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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t为1400℃,外表面温度t为

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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,绝缘砖的导热系数为。两

式中可分别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，由，

得

热通量

3．直径为，钢管用30mm厚的软木包扎,

其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作

为绝热层。现测得钢管外壁面温度为—

110℃，绝热层外表面温度10℃.已知软

木和保温灰的导热系数分别为0.043和

0.07W/(m·℃），试求每米管长的冷量损

失量.

解：每半管长的热损失，可由通过两层

圆筒壁的传热速率方程求出:

负号表示由外界向体系传递的热量，即

为冷量损失。

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,内层平均直径

为，则且。

由导热效率方程知：

两层材料位置互换后：

所以：即：

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

在直径为的列管内流动.已知管内水侧

2

对流传热系数为349OW/（m·℃）,管外

2

油侧对流传热系数为258W/(m·℃).

换热器在使用一段时间后,管壁两侧均

有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026

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m·℃/W，油侧污垢热阻为0.000176m·℃

/W.管壁导热系数λ为45W/(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

（2)产生污垢后热阻增加的百分数为：

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

由热量恒算可得：

当油的出口温度降到80时，由热量恒算：

解得：

由传热速率方程分别可得：

原换热器：

新换热器：

8．重油和原油在单程套管换热器中呈并

流流动，两种油的初温分别为243℃和

128℃;终温分别为167℃和157℃。若维

持两种油的流量和初温不变,而将两流

体改为逆流,试求此时流体的平均温度

差及它们的终温。假设在两种流动情况

下，流体的物性和总传热系数均不变化,

换热器的热损失可以忽略.

解：以上标表示并流的情况.

由传热速率方程和热量衡算:

两式相除:

（1）

而

所以：

解得：

即:

(2）

由（1）式得：

（3)

由（2）、（3)式得:

所以:

9．.在下列各种管壳式换热器中，某种

溶液在管内流动并由20℃加热到50℃。

加热介质在壳方流动,其进、出口温度分

别为100℃和60℃,试求下面各种情况下

的平均温度差。

(1)壳方和管方均为单程的换热器。设两

流体呈逆流流动。(2)壳方和管方分别为

单程和四程的换热器。(3)壳方和管方分

别为二程和四程的换热器。

解：（1）由对数平均温度差知道：

(2）查温度差校正系数图得：

（3）由R、P值查流程温差校正系数图

得：

所以：

11在一管壳式换热器中,用冷水将常压

下纯苯蒸气冷凝成饱