化工原理杨祖荣17章习题答案.docx

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目 录

第一章 流体流动与输送机械 （2）

第二章 非均相物系分离 （32）

第三章 传热 （42）

第四章 蒸发 （69）

第五章 气体吸收 （73）

第六章 蒸馏 （95）

第七章 固体干燥 （119）

第三章 传热

1、某加热器外面包了一层厚为300mm的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m?℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？

Q t ?t t ?t

解： ? 1

2? 2 3

A b b

1 2

?

1

t ?t b

?

2

75?30 0.25

?t ?

1

2 3? 1?t

?b 2

?

2 1

? ? ?75?300oC0.05 0.16

? 0.16

2

2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；

耐火砖 b

=230mm， ?=1.05W/(m·℃)

1 1

绝热砖 b

=230mm， ?=0.151W/(m·℃)

2 2

建筑砖 b

=240mm， ?=0.93W/(m·℃)

3 3

已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：

绝热层需几块绝热砖；

普通砖外侧温度为多少？解：（1）b2=?

Q?t1?t2

Ab

A

1

?t2?t3

b

2

? ?

1 2

1000?940?940?138?273.9

0.23 b

2

1.05 0.151

?b ?0.442m

2

230mmb2=442mm230×2mm

则：绝热层需两块绝热砖。

校核t2=?

940?t

0.46

2?273.9

0.151

?t2?105.6oC?138oC

（2）t4=?

Q?t3?t4

Ab

A

3

?

3

?273.9?

105.6?t

4

0.24

0.93

?t ?34.9oC

4

3、Φ50×5㎜的不锈钢管，导热系数λ

＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度为30mm导热系数λ

＝0.2W/

1 ２

（ｍ·Ｋ）的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623Ｋ，保温层外表面温度为373Ｋ，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。

解：已知钢管的内半径r

1

钢管的外半径r

2

?50?2?5?20mm

2

?50?25mm2

保温层的外半径r

3

?25?30?55mm

根据式（3-12a），每米管长的热损失

2?L(t

Q??1

t)

3

习题3-3附图

1 r

ln 2

? r

1 1

1 r

?ln3

?

? r

2 2

? 2??1?(623?373)?

1570

?397W

1ln25?

1ln55 0.014?3.94

16 20 0.2 25

t由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度。

t

2

Q 1 r 397 1 25

t ?t? ? ln2?623? ? ln ?622K

2 1 2?l ? r

1 1

2??1 16 20

4、Φ60×3㎜的铝合金管（导热系数近似按钢管选取），外面依次包有一层30mm的石棉和30mm的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16Ｗ／（ｍ·Ｋ）和0.04Ｗ／（ｍ·Ｋ）（管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结）。

已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长上损失的冷量；

计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数；

若将两层保温材料互换（各层厚度仍为30mm），钢管内壁面温度仍为-110℃，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为10℃。求此时每米管长损失的冷量。

提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。

解：(1) t1??110℃ t4?10℃

r?0.027m

1

r ?0.030m r

2 3

?0.060m r

4

?0.090m

??45W/(m?K) ?

1 2

?0.16W/(m?K) ?

3

?0.04W/(m?K)

每米管长损失的冷量：

4

2??t ?t? 2???110?10?

q? 1 r

1 4 ?

1 r 1 r 1 30 1 60 1 90

??52.1W/m

?ln 2

?

r

1 1

? ln 3

?r

?

2 2

? ln 4

?r

?

3 3

ln ?

45 27

ln ?

0.