4传热(习题及解答2007版).doc

PAGE PAGE 75 四 传热 单 层 平 壁 导 热 4.1 红砖平壁墙，厚度为500 mm，一侧温度为200 ℃，另一侧温度为30 ℃，设红砖的平均导热系数可取0.57 （1）单位时间，单位面积导过的热量q为多少W/m2，并换算成工程单位制kCal/ (m2·h) 。 （2）距离高温侧350 mm （3）如红砖导热系数与温度关系可表示为：λ=0.51+5×10 -4t，则q又为多少？ 多 层 平 壁 导 热 4.2 某燃烧炉的炉墙由三种砖依次砌成：第一层为耐火砖，厚b1=0.23 m，λ1=1.05 W/(m·℃)；第二层为绝热砖，λ2 =0.151 W/(m·℃)；第三层为普通砖，b3 =0.24 m，λ3 =0 .93 W/(m·℃)。若已知耐火砖内侧温度为1000 ℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为 （1）绝热砖层的厚度； （2）普通砖外侧温度。 4.3 平壁炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数如下： 序 号 材 料 厚度b（mm） 导热系数λ（W/m·℃） 1（内层） 耐火砖 200 1.07 2 绝热砖 100 0.14 3 钢 板 6 45 若耐火砖层内表面温度t1=1150 ℃，钢板外表面温度t4 =30 ℃，试计算导热的热通量。又实测通过炉壁的热损失为300 W/m2 多 层 圆 筒 导 热 4.4 一外径为100 mm的蒸汽管，外包一层50 mm绝热材料A，λA =0.07 W/(m·℃)，其外再包一层25 mm的绝热材料B，λB =0.087 W/(m·℃)。设A的内侧温度为170 4.5 Φ60×3 mm铝合金管（其导热系数可取为45 W/(m·℃)），外包一层厚30 mm石棉，之外再包一层厚30 mm的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.16 W/(m·℃)和0.04 W/(m （1）已知管内壁温度为-110 ℃，软木外侧温度为10 （2）若将两保温材料位置互换，互换后假设石棉外侧温度仍为10 ℃，则此时每米管长的冷量损失又为多少？ 4.6 试推导出空心球壁导热方程式，由此计算下列问题： 有一钢制球罐，内装液体。球罐内径为2 m，壁厚10 mm，在球罐外表面另有一层厚度为 20 mm的氧化镁保温层（氧化镁的导热系数为0.07 W/(m·℃)）。已知钢罐内壁温度为 传热基本方程有关计算 4.7 一换热器，在Φ25×2.5 mm管外用水蒸汽加热管内的原油。已知管外蒸汽冷凝对流传热系数αｏ=104W/(m2·℃)，管内原油的对流传热系数αi=103W/(m2·℃)，管内污垢热阻Rsi=1.5×10-3 m2·℃/W 4.8 列管换热器中的列管尺寸为Φ38×2.5mm，材质为钢管。管外为蒸汽冷凝，αo=105W/(m2·℃) ，管内空气被加热，αi= 35 W/(m2·℃) 。现采用下述三种方式来提高K值： （1）αo 增加一倍；（2）αi 增加一倍；（3）钢管换成铜管。试通过计算分析那种方式效果最好？并说明为什么？已知钢、铜的导热系数分别为λ钢=45 W/(m·℃)，λ铜=383 W/(m·℃)。 4.9 在一列管换热器中，用初温为30 ℃的原油将重油由180 ℃冷却至120 ℃。已知重油和原油的质量流量分别为Wh=104 kg/h，Wc=1.4×104 kg/h；比热分别为Cph=2.2 kJ/(kg·℃)，Cpc=1.9 kJ/(kg· 4.10 在传热面积为50 m2的换热器中，用温度为20 ℃，流量为33000 kg/h的冷却水冷却进口温度为110 ℃的醋酸，水的平均比热为4200 kJ/(kg·℃)，两流体逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水和醋酸的出口温度分别为45 ℃和40 4.11 一换热器用于热柴油加热原油，柴油和原油的进口温度分别为243 ℃和128 ℃。已知逆流操作时，柴油出口温度为155 ℃，原油出口温度为162 ℃， 4.12 为测定套管式甲苯冷却器的传热系数，测得实验数据如下：传热面积A=2.8 m2，甲苯的流量Wh =2000 kg/h，由80 ℃冷却到40 ℃，甲苯的平均比热Cph =1.84 kJ/(kg·℃)。 冷却水从20℃升高到30℃，两流体呈逆流流动，求所测得的传热系数K为多少？若水的比热 C 4.13 在套管换热器中，用冷水冷凝苯蒸汽，冷水在管内作湍流流动。欲通过实验方法测定苯蒸汽在管外冷凝时的传热系数及水在管内对流传热系数，设苯的冷凝液在蒸汽的饱和温度下排出。试问： （1）需要哪些测定仪器？ （2）需要测定哪些数据？ （3）写出求得α苯、α水的步骤，并注明计算式中各符号的意义及单位。 注：α苯为苯蒸汽冷凝传热膜