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热工基础习题解答

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第二章：传热学

2-1某窑炉炉墙由耐火粘土砖、硅藻土砖与红砖砌成，硅藻土砖与红砖的厚度分别为40mm

和250mm，导热系数分别为0.13和0.39W/m℃，如果不用硅藻土层，但又希望炉墙的散

热维持原状，则红砖必须加厚到多少毫米？

（1）

解得

即红砖的厚度应增加到370mm才能维持原散热热流密度不变。

2-2某厂蒸汽管道为Ø175×5的钢管，外面包了一层95mm厚的石棉保温层，管壁和石棉的

导热系数分别为50、0.1w/m.℃，管道内表面的温度为300℃，保温层外表面温度为50

℃。试求每米管长的散热损失。在计算中能否略去钢管的热阻，为什么？

解：石棉保温层和钢管在每米长度方向上产生的热阻分别为：

2-3试求通过如图3-108所示的复合壁的热流量。假设热流是一维的；已知各材料的导热

系数为：λ=1.2、λ=0.6、λ=0.3、λ=0.8w/m･℃。

ABCD

2-4平壁表面温度tw1=450℃，采用石棉作为保温层的热绝缘材料，导热系数

2

λ=0.094+0.000125t，保温层外表面温度tw2=50℃，若要求热损失不超过340w/m℃，

则保温层的厚度应为多少？

解：平壁的平均温度为：

即保温层的厚度应至少为147mm。

2-5浇注大型混凝土砌块时，由于水泥的水化热使砌块中心温度升高而导致开裂，因此，砌

块不能太大。现欲浇注混凝土墙，水泥释放水化热为100w/m3，混凝土导热系数为

1.5W/m℃，假设两壁温度为20℃，限制墙中心温度不得超过50℃。试问墙厚不得超过

多少米？

解：由于墙的两侧温度相等，所以墙内的温度分布为

2-6一电炉炉膛长×宽×高=250×150×100mm,炉衬为230mm厚的轻质粘土砖（密度为

800kg/m3)。已知内壁平均温度为900℃，炉体外表面温度为80℃。试求此电炉的散热

量。

解：通过该电炉的散热量可以表示为：

将该电炉视为中空长方体，则其核算面积为：

2-7有两根用同样材料制成的等长度水平横管，具有相同的表面温度，在空气中自然散热，

第一根管子的直径是第二根管子直径的10倍，如果这两根管子的（GrPr)值均在103~109

之间，且可用准数方程式Nub=0.53Grb。试求两根管子的对流换0.25热系数比值和热损

失的比值。

解：对于与圆管进行对流换热的情形，空气的

由于横管的表面温度相同，并且空气温度相同，所以均相等，可得

2-8根据隧道窑模型实验，确定了圆柱形料垛对流换热系数的准数方程式为：

Nuf=0.0146Ref0.85。现用空气强制冷却圆柱形料垛，空气温度为20℃，空气流速为

1.28m/s，料垛直径为0.118m。试求圆柱形料垛对空气的对流换热系数。

解：查得空气在20C时的物性参数为：

2-9一条半圆拱式烟道，长10m，烟道内宽800mm，两侧墙高300mm，拱高400mm。今有烟

气以1800Nm3/h的流量通过该烟道，已知烟气平均温度为350℃，烟道内壁面平均温度

为240℃，试求烟气对壁面的对流换热系数及传热量。

解：烟道的截面积和周长分别为：

2-106025.4mm的管子，水的流速为2cm/s。试计算水的出口温度

（已知管长3m，管壁温度恒定为80℃）

解：设水出口处的温度为70C，则水的定性温度为：

查得水的物性参数为：