化工原理第二版答案

第四章 习题

2． 燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为?1?0.9?0.0007t,绝缘砖的导

t。两式中t可分别热系数为?2?0.3?0.0003取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为t2，由

t1?t2t2?t3?b1b2，得

t1?t22?t2?100230?10?3/(0.3?0.0003?t2?t3)2?t2?949C?1?21400?t2460?10?3/(0.9?0.0007?热通量

q?t1?t2?1400?949?0.40/0.97?0.0007???2???1689W/m2

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?

解：设外层的平均直径为dm2，内层平均直径为dm1，则dm2?2dm1且??2?。 由导热效率方程知：

21Q=tbb??1Sm1?2Sm2t??dm1L??5b bb??4?1?1?dm1L?2?1????2dm1L?t两层材料位置互换后：

Q?'tbb?2?1?dm1L?1?2dm1Lt??dm1L?b

?Q'q'5'???1.25q所以：Qq4即：

?1.25q

两层保温材料互换位置后，单位管长的

热损失增加。

说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。

6. 在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为?19mm?2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为

2

349OW/(m·℃ ),管外油侧对流传热系数

2

为258 W/(m·℃ )。换热器在使用一段时间后,管壁两侧均有污垢形成,水侧污

2

垢热阻为0.00026 m·℃ / W,油侧污垢热

2

阻为0.000176 m·℃ / W。管壁导热系数λ为45 W/(m·℃)。试求:(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：（1）总传热系数k0

k0?1bd0d0d0?Rs0??Rsi??0?dmdi?idi1

1?10.002?191919?0.000176??0.00026??25845?17153490?15?208W/?m2?C?

（2）产生污垢后热阻增加的百分数为：

0.000176?0.00028?19151?19???0.000176?0.00028??208?15??100?11.8.

7：在并流换热器中,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,若原换热器的管长为1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：平均温度差为

(150?15)?(100?40)tm??92.5C. 135ln60由热量恒算可得：

WnCphWccpct2?t140?15???0.5. T1?T2150?100当油的出口温度降到80算：

't解得：2?50C.

C时，由热量恒

Q?Wncpn(150?80)?Wccpc(t2'?15).

tm'?(150?15)?(80?50)??0C. 135ln30

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t89f.html