傳熱作業(yè)答案

1、2. 燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚，外層為230mm厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度t1為1400，外表面溫度t3為100。試求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。設(shè)兩層磚接觸良好，已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)為10.9+0.0007t，絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù)為20.3+0.0003t。兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度，單位為，單位為W(m·)。1、解：熱通量q及界面溫度t2 由：又 已知： mm mm代入聯(lián)立解之得：代入q式得（）答： q1689W，t29494. 蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換位置，

2、假定其它條件不變，試問(wèn)每米管長(zhǎng)的熱損失將改變多少?說(shuō)明在本題情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適合?解：相同：平均直徑： 有每米管長(zhǎng)的熱損失q更換材料以前，每米管長(zhǎng)熱損失q 即： q=1.25q故原保溫好。6. 在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為19×2mm的列管內(nèi)流動(dòng)。已知管內(nèi)水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為3490W(m2·)，管外油側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為258W(m2·)。換熱器在使用一段時(shí)間后，管壁兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻為0.000 26m2·W，油側(cè)污垢熱阻為0.000 176m2·W。管壁導(dǎo)熱系數(shù)為45W(m·)，試求：（1）基于

3、管外表面積的總傳熱系數(shù)；（2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解:1、基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)KO：W(m2)2、產(chǎn)生垢淀后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)答： (1)Ko208W(m2)；(2)1187. 在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15和40，油的進(jìn)、出口溫度分別為150和100現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80，假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，原換熱器的管長(zhǎng)為lm，試求此換熱器的管長(zhǎng)增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。 原： 現(xiàn)： 水1540 15t油150100 15080 現(xiàn)要求油出口為80 解： 現(xiàn)：同理：L1=1m L2=1.86m 答：L=1.85m

4、 10. 在逆流換熱器中，用初溫為20的水將1.25kgs的液體(比熱容為1.9kJkg·、密度為850kgm3)，由80冷卻到30換熱器的列管直徑為25×2.5mm，水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kW(m2·)和1.70kW(m2·)，污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于50，試求換熱器的傳熱面積。解：熱負(fù)荷： Q=W1cp1（T1T2）=1.25×1.9×103（8030）=1.2×105W傳熱溫度差：tm=(t2t1)/ln(t2/t1) =(8050)(3020)/ln(30/10) =18.2

5、總傳熱系數(shù)： m2·/W解得：Ko=485.44W/(m2·)，有：S=Q/（Kotm）=13.9m2 答： S。13.9m213在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160的飽和蒸汽在殼程冷凝(排出時(shí)為飽和液體)，原料油在管程流動(dòng)，并由20加熱到106。列管換熱器尺寸為：列管直徑為19×2mm、管長(zhǎng)為4m，共有25根管子。若換熱器的傳熱量為125kW，蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W(m2·)，油側(cè)污垢熱阻可取為0.0005(m2·)W，管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻可忽略，試求管內(nèi)油側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)。又若油的流速增加一倍，此時(shí)若換熱器的總傳

6、熱系數(shù)為原來(lái)總傳熱系數(shù)的1.75倍，試求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。解：tm = 90.3 S = nDL = 25××0.019×4 = 5.96 m2 K0 = = = 232.26 W/(m2) Q1 = W CP（t2 t1）= 1.4535×103（106 20）= 125 kW Q2 = 2 W CP（t2 20）= 2×1.4535（t2 20） t2 = 99.2 100答：i360 W(m2·)，t2 1001.外徑為159 mm的鋼管，其外依次包扎A、B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為50 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0

7、.1 W /(m·)，B層保溫材料的厚度為100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.0 W /(m·)，設(shè)A的內(nèi)層溫度和B的外層溫度分別為170 和40 ，試求每米管長(zhǎng)的熱損失；若將兩層材料互換并假設(shè)溫度不變，每米管長(zhǎng)的熱損失又為多少？ 解： A、B兩層互換位置后，熱損失為2在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為25 mm×2.5 mm的鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m·)。冷卻水在管程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為2 600 W/(m2·)，熱空氣在殼程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為52 W/(m2·)。試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)，以及各分熱阻占總熱阻

8、的百分?jǐn)?shù)。設(shè)污垢熱阻可忽略。 解：由查得鋼的導(dǎo)熱系數(shù) mm mm 殼程對(duì)流傳熱熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為 管程對(duì)流傳熱熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為 管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為 3在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸氣冷凝成飽和液體。已知苯蒸氣的體積流量為1 600 m3/h，常壓下苯的沸點(diǎn)為80.1 ，氣化熱為394 kJ/kg。冷卻水的入口溫度為20 ，流量為35 000 kg/h，水的平均比熱容為4.17 kJ/(kg·)?？倐鳠嵯禂?shù)為450 W/(m2·)。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試計(jì)算所需的傳熱面積。 解：苯蒸氣的密度為 解出 求 苯 80.1 80.1 水 31.6 20 48.5 60.14在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)出口溫度分別為15和40，油的進(jìn)出口溫度分別為150和100。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80，假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長(zhǎng)為1m，試求此換熱器的管長(zhǎng)增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可以忽略。解：原工況平均溫度差：由熱量衡算：原工況：新工況：聯(lián)立解得：新工況平均溫度差：（6分）由傳熱速率方程：原工況：新工況：所以：（6分）5. 8在一單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機(jī)溶劑。冷卻水的流量為10 000 kg/h，其初始溫度為30 ，平均比熱容為4.174 kJ/（kg·）。有機(jī)溶