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化工答案第六章传热

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1、1/3厚度处设置热电偶，测得t2=300 C , t3 =50 C oq = 一 t1 -t2o96000 =。吗 t1 -1102 101第六章传热习题热传导6-1.如图所示，某工业炉的炉壁由耐火砖依1.3W/(m -K)、绝热层 2 = 0.18W/(m-K)及普通科加0.93W/(m K) 三层组成。炉膛壁内壁温度 1100C,普通砖层厚12cm,其外表面温度为 50 Co通过炉壁的热损失为 1200W/m2,绝热材料的耐热温度为 900o求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。解：q = ti -2= t2 1t3 = - t3 1t4二1二2二30 931200t3 -50t3 =155 C0.121312001100 -900、1= 0.22m-11200 :018 900 -1552 = 0.11m26-2.如图所示，为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁求内壁温度 3。设炉壁由单层均质材料组成。解：q = - t1 -t2 = - t2 -t3-1-2-t1 -300- 300-502 :1-d-63 3t1 =800 C6-3

2、.某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发，单位面积的蒸发速率为0.048kg/ (m2。s),与液体交界的金属壁的温度为110C。时间久后，液体一侧的壁面上形成一层2mm厚的污垢，污垢导热系数=0.65W/(m K)。设垢层与液面交界处的温度仍为110C,且蒸发速率需维持不变，求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热 r=2000kJ/kg。解：q =0.048 2000=96kW/m2t1 =405.38 C6-4.为减少热损失，在外径150mm的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数在0.103+0.000198t(式中t为C),蒸汽管外壁温度为180C,要求保温层外壁温度不超过50C,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1X10-4kg/(m s)以下，问保温层厚度应为多少？解：查 180c水蒸汽 r =2019.3kJ/kgq =1 10 2019.3 1000=201.93W/m=0.103 0.000198180 +50、| = 0.126W/(m. C )22 二 l t1 -t22二 l t1 -t2,r2ln r1,r1 ;ln r1Inr11

3、nl2 3.14 0.126 180 -5075、.=49.82mm*6-5.如图所示, 于冷、热两表面之间。201.93用定态平壁导热以测定材料的导热系数。将待测材料制成厚8、直径120mm的圆形平板，置热侧表面用电热器维持表面温度t1=200 Co冷侧表面用水夹套冷却，使表面温度维持在t2 =80 C o电加热器的功率为 40.0W。由于安装不当，待测材料的两边各有一层0.1mm的静止气2层入气=0.030W/(m K),使测得的材料热导率入与真实值入不同。不计热损失，求测量的相对误差，即（入解:A t1 - t2Q只2 0.122 200-804A402=0.0339m2 K/WA t1 2Q 二26气6-/一气儿2气6A（t1 一 t2 ）I =25气25气2 0.1 10工*6-6.，气d0.03= -19.67%0.0339通过中空球壁导热的热流量Q可写成Q：t、. A形式。试证：Am = jAA2(式中Ai、A2分别为球壁的内、外表面积。)解:Q出一=一九AdrQdr定态传热Q为恒值Q r2 dr2dt=t2 -11 = t八4 二 r1r2Q 二一,t2 F4 二

4、r；4：r22.,、父103 =1012依据大管和小管 Gr-Pr查表：A=0.135; b=1/3大二A ： (GrPr 1a小=A : (GrP b、d大d小1q大a大d小(GrPr k 11 J1012 下 91q 小口小 d 大(GrPr )、)10 1109 )冷凝给热6-12.饱和温度为100c的水蒸气在长 3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管竖直放置，管外壁的温度维持96C,试求：(1)每小时冷凝的蒸汽量；(2)又若将管子水平放，冷凝的蒸汽量又为多少？解：(1)饱和温度为 100c的水蒸气，r=2258.4kJ/kg,定性温度为 98C,查水：4960kg/m3;后0.290mPa s；在0.682W/(m C )。 =1.13P2gr九 314= 1.132 3 14960 父 9.81 黑 2258400 黑 0.6820.00029 M 3 M(10096 )= 7422.07W/(m2 - K)ReM4： L t 4 7422.07 3 100 -96=543.96 2000 ,为层流。r2258400 0.00029Q = ；L 二d ts -tw )=qmqm二 Ldts-tw7422.07 3 3.14 0.03 100 -96r(2)将管子水平放置，特征尺寸为直径。2258400= 3.71 10 kg/s =13.37kg/h:=0.725p2gm3140.72523 J 4960 m 9.81父 2258400 m 0.6820.00029x0.03x(100 -96 ) /2= 15058.60 W/(m2 K)ReM4： d ：t4 15058.6 0.03 10

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