并联代替前一根管子，问每根管子应为多长？（设水的物性参数不变，分别为：；I=0.6W/m•K,Cp=4200J/kg-K,p=1000kg/m3,“=0.001Pa-s)解:/1、门pudpd4m4mQ1)Ke==4x20““p7ld27TjLld().0()lx0.05流体被加热Nu=0.023^°-
3、8Pr0-4门“c4200x0.001“2AxO050.650929.6>104(2分)(1分)———=0.023x50929.6°8x704=291.97nh=3503.60.6根据热量守恒mcp(touf-<„)=h/rdLAtS—0—(-T)_(50-25)-(50-30)=224(outIn(t一t'f)宀V)In（25）<20J2x4200x5W/m2-K(3分)(2分)h7rdAtfn3503.7x^x0.05x22.43.41m(2分)（2丿如果改用2根小管子,则每根管子子流量为原来的1/22x24帀Re2=-==63662.0>1047TjL/d2>TX0.001x
4、0.02流体被加热Nu=0.023屉°陥°°（1分）(2分)根据热量守恒，每根管子卷Cp(toul-tin)=hndL2^tm1x4200x1010471x71x0.02x22.4-“m/、~^CpVout一為)-s/=丄hndt)n1.蒸汽管道外径为80mm,表面温度为400°C,包覆有厚为90mm的矿渣棉，其平均导热系数为0.11W/(m•K)o矿渣棉外为厚100mm平均导热系数为0.12W/(m•K)的煤灰泡沫砖。按要求保温层外表面温度不高于50°C。试求：(1)该管道单位长度上的热量损失；(2)矿渣棉与煤灰泡沐砖交界面上的温度。管子表面温度r,=400°C，保温砖外壁面温
5、度t3=50°C,解：矿渣棉外径d2=80-I-2x90=260(/nm)=0.26(m),保温砖的外径心=260+2x100=460(加加)=0.46(/??)矿渣棉的导热系数人=0.11(W/加•灯，保温砖的导热系数A2=0」2(W/m•約总散热量:人—g400—50ga/dJ/妁)=石(260/80)ln(460/260)(7分)27rl-/I]2兀l•九12^x1x0.112^xlx0.12=142.2(W)ln(d?/"J2加•入=142.2(W)所以=400-142.2xln(260/80)2^xlx0.11=157.5(°C)1.在外径为50mm的管壁上装有铝制的等厚
6、度环肋，相邻肋片中心线Z间的距离s=12mm环肋高H=16mm,厚8=1.0mm,导热系数入=180W/（m・K）。管壁温度tw=200°C,流体温度t尸90°C,管基及肋片与流体之间的表面传热系数为110W/（m2・K）。试确定每米长助片管（包拈肋片及基管部分）的散热量。解：每米(1000mm)长管子有1000/12=83.4圈，环肋长:rex(0.05+0.016)x83.4=17.3(〃?)H=16(加加)=0.016(/??),r0=tw=200°C,2=180vv/(m•K),t,=90°C,b=110w/(加$・K),P=(17.30+0.001)x2=34.6(加)F
7、=17.3x0.001=1.73x10-2(/)m110x346180x1.73x10—2=34.960mH=34.960x0.016=0.55940.5594=1.75严=0.571(2分)mH.-mHe+e1,75-0,571_1.75+0.571=0.508th(mH)0.508“oo=——=%=8&96%7mH().571Ar=(1000-83.4xl)xl0~3x^-x0.05=0.144⑷2)Af=0.016xl7.3x24-0.001x^x(0.054-
