6.传热.doc

第6章???传 热（选讲） ????例6-1 加热炉的平壁用耐火砖砌成，壁厚0.32m，测得壁的内表面温度为700℃，外表面温度为100℃，耐火砖的导热系数λ=1.05W/m·K，求每小时每平方米壁面所传递的热量。????解：这是一个平面壁稳定热传导的问题????  例 6-2 管路热损失的计算 为了减少热损失，在外径150mm的饱和蒸汽管处覆盖厚度为100mm的保温层，保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t（式中t单位为℃）。已知饱和蒸汽的温度为180℃，并测得保温层中央厚度为50mm处的温度为100℃，试求：（1）单位长度管子的蒸汽冷凝时。（2）保温层外侧的温度。 解：由于钢管的导热热阻较小，则保温层的平均温度为 tm=（180+100）/2=140℃ λm=0.103+0.000198t=0.103+0.000198×140=0.13 W/m·K 单位长度的热损失为 180℃饱和蒸汽的汽化潜热为2019kJ/kg，单位长度的冷凝量为 （2）设保温层外侧的温度为t3=41，则 tm=（180+41）/2= λm=0.103+0.000198×110.5=0.125 W/m·K ℃ 计算结果与假设相等。???? 例6-3 蒸汽管外径48mm，包扎的石棉泥保温层的λ为0.15W/m·K，保温层厚60mm。与蒸汽管子接触的石棉层内层壁温为120℃，与周围空气接触的外壁面温度为30℃。试求每米管长因传导而造成的热损失速率。若保温层加厚到120mm，这时外壁温度随之降至25℃。则热损失情况怎样？ 解： ???? 当保温层加厚到120mm时，求得：Q/l =47.3w/m 从计算结果可看出，对圆管壁而言，在其它条件相同时绝热效果并不与绝热层厚度成正比地变化。 例6-5 蒸汽管外径38mm，壁厚2.5mm（钢的λ为50W/m·K），包有隔热层。第一层是厚40mm的矿渣棉（λ为0.07W/m·K），第二层是20mm厚的石棉泥（λ为0.15W/m·K）。若管内壁温度为140℃，石棉泥外壁温度为30℃。试求每米管长的热损失速率。若将矿渣棉与石棉泥对调，则热损失情况怎样？ 解：已知，r1=16.5mm，r2=19mm，r3=59mm，r4=79mm，  = 38.1W/m矿渣棉与石棉泥对调，厚度不变，则： 计算结果表明，导热系数小的保温材料应包在内层。金属管的热阻可以不计（38.1 W/m）。 例 6-6 管内强制湍流时给热系数的计算 图6-为一列管式换热器示意图，由38根φ25×2.5nm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热到80℃，苯的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气加热。试求管壁对苯的给热系数。当苯的流量增加一倍时，给热系数为多少。 解：苯的定性温度为tm（20+80）/2=50℃，查出50℃时的苯的物性数据： μ=0.45×10-3Pa·s，λ=0.14W/m·K，ρ=860kg/m3，cp=1.80kJ/kg·K 加热管内的流速为 以上条件符合下式公式计算 当苯的流量加倍，定性温度不变，则 ????????例6-7 列管式冷凝器中，用水冷凝有有机物蒸汽，水以0.5m/s的流速在φ25×2mm的钢管中流动，进出管的温度分别为20℃和40℃。试求管壁对水的传热分系数α。????解：据题意水在圆直管中流动，须判断其流动型态，水的定性温度为： t = (20+40)/2 = 30℃30℃的水的各种物性数据：ρ=995.7kg/m3， μ=80.07×10-5Pa·s ，CP=4.174kJ/kg·K ，λ=61.76×10-2w/m·K， 以上条件满足Dittus公式，水被加热，n=0.4，将各项数值代入： =0.023×(61.76×10-2/21×10-3)×130570.8×5.410.4=2607w/m2·℃=2.607kw/m2·℃???? 例6 - 8 用蒸汽经管壁预热空气，空气以10m/s的流速流经φ25×2管内，进口空气为20℃，出口为40℃，试求管壁对空气的传热分系数。???? 解：定性温度为（20+40）/2=30℃，查此时空气的物性数据：ρ=1.165kg/m3 ，μ=19.2×10-6Pa·s ，CP=1.005kJ/kg·K， λ=0.0279w/m·K，d=0.021m ，u=10m/s Re=duρ/μ=12740 Pr=CPμ/λ=0.69满足 Dittus公式，n=0.4 代入数值得：α=50.67w/m2·℃