第二章-传热习题答案.doc

【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8 ,混凝土外壁面温度为29.4 。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。1）所需软木的厚度由 得 解得： 2）松木和软木接触面处的温度 由 解得：解题要点：多层平壁热传导的应用。【2-2】为减少热损失，在外径为150 mm的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率=0.103+0.000 198 T(式中T为),蒸汽管外壁温度为180 ,要求保温层外壁温度不超过50 ,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4 kg/(m·s)以下,问保温层厚度应为多少?(计算时可假定蒸汽在180 下冷凝)。解：保温层平均热导率为： 由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温度，故为一层导热。由 得： （1）式中：将其及其它已知数据代入式（1）得：解得：解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175 ，面包表面的黑度为0.85,表面温度为100 ,表面积为0.064 5 m2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射传递的热量。解：两物体构成封闭空间，且，由下式计算辐射传热量： 负号表示炉壁向面包传递热量。解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。【2-10】在逆流换热器中，用初温为20 的水将1.25 kg/s的液体比热容为1.9 kJ/(kg·K)、密度为850 kg/m3由80 冷却到30 。换热器的列管直径为25 mm×2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m2·K）和1 700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ，求水的流量和换热器的传热面积。解：传热量为 又 即冷水流量为。取管壁的热导率 ，则有传热面积由下式计算： （1） 热流体： 冷流体： 将已知值代入式（1），得：解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。【2-11】在一单程列管换热器中用饱和水蒸气加热食用油。温度为160 的饱和蒸汽在壳程冷凝，冷凝液在饱和温度下排出。食用油在管程流动，并由20 加热到106 。列管换热器尺寸为：列管直径为19 mm×2 mm、管长为4 m，共有25根管子。若换热器的传热量为125 kW，蒸汽冷凝传热系数为7 000 W/（m2·K）,油侧污垢热阻为0.000 5 m2·K/W,管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻可忽略,求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来的1.75倍,求油的出口温度。假设油的物性不变。解：（1）管内油侧的对流传热系数对数平均温差： 水蒸汽： 食用油： 传热面积：总传热系数： 而 解得： （2）油的流速加倍后的出口温度由 得： 即 解得：解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。【2-12】在列管换热器中用冷水冷却油。水在直径为19 mm×2 mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3 490 W/（m2·K）,管外油侧对流传热系数为258 W/(m2·K)。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.000 26 m2·K/W,油侧污垢热阻为0.000 176 m2·K/W。管壁的热导率为45 W/（m·K）。求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。解：以外表面为基准。 （1）基于管外表面的总传热系数产生污垢前的总热阻：（2）产生污垢后热阻增加的百分数%产生污垢后的总热阻：解题要点：传热系数的计算。【2-13】在套管换热器中采用并流的方式用水冷却油。水的进、出口温度分别为15 和40 ，油的进、出口温度分别为150 和100 。现因生产任务要求油的出口温度降至80 ，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，且仍为并流，换热器除管长外，其他尺寸不变，若原换热器的管长为1 m，求现在需要的管长。设换热器的热损失可忽略。解：热量衡算（忽略热损失）：情况改变前： （1）情况改变后： （2）（2）/（1），得： 解得：情况改变前： 热油： 冷水： 情况改变后： 热油： 冷水： 情况改变前： （3）情况改变后： （4）（4）/（3），得： 解得：解题要点：能量平衡方程与传热速率方程的综合应用。矮化砧嫁接的苹果树树冠体积小于乔化砧嫁接的苹果树树冠体积，矮化砧苹果树单株产量低于乔化砧苹果树，所以，栽植矮化苹果树必须根据不同的矮化砧木和不同类型的短枝型品种适当加大栽培密度