内蒙古科技大学《化工原理》习题及解答04传热
21页1、第四章习题解答1)用平板法测定材料的导热系数,其主要部件为被测材料构成的平板,其一侧用电热器加热,另一侧用冷水将热量移走,同时板的两侧用热电偶测量其表面温度。设平板的导热面积为0.03m2,厚度为0.01m。测量数据如下:电热器材料的表面温度 安培数 A伏特数 V高温面低温面2.82.314011530020010050试求:该材料的平均导热系数。如该材料导热系数与温度的关系为线性:,则0和a值为多少? 2)通过三层平壁热传导中,若测得各面的温度t1、t2、t3和t4分别为500、400、200和100,试求合平壁层热阻之比,假定各层壁面间接触良好。3)某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成,它们的导热系数分别为1.2W/(m),0.16 W/(m)和0。92 W/(m),耐火砖和绝热转厚度都是0.5m,普通砖厚度为0.25m。已知炉内壁温为1000,外壁温度为55,设各层砖间接触良好,求每平方米炉壁散热速率。4)在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为0.08 W/(m),已知蒸汽管外壁150,要求绝热层外壁温度在50以下,且每米管长的热损失不应超过150W/
2、m,试求绝热层厚度。5)382.5mm的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失,在管外保温。 50第一层是mm厚的氧化锌粉,其平均导热系数为0.07 W/(m);第二层是10mm厚的石棉层,其平均导热系数为0.15 W/(m)。若管内壁温度为180,石棉层外表面温度为35,试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度?解:r0 = 16.5mm = 0.0165m ,r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1d1 = 0.0190.05 = 0.069 mr3 = r2d2 = 0.0690.01 = 0.079 ml0 = 45 W/(m)W/m 即 t2 = 41.8 6)通过空心球壁导热的热流量Q的计算式为:,其中,A1、A2分别为球壁的内、外表面积,试推导此式。7)有一外径为150mm的钢管,为减少热损失,今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料的导热系数之比1,两层绝热层厚度相等皆为30mm。试问应把哪一种材料包在里层时,管壁热损失小。设两种情况下两绝热层的总温差不变。8)试用因次分析法推导壁面和流体间强制对流给热系数的准数关联式。已知为下列变量的函数:。式中、CP、分别为流体
3、的导热系数、等压热容、密度、粘度,u为流体流速,l为传热设备定型尺寸。9)水流过603.5mm的钢管,由20被加热至60。已知,水流速为1.8m/s,试求水对管内壁的给热系数。10)空气流过362mm的蛇管,流速为15m/s,从120降至20,空气压强4105Pa(绝压)。已知蛇管的曲率半径为400mm,试求空气对管壁的给热系数。空气的密度可按理想气体计算,其余物性可按常压处理。11)苯流过一套管换热器的环隙,自20升至80,该换热器的内管规格为192.5mm,外管规格为383mm。苯的流量为1800kg/h。试求苯对内管壁的给热系数。12)冷冻盐水(25%的氯化钙溶液)从252.5mm、长度为3m的管内流过,流速为0.3m/s,温度自-5升至15。假设管壁平均温度为20,试计算管壁与流体之间的平均对流给热系数。已知定性温度下冷冻盐水的物性数据如下:密度为1230kg/m3,粘度为410-3Pas,导热系数为0.57 W/(m),比热为2.85kJ/(kg)。壁温下的粘度为2.510-3Pas。解:d = 0.0250.00252 = 0.02 m 50 u = 0.3m/s 2000
4、 层流100= 354.7 W/(m2)13)室内分别水平放置两根长度相同,表面温度相同的蒸汽管,由于自然对流两管都向周围散失热量,已知小管的,大管直径为小管的8倍,试求两管散失热量的比值为多少?解:小管GrPr = 108 b = 1/3 又因 Grd03,故大管GrPr 108则 14)某烘房用水蒸汽通过管内对外散热以烘干湿纱布。已知水蒸汽绝压为476.24kPa,设管外壁温度等于蒸汽温度现室温及湿纱布温度均为20,试作如下计算:使用一根2m长、外径50mm水煤气管,管子竖直放于水平放置单位时间散热量为多少?若管子水平放置,试对比直径25mm和50mm水煤气管的单位时间单位面积散热之比。(管外只考虑自然对流给热)。15)油罐中装有水平蒸汽管以加热管内重油,重油温度为20,蒸汽管外壁温为120,在定性温度下重油物性数据如下:密度为900kg/m3,比热1.88103J/(kg),导热系数为0.175W/(m),运动粘度为210-6m2/s,体积膨胀系数为310-4 l/,管外径为68mm,试计算蒸汽对重油的传热速度W/m2。16)有一双程列管换热器,煤油走壳程,其温度由230降至12
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