第4章传热过程题解案例.ppt

4-17 某炉壁由下列三种材料组成：耐火砖λ1=1.4[W.m-1℃-1],δ1=240[mm]，保温砖λ2=0.15[W.m-1℃-1],δ2=120[mm]，建筑砖λ3=0.8[W.m-1℃-1],δ3=240[mm]，若其内部温度t1=900[℃]，外壁温度t4=80[℃]，求单位面积的热损失及保温砖和建筑砖之间缝隙处的温度。 4-18 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，其导热系数为内层的二分之一。若将两层材料位置互换，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？（设改变前后管道内外壁温度不变） 4-19 某单程管壳式蒸汽冷凝器内管为100根Ф25×2.5[mm]钢管，管长2[m]。冷却水在管内的流速为1[m.s-1]，冷却水的进口温度为20[℃]，出口温度为50[℃]，求管壁对水的膜系数。（水在定性温度下的物性数据为ρ=997[kg.m-3]，CP=4.174[kJ.kg-1K-1]，λ=0.6257[W.m-1K-1]，μ=0.7225[mPas]） 4-20 如果将上述冷凝器改为双管程，而水流量不变，管壁对水的膜系数为多少？（假设忽略水的物性随水出口温度的改变） 4-21 列管式换热器，由50根Φ25×2.5[mm]钢管组成，管长为2[m]。 CO2在管程流动，αi=50[W.m-2K-1]，冷却水在壳程流动，αo=2500[W.m-2K-1]。管内外均为强制湍流。管壁导热系数λ取45[W.m-1K-1]，污垢热阻RO=0.58×10-3[m2K.W-1]，Ri=0.5×10-3 [m2K.W-1]。求： (1) Ko，Ki； (2) CO2流速增大一倍，Ko增加多少？ (3) αi增大一倍，Ko增加多少？ (4) αo增大一倍，Ko增加多少？ 4-22 一套管换热器，用196[kPa]水蒸汽加热某料液，料液在Ф54×2[mm]的管道中流动，蒸汽在管外冷凝，已知料液进口温度为30[℃]，出口温度为60[℃]，流量为4000[kg.hr-1]，已知料液对管壁的传热系数为500[W.m-2℃-1]，蒸汽对管壁的传热系数为10000[W.m-2℃-1]，管内壁的污垢热阻为0.0004[m2K.W-1]，忽略管壁及管外污垢的热阻，则： （1）换热面积多大？ （2）管壁平均温度为多少℃ （3）若蒸汽改为150[kPa]，料液出口温度为多少℃ 已知：196[kPa]时水蒸汽饱和温度为120[℃]，150[kPa]时水蒸汽饱和温度为109[℃]，料液的定压比热容Cp=1.9[kJ.kg-1K-1]，水蒸汽汽化潜热2200[kJ.kg-1]，改变条件后认为液体物性不变，传热系数不变。 4-23 某生产过程中需用冷却水将油从105[℃]冷却至70[℃]，已知油的流量为6000[kg.hr-1]，水的初温为22[℃]，流量为2000[kg.hr-1]。现有一传热面积为10[m2]的套管换热器，问在下列两种流动形式下，换热器能否满足要求。 （1）两流体呈逆流流动； （2）两流体呈并流流动。 （3）要完成此生产任务，冷却水进口的最高允许温度是多少？ 设换热器的总传热系数在两种情况相同，均为300[W.m-2K-1]；油和水的平均比热容分别为1.9[kJ.kg-1K-1]和4.17[kJ.kg-1K-1]，热损失可以忽略。 4-24 80℃热水在管道流动中自然冷却，环境温度为15[℃]，若距管道入口100米处的温度为40[℃]，距管道入口50米处的温度为多少？ 4-25 一双管程列管换热器中，壳侧饱和水蒸汽加热管内空气，110[℃]的饱和水蒸汽冷凝成同温度的水，将空气由20[℃]加热至80[℃]。则换热器第一管程出口温度为多少？ 4-26 容积为2.5升的保温瓶内装满95[℃]热水，镀银壁的黑度ε=0.02，环境温度25[℃]，保温瓶外表面积为0.1[m2]，并假设瓶盖绝热。求经过多长时间水温降到80[℃]。水的密度以1000[kg.m-3]计，比热容为4200[J.kg-1K-1] 提示: 4-27 车间内有一高和宽各为0.5[m]的炉门（黑度ε=0.8），其表面温度为400[℃]，室内温度为20[℃]。试求：（1）由于炉门辐射而引起的散热速率；（2）若在炉门前20[mm]出放置一块和炉门尺寸相同而黑度为0.1的铝板作为热屏，则散热速率可降低多少？ * 4--1（多选题） 传热的基本方式有 （1） 热传导 （2）热辐射 （3）热交换 （4） 对流传热 4--2（多选题） 关于导热系数，以下说法中正确的是 （1） 一般说来，金属的导热系数大于非金属 （2） 纯铜的导热系数数十倍于不锈钢 （3） 金属的导热系数随温度的升高而下降 （4） 气体的导热系数与温度无关 ?4-