上傳人：鼠***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：沃**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：上海

IP屬地：上海 上傳時(shí)間：2022-02-15 格式：DOCX 頁數(shù)：25 大?。?.12MB 積分：20 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、第四章 傳 熱熱傳導(dǎo)【4-1】有一加熱器，為了減少熱損失，在加熱器的平壁外表面，包一層熱導(dǎo)率為0.16W/(m·)、厚度為300mm的絕熱材料。已測(cè)得絕熱層外表面溫度為30，另測(cè)得距加熱器平壁外表面250mm處的溫度為75，如習(xí)題4-1附圖所示。試求加熱器平壁外表面溫度。解 計(jì)算加熱器平壁外表面溫度，習(xí)題4-1附圖 【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm厚的軟木做成的。軟木的熱導(dǎo)率=0.043 W/(m·)。若外表面溫度為28，內(nèi)表面溫度為3，試計(jì)算單位表面積的冷量損失。解 已知，則單位表面積的冷量損失為【4-3】用平板法測(cè)定材料的熱導(dǎo)率，平板狀材料的一側(cè)用電熱器加熱，

2、另一側(cè)用冷水冷卻，同時(shí)在板的兩側(cè)均用熱電偶測(cè)量其表面溫度。若所測(cè)固體的表面積為0.02m2，材料的厚度為0.02m?，F(xiàn)測(cè)得電流表的讀數(shù)為2.8A，伏特計(jì)的讀數(shù)為140V，兩側(cè)溫度分別為280和100，試計(jì)算該材料的熱導(dǎo)率。解 根據(jù)已知做圖熱傳導(dǎo)的熱量 習(xí)題4-3附圖 【4-4】燃燒爐的平壁由下列三層材料構(gòu)成：耐火磚層，熱導(dǎo)率=1.05W/(m·)，厚度；絕熱磚層，熱導(dǎo)率=0.151W/(m·)；普通磚層，熱導(dǎo)率=0.93W/(m·)。耐火磚層內(nèi)側(cè)壁面溫度為1000，絕熱磚的耐熱溫度為940，普通磚的耐熱溫度為130。(1) 根據(jù)磚的耐熱溫度確定磚與磚接觸面的溫度，

3、然后計(jì)算絕熱磚層厚度。若每塊絕熱磚厚度為230mm，試確定絕熱磚層的厚度。(2) 若普通磚層厚度為240mm，試計(jì)算普通磚層外表面溫度。解 (1)確定絕熱層的厚度溫度分布如習(xí)題4-4附圖所示。通過耐火磚層的熱傳導(dǎo)計(jì)算熱流密度q。 習(xí)題4-4附圖絕熱磚層厚度的計(jì)算每塊絕熱磚的厚度為，取兩塊絕熱磚的厚度為。(2) 計(jì)算普通磚層的外側(cè)壁溫先核算絕熱磚層與普通磚層接觸面處的溫度小于130，符合要求。通過普通磚層的熱傳導(dǎo)，計(jì)算普通磚層的外側(cè)壁溫?！?-5】有直徑為的黃銅冷卻管，假如管內(nèi)生成厚度為1mm的水垢，水垢的熱導(dǎo)率=1.163W/(m·)。試計(jì)算水垢的熱阻是黃銅管熱阻的多少倍黃銅的熱導(dǎo)率

4、=110W/(m·)。解 因，因算術(shù)平均半徑計(jì)算導(dǎo)熱面積。管長(zhǎng)用L表示。黃銅管的熱阻為水垢的熱阻為習(xí)題4-5附圖倍【4-6】某工廠用的無縫鋼管輸送水蒸氣。為了減少沿途的熱損失，在管外包兩層絕熱材料，第一層為厚30mm的礦渣棉，其熱導(dǎo)率為；第二層為厚30mm的石棉灰，其熱導(dǎo)率為。管內(nèi)壁溫度為300，保溫層外表面溫度為40。管路長(zhǎng)50m。試求該管路的散熱量。解 【4-7】水蒸氣管路外徑為108mm，其表面包一層超細(xì)玻璃棉氈保溫，其熱導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系為。水蒸氣管路外表面溫度為150，希望保溫層外表面溫度不超過50，且每米管路的熱量損失不超過。試確定所需保溫層厚度。解 保溫層厚度以b表示

5、已知解得保溫層厚度為保溫層厚度應(yīng)不小于13.3mm對(duì)流傳熱【4-8】冷卻水在，長(zhǎng)為2m的鋼管中以的流速通過。水溫由15升至25。求管壁對(duì)水的對(duì)流傳熱系數(shù)。解 水的平均溫度 查得20時(shí)水的密度，黏度，熱導(dǎo)率=59.9×10-2 W/(m·)，普朗特?cái)?shù)。雷諾數(shù) 湍流對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算，水被加熱，Pr的指數(shù) =4367 W/(m2·)【4-9】空氣以的流速通過的鋼管，管長(zhǎng)?？諝馊肟跍囟葹?2，出口溫度為68。(1)試計(jì)算空氣與管壁間的對(duì)流傳熱系數(shù)。(2)如空氣流速增加一倍，其他條件均不變，對(duì)流傳熱系數(shù)又為多少？(3)若空氣從管壁得到的熱量為，鋼管內(nèi)壁的平均溫度為多少。解

6、 已知(1)對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算空氣的平均溫度 查得空氣在時(shí)的物性數(shù)據(jù)，空氣被加熱，Pr的指數(shù)雷諾數(shù) 湍流對(duì)流傳熱系數(shù) (2)空氣流速增加一倍，對(duì)流傳熱系數(shù)為(3)若空氣從管壁得到的熱量為，計(jì)算鋼管內(nèi)壁平均溫度用式計(jì)算鋼管內(nèi)壁的平均溫度。已知空氣進(jìn)出口平均溫度 在第(1)項(xiàng)中已計(jì)算出對(duì)流傳熱系數(shù) 鋼管內(nèi)表面積為 鋼管內(nèi)壁平均溫度 【4-10】溫度為10、壓力為101.3kPa的空氣，以的流速在列管式換熱器管間沿管長(zhǎng)方向流動(dòng)，空氣出口溫度為30。列管式換熱器的外殼內(nèi)徑為190mm，其中裝有37根的鋼管，鋼管長(zhǎng)度為2m。試求鋼管外表面對(duì)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。解 已知空氣壓力，溫度，空氣的平均溫度 查得空

7、氣在20的物性數(shù)據(jù)為：密度，比熱容，熱導(dǎo)率，黏度，普朗特?cái)?shù)，空氣被加熱，Pr的指數(shù)空氣流動(dòng)的截面積 濕潤(rùn)周邊 當(dāng)量直徑 已知空氣的流速 雷諾數(shù) 湍流對(duì)流傳熱系數(shù) 【4-11】有一套管式換熱器，內(nèi)管為，外管為的鋼管，內(nèi)管的傳熱管長(zhǎng)為2m。質(zhì)量流量為的甲苯在環(huán)隙中流動(dòng)，進(jìn)口溫度為72，出口溫度為38。試求甲苯對(duì)內(nèi)管外表面的對(duì)流傳熱系數(shù)。解甲苯的溫度 ，平均溫度甲苯在55的物性數(shù)據(jù)有：密度，比熱容，熱導(dǎo)率=0.128W/(m·)，黏度甲苯的質(zhì)量流量 體積流量 甲苯在環(huán)隙中的流速計(jì)算套管的內(nèi)管外徑，外管內(nèi)徑，流速 甲苯對(duì)內(nèi)管外表面的對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算套管環(huán)隙的當(dāng)量直徑湍流甲苯被冷卻 【4-12

8、】 甲苯在一蛇管冷卻器中由70冷卻到30，蛇管由的鋼管3根并聯(lián)而成，蛇管的圈徑為0.6m。若甲苯的體積流量為，試求甲苯對(duì)鋼管內(nèi)表面的對(duì)流傳熱系數(shù)。 解 甲苯的溫度平均溫度 甲苯在50時(shí)的物性數(shù)據(jù)為：密度，黏度，熱導(dǎo)率，比熱容甲苯在3根并聯(lián)蛇管中的流速計(jì)算體積流量 ，蛇管內(nèi)徑，流速 雷諾數(shù) 湍流普朗特?cái)?shù) 彎管效應(yīng)校正系數(shù) 對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算甲苯被冷卻 W/(m2·)【4-13】質(zhì)量流量為1650kg/h的硝酸，在管徑為、長(zhǎng)為3m的水平管中流過。管外為300kPa（絕對(duì)壓力）的飽和水蒸氣冷凝，使硝酸得到的熱量。試求水蒸氣在水平管外冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)。解 在計(jì)算水蒸氣在水平管外冷凝的對(duì)流傳

9、熱系數(shù)時(shí)，需要知道管外表面溫度。如何假設(shè)?水蒸氣冷凝的值一般為按題意，飽和水蒸氣冷凝傳給硝酸的熱量為取，估算壁溫度300kPa（絕對(duì)壓力）時(shí)，水蒸氣的飽和溫度。用式估算壁溫度先假設(shè)定性溫度為膜溫 冷凝水膜的物性參數(shù) 時(shí)水的比汽化熱水蒸氣在水平管外冷凝的值計(jì)算用式計(jì)算Q值此Q值大于硝酸吸收的熱量，說明假設(shè)的偏小。重新用估算。假設(shè)膜溫 與前面計(jì)算的膜溫基本一樣，故冷凝水膜的物性數(shù)據(jù)也一樣，只是計(jì)算式中的不同。值計(jì)算 用驗(yàn)算壁溫與前面假設(shè)的相同?！?-14】水在大容器內(nèi)沸騰，如果絕對(duì)壓力保持在，加熱面溫度保持130，試計(jì)算加熱面上的熱流密度。解 水沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算加熱面上的熱流密度兩流體間傳熱

10、過程的計(jì)算【4-15】載熱體的流量為，試計(jì)算下列各過程中載熱體放出或吸收的熱量。(1) 100的飽和水蒸氣冷凝成100的水；(2)苯胺由383K降溫至283K；(3)比熱容為的水溶液從290K加熱到370K； (4)常壓下20的空氣加熱到；(5)絕對(duì)壓力為250kPa的飽和水蒸氣，冷凝冷卻成40的水。解 (1) 水蒸氣冷凝 比汽化熱放熱量 (2) 苯胺平均溫度 比熱容 放熱量 (3) 水溶液 比熱容吸熱量 (4) 空氣加熱平均溫度比熱容 吸熱量 (5) 飽和水蒸氣，飽和溫度，比汽化熱，冷凝水從降至，平均溫度 比熱容 放熱量 【4-16】用冷卻水使流量為的硝基苯從355K冷卻到300K，冷卻水由

11、15升到35，試求冷卻水用量。若將冷卻水的流量增加到，試求冷卻水的出口溫度。解 硝基苯流量，平均溫度比熱容硝基苯的放熱量 (1) 冷卻水用量計(jì)算 平均溫度比熱容，密度(2) 用水量時(shí)，求？用水量增大，水出口溫度應(yīng)降低。先假設(shè)水的比熱容及密度不變。從上面的計(jì)算式可知成反比，故假設(shè)水的平均溫度 查得水的比熱容，密度計(jì)算 與假設(shè)相符?！?-17】在一換熱器中，用水使苯從80冷卻到50，水從15升到35。試分別計(jì) 算并流操作及逆流操作時(shí)的平均溫度差。解 (1)并流操作苯 水 (2) 逆流操作苯 水 【4-18】在1殼程2管程列管式換熱器中用水冷卻油，冷卻水走管內(nèi)，進(jìn)口溫度為，出口溫度為50。油進(jìn)口溫度

12、為120，出口溫度為60。試計(jì)算兩種流體的傳熱平均溫度差。解屬于折流查得溫差校正系數(shù) 【4-19】用絕對(duì)壓力為300kPa的飽和水蒸氣將體積流量為的苯胺從80加熱到100。苯胺在平均溫度下的密度為，比熱容為。試計(jì)算：(1)水蒸氣用量；(2)當(dāng)總傳熱系數(shù)為時(shí)所需傳熱面積。解 (1)水的比汽化熱，苯胺體積流量，苯胺吸收的熱量為 水蒸氣用量 (2) 計(jì)算傳熱面積A 已知，水蒸氣的。水蒸氣 133.3 133.3 苯胺 【4-20】有一套管式換熱器，內(nèi)管為的鋼管，內(nèi)管中有質(zhì)量流量為的熱水，從90冷卻到60。環(huán)隙中冷卻水從20升到50。總傳熱系數(shù)。試求：(1)冷卻水用量；(2)并流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及所

13、需傳熱面積；(3)逆流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及所需傳熱面積。解 (1)冷卻水用量計(jì)算熱水平均溫度 冷水平均溫度 熱量衡算(2) 并流熱水 冷水 傳熱面積 (3) 逆流熱水 傳熱面積 【4-21】有1殼程2管程列管式換熱器，用293K的冷水30t/h使流量為20t/h的乙二醇從353K冷卻到313K，設(shè)總傳熱系數(shù)為，試計(jì)算所需傳熱面積。解乙二醇的平均溫度，比熱容習(xí)題4-21附圖乙二醇放出熱量 從水的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)表上可知，水在范圍內(nèi)，比熱容。假設(shè)，計(jì)算冷水出口溫度。冷水的平均溫度 接近30，所假設(shè)的可以。逆流平均溫度差計(jì)算折流的平均溫度差計(jì)算傳熱面積 【4-22】有一外徑為l00mm的水蒸氣管，水蒸氣

14、溫度為160。為了減少熱量損失，在管外包覆厚度各為25mm的A、B兩層絕熱材料保溫層，A與B的熱導(dǎo)率分別為與。試計(jì)算哪一種材料放在內(nèi)層好。周圍空氣溫度為20，保溫層外表面對(duì)周圍空氣的對(duì)流（包括熱輻射）傳熱系數(shù)。保溫層內(nèi)表面溫度在兩種情況下都等于水蒸氣溫度。解(1) A在內(nèi)層，B在外層。以保溫層外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)為習(xí)題4-22附圖熱量損失 單位長(zhǎng)度的熱損失為 (2) B在內(nèi)層，A在外層，總傳熱系數(shù)為計(jì)算結(jié)果表明，熱導(dǎo)率小的絕熱材料放在內(nèi)層，熱損失小?！?-23】測(cè)定套管式換熱器的總傳熱系數(shù)。數(shù)據(jù)如下：甲苯在內(nèi)管中流動(dòng)，質(zhì)量流量為5000kg/h，進(jìn)口溫度為80，出口溫度為50。水在環(huán)隙流

15、動(dòng)，進(jìn)口溫度為15，出口溫度為30。水與甲苯逆流流動(dòng)，傳熱面積為。問所測(cè)得的總傳熱系數(shù)為多大？解 甲苯，, 熱負(fù)荷 【4-24】在一套管換熱器中，內(nèi)管中流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，內(nèi)管外側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。已知兩種流體均在湍流條件下進(jìn)行換熱。試回答下列兩個(gè)問題：(1)假設(shè)內(nèi)管中流體流速增加一倍；(2)假設(shè)內(nèi)管外側(cè)流體流速增加兩倍。其他條件不變，試問總傳熱系數(shù)增加多少？以百分?jǐn)?shù)表示。管壁熱阻及污垢熱阻可不計(jì)。解 已知(1) 內(nèi)管中流體流速增加一倍， 增加37%(2) 增加27. 6%增大小者，對(duì)增大K有利?！?-25】有一套管式換熱器，內(nèi)管為，外管為。內(nèi)管中有流量為的苯被加熱，進(jìn)口溫度為50，出口溫度

16、為80。套管的環(huán)隙中有絕對(duì)壓力為200kPa的飽和水蒸氣冷凝放熱，冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)為。已知內(nèi)管的內(nèi)表面污垢熱阻為，管壁熱阻及管外側(cè)污垢熱阻均不計(jì)。試計(jì)算：(1)加熱水蒸氣用量；(2)管壁對(duì)苯的對(duì)流傳熱系數(shù)；(3)完成上述處理量所需套管的有效長(zhǎng)度；(4)由于某種原因，加熱水蒸氣的絕對(duì)壓力降至140kPa。這時(shí)，苯出口溫度有何變化？應(yīng)為多少度（設(shè)苯的對(duì)流傳熱系數(shù)值不變，平均溫度差可用算術(shù)平均值計(jì)算）。解 苯平均溫度，熱負(fù)荷 (1) 水蒸氣用量(2) 苯的對(duì)流傳熱系數(shù)湍流苯被加熱 (3)管長(zhǎng) 以管內(nèi)表面積A1為基準(zhǔn)(4) 水蒸氣絕對(duì)壓力時(shí)，苯的出口溫度。時(shí)，【4-26】在一套管換熱器中，用絕對(duì)壓力

17、為200kPa的飽和水蒸氣使流量為的氯化苯從30加熱到70，氯化苯在內(nèi)管中流動(dòng)。因某種原因，氯化苯的流量減小到，但進(jìn)、出口溫度欲保持不變。為此，想把水蒸氣壓力降低一些，試問水蒸氣的絕對(duì)壓力應(yīng)降到多少（兩種情況下，管內(nèi)氯化苯均為湍流流動(dòng)，并且其對(duì)流傳熱系數(shù)比水蒸氣冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)小很多。因此，水蒸氣冷凝的熱阻及管壁熱阻均可忽略不計(jì)）？解 水蒸氣絕對(duì)壓力氯化苯的流量 熱負(fù)荷成正比，氯化苯的對(duì)流傳熱系數(shù)的關(guān)系為氯化苯的流量減小到，總傳熱系數(shù) 水蒸氣溫度 壓力 【4-27】欲將體積流量為（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的常壓空氣，用絕對(duì)壓力為200kPa的飽和水蒸氣加熱，空氣從10加熱到90。現(xiàn)有一列管式換熱器，其規(guī)格

18、如下：鋼管直徑，管長(zhǎng)1.6m，管數(shù)271根。如用此換熱器，使空氣在管內(nèi)流動(dòng)，水蒸氣在管外冷凝，試驗(yàn)算此換熱器面積是否夠用？水蒸氣冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)可取為。解 空氣的平均溫度空氣的物性參數(shù) ， 空氣流量 熱負(fù)荷 水蒸氣 平均溫度差 空氣流速 湍流已有換熱器的傳熱面積為 夠用【4-28】有一鋼制套管式換熱器，質(zhì)量流量為的苯在內(nèi)管中，從80冷卻到50。冷卻水在環(huán)隙中從15升到35。已知苯對(duì)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)為，管壁對(duì)水的對(duì)流傳熱系數(shù)為。計(jì)算總傳熱系數(shù)時(shí)，忽略管壁熱阻，按平壁計(jì)算。試回答下列問題：(1)計(jì)算冷卻水消耗量；(2)計(jì)算并流流動(dòng)時(shí)所需傳熱面積；(3)如改變?yōu)槟媪髁鲃?dòng)，其他條件相同，所需傳熱

19、面積將有何變化？解 總傳熱系數(shù)K的計(jì)算已知苯 熱負(fù)荷 (1) 冷卻水消耗量(2) 并流的傳熱面積A(3) 逆流時(shí)的傳熱面積A逆流與并流比較，由于逆流的溫度差較大，所以傳熱面積小了一些?！?-29】 在一傳熱面積為20m2的列管式換熱器中，殼程用110的飽和水蒸汽冷凝以加熱管程中的某溶液。溶液的處理量為2.5´104kg/h，比熱容為4kJ/(kg×K)。換熱器初始使用時(shí)可將溶液由20加熱至80。（1）該換熱器使用一段時(shí)間后，由于溶液結(jié)垢，其出口溫度只能達(dá)到75，試求污垢熱阻值；（2）若要使溶液出口溫度仍維持在80，在不變動(dòng)設(shè)備的條件下可采取何種措施？做定量計(jì)算。解：原工況條

20、件下的對(duì)數(shù)平均溫差：此操作條件下的總傳熱系數(shù)：W/ (m2×K)（1） 使用一年后，溶液出口溫度下降至75，此時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差為總傳熱系數(shù) W/(m2×K)污垢熱阻 m2×K/W（2） 在不變動(dòng)設(shè)備的條件下，可通過提高加熱蒸汽的溫度使溶液出口溫度仍然維持在80。此時(shí)傳熱溫差為即 由此解得 【4-30】有一單管程的列管式換熱器，其規(guī)格如下：管徑為，管長(zhǎng)為3m，管數(shù)為37根。今擬采用此換熱器冷凝并冷卻的飽和蒸氣，自飽和溫度46冷卻到10。在管外冷凝，其流量為，比汽化熱為。冷卻水在管內(nèi)，進(jìn)口溫度為5，出口溫度為32。逆流流動(dòng)。已知的冷凝和冷卻時(shí)的總傳熱系數(shù)分別為和（以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)）。試問此換熱器是否合適？ 習(xí)題4-30附圖解 質(zhì)量流量，冷凝段，的比汽化熱冷凝段熱負(fù)荷 冷卻段 冷卻段熱負(fù)荷 冷卻水 冷卻水用量 水在兩段之間的溫度，用冷卻段熱負(fù)荷計(jì)算。冷凝段平均溫度差為 冷卻段平均溫度差為 冷凝段傳熱面積為 冷卻段傳熱面積為 總傳熱面積 現(xiàn)有換熱器的傳熱面積按傳熱管內(nèi)表面積計(jì)算 傳熱面積夠用。【4-31】在一套管式換熱器中，用120的飽和水蒸氣在環(huán)隙中冷凝放熱，使內(nèi)管中湍流流動(dòng)的流量為的苯從20加熱到80。當(dāng)流量增加到時(shí)只能從20加熱到76。試計(jì)算換熱器的傳熱面積和流量為時(shí)的總傳熱系數(shù)K。計(jì)算時(shí)，水蒸氣冷凝的值取用?？珊雎怨鼙跓嶙?/p>