食工习题解(传热).doc

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1、第四章习题部分答案4-2燃烧炉的平面壁是由一层耐火砖与一层普通砖所砌成，两层的厚度均为100mm，操作稳定后测得耐火砖内壁表面温度为700℃，普通砖外壁表面温度为130℃，已知耐火砖的导热系数l1为0.93W/(m·K)，普通砖的导热系数l2为0.58W/(m·K)，问耐火砖与普通砖的接触面的温度是多少？解：4-3某蒸汽管道外包有两层热导率不同而厚度相同的保温层。设外层的平均直径（按对数平均值计）为内层的2倍，其热导率也为内层的2倍。若将两保温层对调，其它条件不变，问每米管长的热损失将改变多少？解：设外层平均直径为dm

2、2，内层平均直径为dm1，则：dm2=2dm1且l2=2l1由导热速率方程知：保温材料互换位置后，单位管长热损失量增加，说明为了减小热损失，热导率小的材料放在内层较适宜。4-4某蒸汽管道的外径为219mm，外表面温度为120℃。管道外包一层厚100mm的保温层，保温层表面温度为30℃。保温材料的热导率可用：l=0.52+0.0008t表示。试求：（1）单位长度管长的热损失；（2）若按平均温度计算热导率，求保温层内的温度分布。解：（1）Q=-2prLldt/drr1=0.1095m，t1=120℃，r2=0.2095m，

3、t2=30℃。分离变量积分得：(Q/L)×(ln0.2095-ln0.1095)=2×3.14×[(0.52×120+0.0004×1202)-(0.52×30+0.0004×302)]Q/L=505.3W/m（2）tm=(120+30)/2=75℃lm=0.52+0.0008×75=0.58W/(m.K)ln(r2/r1)=ln(0.2095/0.1095)=0.6488Q′/L=2p(t1-t2)lm/ln(r2/r1)=2×3.14×(120-30)×0.58/0.6488=505.3W/m2×3.14×(120

4、-t)×0.58/ln(r/0.1095)=505.3W/mt=-138.7lnr-186.8从本题可得出：l作为变量与l看作在一定温度范围内的平均值（即常数）计算的传热速率（导热速率或热损失）大致相等。因此在工程上计算传热速率时一般将l看作常数。4-5水以1.5m/s的流速在长为3m，直径为f27mm×2.5mm的管内从20℃被加热到40℃。试求水与管壁之间的对流传热系数。如果将水的流速提高到2.2m/s，并近似假设水的热力性质不变，水与管壁之间的对流传热系数大约又是多少？解：（1）tm=30℃l=0.6171W/(

5、m.K)，r=995.7kg/m3，cp=4.174kJ/(kg.K)，m=0.8012mPa.sRe=dubr/m=0.022×1.5×995.7/0.0008012=41011>104Pr=cpm/l=4.174×103×0.8012×10-3/0.6171=5.42Nu=0.023Re0.8Pr0.4=0.023×410110.8×5.420.4=221.6a=Nu×l/d=221.6×0.6171/0.022=6217W/(m2.K)（2）a′=(2.2/1.5)0.8a=8446W/(m2.K)4-6在套管换

6、热器中将水从25℃加热至80℃，水在内管中流动，水与管壁间的对流传热系数为2000W/(m2.K)。若改为加热相同流量的大豆油，试求对流传热系数。设两种情况下流体均呈湍流流动，两流体在定性温度下的物性：流体r/kgm-3m/mPa.scp/kJkg-1K-1l/Wm-1K-1水10000.544.170.65豆油8927.22.010.15解：a油=0.027(l1/d)(dur1/m1)0.8(cp1m1/l1)0.33(m1/mw)0.14a水=0.023(l2/d)(dur2/m2)0.8(cp2m2/l2)0.

7、4∵d、u不变，两种情况下a之比为：a油/a水=(0.027/0.023)(l1/l2)(r1m2/m1r2)0.8(cp1m1/l1)0.33(m1/mw)0.14(cp2m2/l2)-0.4=1.174×(15/65)×[892×0.54/(1000×7.2)]0.8×(2.01×7.2/0.15)0.33×1.05×(4.17×0.54)-0.4=1.174×0.231×0.1149×4.517×1.05×0.608=0.08986∴a油=2000×0.08986=179.7W/(m2.K)4-13在果汁预热器中

8、，参加换热的热水进口温度为98℃，出口温度为75℃。果汁的进口温度为5℃，出口温度为65℃。求两种流体顺流和逆流时的平均温度差，并将两者作比较。解：（1）逆流时Dt1=T1-t2=98-65=33℃Dt2=T2-t1=75-5=70℃∴Dtm=(Dt1-Dt2)/[ln(Dt1/Dt2)]=(33-70)/[ln(33/70)]=