化工原理答案第四章传热.doc

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1、第四章传热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为0.16W/(m·℃)、厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。解计算加热器平壁外表面温度，习题4-1附图【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm厚的软木做成的。软木的热导率λ=0.043W/(m·℃)。若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。解已知，则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用

2、冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.02m2，材料的厚度为0.02m。现测得电流表的读数为2.8A，伏特计的读数为140V，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。解根据已知做图热传导的热量习题4-3附图【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=1.05W/(m·℃)，厚度；绝热砖层，热导率λ=0.151W/(m·℃)；普通砖层，热导率λ=0.93W/(m·℃)。耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。(1)根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖

3、层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm，试确定绝热砖层的厚度。(2)若普通砖层厚度为240mm，试计算普通砖层外表面温度。解(1)确定绝热层的厚度温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q。习题4-4附图绝热砖层厚度的计算每块绝热砖的厚度为，取两块绝热砖的厚度为。(2)计算普通砖层的外侧壁温先核算绝热砖层与普通砖层接触面处的温度小于130℃，符合要求。通过普通砖层的热传导，计算普通砖层的外侧壁温。【4-5】有直径为的黄铜冷却管，假如管内生成厚度为1mm的水垢，水垢的热导率λ=1.163W/(m·℃)。试计算水垢的热阻是黄铜管热阻的多少倍[黄铜的热导率λ=110W/

4、(m·℃)]。解因，因算术平均半径计算导热面积。管长用L表示。黄铜管的热阻为水垢的热阻为习题4-5附图倍【4-6】某工厂用的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其热导率为；第二层为厚30mm的石棉灰，其热导率为。管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。管路长50m。试求该管路的散热量。解【4-7】水蒸气管路外径为108mm，其表面包一层超细玻璃棉毡保温，其热导率随温度的变化关系为。水蒸气管路外表面温度为150℃，希望保温层外表面温度不超过50℃，且每米管路的热量损失不超过。试确定所需保温层厚度。解保温层厚度以b表示已知解

5、得保温层厚度为保温层厚度应不小于13.3mm对流传热【4-8】冷却水在，长为2m的钢管中以的流速通过。水温由15℃升至25℃。求管壁对水的对流传热系数。解水的平均温度查得20℃时水的密度，黏度，热导率λ=59.9×10-2W/(m·℃)，普朗特数。雷诺数湍流对流传热系数的计算，水被加热，Pr的指数=4367W/(m2·℃)【4-9】空气以的流速通过的钢管，管长。空气入口温度为32℃，出口温度为68℃。(1)试计算空气与管壁间的对流传热系数。(2)如空气流速增加一倍，其他条件均不变，对流传热系数又为多少？(3)若空气从管壁得到的热量为，钢管内壁的平均温度为多少。解已知(1)对流传热系数

6、计算空气的平均温度查得空气在时的物性数据，，空气被加热，Pr的指数雷诺数　湍流对流传热系数　(2)空气流速增加一倍，对流传热系数为(3)若空气从管壁得到的热量为，计算钢管内壁平均温度用式计算钢管内壁的平均温度。已知空气进出口平均温度在第(1)项中已计算出对流传热系数钢管内表面积为钢管内壁平均温度【4-10】温度为10℃、压力为101.3kPa的空气，以的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为30℃。列管式换热器的外壳内径为190mm，其中装有37根的钢管，钢管长度为2m。试求钢管外表面对空气的对流传热系数。解已知空气压力，温度，空气的平均温度查得空气在20℃的物性数据为

7、：密度，比热容，热导率，黏度，普朗特数，空气被加热，Pr的指数空气流动的截面积湿润周边当量直径　　　已知空气的流速雷诺数湍流对流传热系数【4-11】有一套管式换热器，内管为，外管为的钢管，内管的传热管长为2m。质量流量为的甲苯在环隙中流动，进口温度为72℃，出口温度为38℃。试求甲苯对内管外表面的对流传热系数。解甲苯的温度，平均温度甲苯在55℃的物性数据有：密度，比热容，热导率λ=0.128W/(m·℃)，黏度甲苯的质量流量体积流量甲苯在环隙中的流速计算套