上傳人：l***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類(lèi)型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：董**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：天津

IP屬地：天津 上傳時(shí)間：2022-03-08 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：14 大?。?09.64KB 積分：18 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、第六章傳熱習(xí)題熱傳導(dǎo)江=0.18W/(m K)及普通醇 沁=0.93W/(m - K)50 Co通過(guò)爐壁的熱損失為1200W/m2,絕6-1.如圖所示，某工業(yè)爐的爐壁由耐火磚 如1.3W/(m K)、絕熱層 三層組成。爐膛壁內(nèi)壁溫度 1100C,普通磚層厚12cm,其外表面溫度為 熱材料的耐熱溫度為 900o求耐火磚層的最小厚度及此時(shí)絕熱層厚度。設(shè)各層間接觸良好，接觸熱阻可以忽略。解：q t11t2-t22t31200 093 t350t3155 C6-2.如圖所示，為測(cè)量爐壁內(nèi)壁的溫度，在爐外壁及距外壁 求內(nèi)壁溫度t1。設(shè)爐壁由單層均質(zhì)材料組成。解:q t1t2 12 t312t1800 c

2、6-3.某火爐通過(guò)金屬平壁傳熱使另一側(cè)的液體蒸發(fā)，單位面積的蒸發(fā)速率為1/3厚度處設(shè)置熱電偶0.048kg/ (加=0.65W/(mo界的K)。金屬壁的溫度為110C。時(shí)間久后，液體一側(cè)的壁面上形成一層2mm厚的污垢，污垢導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)垢層與液面交界處的溫度仍為110C,且蒸發(fā)速率需維持不變，求與垢層交界處的金屬壁面的溫度。液體的汽化熱 r=2000kJ/kg。解:q 0.048 2000 96kW/m 2ti405.38 C6-4.為減少熱損失，在外徑150mm的飽和蒸汽管道外復(fù)蓋保溫層。在0.103+0.000198t(式中t為C),蒸汽管外壁溫度為180C,要求保溫層外壁溫度不超過(guò)已知保溫材

3、料的導(dǎo)熱系數(shù)50C,每米管道由于熱損失而造成蒸汽冷凝的量控制在ixi0-4kg/(m s)以下,問(wèn)保溫層厚度應(yīng)為多少?解：查180 c水蒸汽r2019.3kJ/kg0.103 0.000198180 500.126 W/(m. C )2*6-5.如圖所示，用定態(tài)平壁導(dǎo)熱以測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)。將待測(cè)材料制成厚于冷、熱兩表面之間。熱側(cè)表面用電熱器維持表面溫度 電加熱器的功率為 40.0W。由于安裝不當(dāng)，待測(cè)材料的兩邊各有一層0.1mm與真實(shí)值 入不同。不計(jì)熱損失，求測(cè)量的相對(duì)誤差，即t1=200 Co冷側(cè)表面用水夾套冷卻,直徑120mm的圓形平板，置使表面溫度維持在t2 =80 C。的靜止氣2層入

4、氣=0.030W/(m K),使測(cè)得的材料熱導(dǎo)率入(入-N a解：Q t1A t1t2*6-6.通過(guò)中空球壁導(dǎo)熱的熱流量Q可寫(xiě)成Q-形式。試證：Am，AA2 (式中Ai、A2分別為球壁的內(nèi)、外表面積。)解：q QAdtdrQdr4 r2dt定態(tài)傳熱Q為恒值*6-7.有一蒸汽管外徑25mm,管外包以?xún)蓪颖夭牧?，每層厚均?5mm。外層與內(nèi)層保溫材料的熱導(dǎo)率之比為2/ 1 5,此時(shí)的熱損失為 Q。今將內(nèi)、外兩層材料互換位置，且設(shè)管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變, 則熱損失為Q。求Q /Q,說(shuō)明何種材料放在里層為好。解：互換前：QLn巨1122Ln生U1r12r2互換后：Inr2 2r1Ln包

5、1r2依據(jù)計(jì)算可知熱導(dǎo)率小的材料在里層熱損失小。對(duì)流給熱6-8.據(jù)如下：在長(zhǎng)為3m, 斤0.49mPa -內(nèi)徑為53mm的管內(nèi)加熱苯溶液。苯的質(zhì)量流速為s； =0.14W/(m K);解:172 0.05330.49 101.86172kg/(s m2)。苯在定性溫度下的物性數(shù)CP=1.8kJ/(kg C )。試求苯對(duì)管壁的給熱系數(shù)。1040.023-R0.8Pr0.4 0.0230.140.053加熱苯溶液，b=0.44 0.80 41.86 1046.3330.31 W/(m2 . K)6-9.在常壓下用列管換熱器將空氣由200c冷卻至120 C,空氣以3kg/s的流量在管外殼體中平行于管

6、束流動(dòng)。換熱器外殼的內(nèi)徑為 260mm,內(nèi)有 25X2.5mm鋼管38根。求空氣對(duì)管壁的給熱系數(shù)。解：空氣定性溫度為： TmT1T2200 120160 c,查常壓下160 c物性數(shù)據(jù),p =0.815 kg/m 3;GqmA斤2.45X 10-5Pa- s；32F3.637X 10-2W/(m -87.15 kg/(s m2)K)；cp=1.017kJ/(kg - K) ; Pr=0.6820.262 0.0252 384空氣由200 c冷卻至120C, b=0.320.023R0.8Pr0.3 0.023 3 1.29 1050.8de0.03620.6820.3 252.56W/(m K

7、)6-10.油罐中裝有水平蒸汽管以加熱罐內(nèi)重油，重油的平均溫度60mm o已知在定性溫度 70 c下重油的物性數(shù)據(jù)如下：年900kg/m 3;tm=20 C,蒸汽管外壁溫度tw=120 C,管外徑為Cp=1.88kJ/(kg C)；在0.174W/(m C)。運(yùn)動(dòng)粘度產(chǎn)2X10-3 m2 /s, p=3X10-4 K-1。試問(wèn)蒸汽對(duì)重油的熱傳遞速率W/m2為多少解：大容積自然對(duì)流：Nu AGrFb查表得：A=0.54; b=0.25A- GrFr b 0.54 l0.1745 0.253.08 1036.890.06W/(m 2 . C )q tw tm 36.89120 203689 W/m

8、26-11.室內(nèi)水平放置兩根表面溫度相同的蒸汽管，由于自然對(duì)流兩管都向周?chē)諝馍⑹崃?。已知大管的直徑為小管直徑?0倍，小管的(Gr- Pr)=109。試問(wèn)兩管道單位時(shí)間、單位面積的熱損失比值為多少？解：大容積自然對(duì)流：Nu AGrPr b兩管直徑不同，與特征尺寸管徑有關(guān)，Gr d3依據(jù)大管和小管 Gr-Pr查表：A=0.135; b=1/3冷凝給熱6-12.飽和溫度為100c的水蒸氣在長(zhǎng) 3m、外徑為0.03m的單根黃銅管表面上冷凝。銅管豎直放置，管外壁的 溫度維持96C,試求：（1）每小時(shí)冷凝的蒸汽量；（2）又若將管子水平放，冷凝的蒸汽量又為多少？解：（1）飽和溫度為 100c的水蒸氣，

9、r=2258.4kJ/kg,定性溫度為 98C,查水：4960kg/m3;后0.290mPa s；F0.682W/(m C )。1.132gr2 3 1 4一9602 9.81 2258400 0.68231.13 0.00029 3 100 967422.07 W/(m2 K)4 L t 4 7422.07 3 100 96ReMr2258400 0.00029543.96 2000,為層流。（2）將管子水平放置，特征尺寸為直徑。23 140.725 gr 0.725d t239609.81 2258400 0.6820.00029 0.03 100 9615058.60 W/(m2 K)傳

10、熱過(guò)程計(jì)算6-18.熱氣體在套管換熱器中用冷水冷卻，內(nèi)管為25X2.5mm鋼管，熱導(dǎo)率為45W/（m K）。冷水在管內(nèi)湍流流動(dòng)，給熱系數(shù) oi=2000W/（m 2 K）。熱氣在環(huán)隙中湍流流動(dòng)，02 =50W/（m2。K）。不計(jì)垢層熱阻，試求：（1）管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)；（2）內(nèi)管中冷水流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？（3）環(huán)隙中熱氣體流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？解：（1）以外表面為基準(zhǔn)：1 d2d2 , d21 一ln K &2 d1250.025, 251ln0.0207 m2 - k/ w2000 20 2 45 20 50K 48.31 w/(m2 K)d21nd嚨至ln

11、2 45 206.20 10 5 m2 K/ W管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù):6.2 10 50.30%0.0207（2）內(nèi)管中冷水流速提高一倍,0.812120.8 20003482.20W/(m2 - K)1d2 d21d21 ln 一一 1d12 d12253482.2 20以型ln空工2 45 20 5048.97 W/(m2 K)總傳熱系數(shù)變化很小。（3）環(huán)隙中熱氣體流速提高一倍,0.80.82222250 87.06 W/(m2 , K)K 1d2d2 , d21ln 二一d2 d21250.025, 25 f-ln -2000 20 2 45 20 87.0682.15 W/(m2

12、- K)總傳熱系數(shù)變化很大。提高 K值，應(yīng)提高較小的“值。6-19.68X4mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)通過(guò) 0.2MPa（表壓）的飽和蒸汽。管外包 30mm厚的保溫層 F0.080W/（m - K）,該管設(shè)置于溫度為 20c的大氣中，已知管內(nèi)壁與蒸汽的給熱系數(shù)%=5000W/(m2 K),保溫層外表面與大氣的給熱系數(shù)o2=10W/(m2 K)。求蒸汽流經(jīng)每米管長(zhǎng)的冷凝量及保溫層外表面的溫度。1d2 d21d21ln idi2di 21.65 W /(m2 K)解：忽略管壁熱阻，以保溫層外表面為基準(zhǔn)：1280.128 , 1281ln5000 60 2 0.086810查0.2MPa(表壓)的飽和蒸汽，

13、溫度 T=134C, r=2168.3kJ/kgQ K d2Tt 1.65 3.14 0.128 134 2075.60w/mLtw 38.8 C6-20.外徑1.2m的球形貯罐內(nèi)放-196C的液氮，罐外覆以 在0.02W/(m K)的絕熱材料以減少向大氣的冷量損失。保溫層外壁的溫度不低于28 C,以免露水凝結(jié)。大氣溫度為32C,大氣與保溫層外壁的給熱系數(shù)為12 W/(m2-K),罐內(nèi)液氮對(duì)壁的給熱熱阻以及罐壁的熱阻均可忽略，計(jì)算絕熱材料應(yīng)有的厚度。球：球壁導(dǎo)熱公式參見(jiàn)題6。.4 “22解：Q U t2 t14 r2 t3 t2212 0.682m ,絕熱材料應(yīng)有的厚度 0.682 0.6 0

14、.082m。解:1 d12d2d1 . d1In 2d2(2)1.7520.811200103 W/(m220.817503.057.5811.31 104 W/(m2 - K)103 W/(m 2 - K)d12d210 5d11d21m2 - K/ W*6-22. 一內(nèi)徑為0.34m的空心球形鋼殼容器，其內(nèi)壁表面溫度為38 C,外壁外面用熱導(dǎo)率為45W/(m C),熱水對(duì)外壁的給熱系數(shù)“二500 W/(m 2 C ),試計(jì)算鋼殼厚度是多少值？最大傳熱速率為多少？100 c熱水加熱。鋼殼的mm時(shí)傳熱速率達(dá)最大解：Q412212 F FTwt w4 r2TTw6-21.用不同的水流速度對(duì)某列管

15、式冷凝器作了兩次試驗(yàn)，第一次冷凝器是新的，第二次冷凝器已使用過(guò)一段時(shí)期之后。試驗(yàn)結(jié)果如表所示。試驗(yàn)次數(shù)第一次第二次流速 m/s1.02.01.0傳熱系數(shù)K W/(m2 - C )120018601100表中傳熱系數(shù)均以外表面為基準(zhǔn)。管子尺寸為28X2.5mm,熱導(dǎo)率為45W/(m C)。水在管內(nèi)流動(dòng)是高度湍流，飽和蒸汽在管外冷凝。兩次實(shí)驗(yàn)條件相同。試求：(1)第一次試驗(yàn)中，管外給熱系數(shù)內(nèi)，以及當(dāng)水速為 2m/s時(shí)管內(nèi)給熱系數(shù) 知(2)試分析在相同的水流速下，兩次實(shí)驗(yàn)的傳熱系數(shù)數(shù)值不同的原因，并得出定量計(jì)算的結(jié)果。傳熱速率達(dá)最大時(shí)， R最小。對(duì)R求導(dǎo)數(shù):3222-2 455000.18mr2 1

16、 180 170 10mmQmaxT tw2 1 _1_4124 r22100 3810.0114 3,14 0.18 0.17 45 0.18500-41.13 10 W6-23.某列管冷凝器內(nèi)流冷卻水，管外為有機(jī)蒸汽冷凝。在新使用時(shí)冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20 c與30 Co使用一段時(shí)期后，在冷卻水進(jìn)口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為熱器的傳熱面為16.5m2,有機(jī)蒸汽的冷凝溫度80 C,冷卻水流量為 2.5kg/s。26 Co求此時(shí)的垢層熱阻。已知換解：定性溫度：ttm20 30280 2025 c, cp1=4.179 kJ/(kg C )80 30 55 c2tm6-24

17、.qm1Cp1 t2t1A /t12115.121.73-R垢 K2.5 4,179 30 2016.5 55t280 2080 26266.54W/(m 2 C115.12 W/(m 2 -57 cK 66.541115.12某列管式加熱器由多根25X2.5mm的鋼管所組成，將苯由C)6.34 10 320 c加熱到55 C,苯在管中流動(dòng)，其流量為取導(dǎo)數(shù)R解：一根鋼管中流量：qm單d2 u4一-2一 一3.14 0.020.5 85840.135 kg/ s每小時(shí)15噸，流速為0.5m/s。加熱劑為130c的飽和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比熱Cp=1.76kJ/(kg C ),密度為858kg

18、/m3。已知加熱器的傳熱系數(shù)為700 W/(m 2 C ),試求此加熱器所需管數(shù)n及單管長(zhǎng)度l。tm91.39 C130 20130 55 130 20In130 55IqmC 15000 1760 35 1.65mK dn tm 3600 700 3.14 0.025 31 91.39*6-25.某氣體混合物(比熱及熱導(dǎo)率均未知)以90kg/h的流量流過(guò)套管換熱器的內(nèi)管，氣體的溫度由38c被加熱到138C。內(nèi)管內(nèi)徑為53mm ,外管內(nèi)徑為78mm,壁厚均為2.5mm,管外為蒸汽冷凝使管內(nèi)壁溫度維持在 150C。 已知混合氣體粘度為 0.027mPa s,其普朗特?cái)?shù) Pr=1，試求套管換熱器的

19、管長(zhǎng)。解：Q2AtmQm2cp2 t2t1*6-26.如圖所示，傳熱面相等的兩臺(tái)換熱器，用冷水將油從138c冷卻至93 C,冷水進(jìn)入第一換熱器的流量為2.5kg/s,溫度t1=25C,出口 t2=50C。將此股水流中抽出0.62kg/s水移作它用，余下的水進(jìn)入第二個(gè)換熱器，冷水出口 t3=65C。設(shè)兩個(gè)換熱器的傳熱系數(shù)均為450 W/(m2 ),油的比熱Cp=2.1 kJ/(kg C)。求兩換熱器的傳熱面積,及油的流量。解：第一換熱器，定性溫度為37.5 C, Cp21=4.174kJ/(kg - C )第二個(gè)換熱器，定性溫度為 57.5 C, Cp22=4.177 kJ/(kg - C )q

20、m1qm22cp22 t3 t2qm21cp21 t2t1260875 117791.4CpiT 加2100138 934.01 kg/s傳熱面相等2.215 123 T24.29 ln T2 50113 T14.48 ln T125(1)124.23138 T156.09” 4.01138 T2(2)聯(lián)立（1）、(2), T199.7 C, T264.4 C。qm113.244 kg/s, qm120.762kg/s換熱器的傳熱面積 2A 2 7.2514.5 m2油的流量qm14.01 kg/s*6-27.用一單程列管換熱器以冷凝1.5kg/s的有機(jī)蒸汽，蒸汽在管外冷凝的熱阻可以忽略，冷凝

21、溫度60 C,汽化熱為395kJ/kg。管束有n根25X 2.5mm的鋼管組成，管內(nèi)通入t1=25C的河水作冷卻劑，不計(jì)垢層及管壁熱阻，試 計(jì)算：（1）冷卻水用量（選擇冷水出口溫度）；（2）管數(shù)n與管長(zhǎng)L（水在管內(nèi)的流速可取 1m/s左右）；（3）若保持上述計(jì)算 所得的總管數(shù)不變，將上述換熱器制成雙管程投入使用，冷卻水流量及進(jìn)口溫度仍維持設(shè)計(jì)值，求操作時(shí)有機(jī)蒸汽 的冷凝量。32.5解：(1) Q qm1rqm2cp2 t2 t1 A 第t2 C30333538404345qm2 kg/s28.3917.7414.2010.929.467.897.09（2）冷水出口溫度取40 C,qm2 9.4

22、6 kg/s ,定性溫度tm定性溫度 tm25 C, 30-50 C, cp2=4.174kJ/(kg K)。C,年995.1kg/m3； p0.764mPa - s；在0.6131W/(m - K)。08 040.61314 0.80.023 R0Pr0.023-2.60 104d0.025.200.44.64103 W/(m2 - K) 雙管程，n=31/2=16,流量不變，流速增加一倍。20.81.744.64 103 8.07 103W/(m2 K)t2 46.8 Cqm1qm2cp2 t2 t19.46 4.174 46.8 253952.18 kg/s傳熱操作型計(jì)算6-28.某冷凝

23、器傳熱面積為20m2,用來(lái)冷凝100c的飽和水蒸汽。冷液進(jìn)口溫度為40 C,流量0.917kg/s,比熱為4000J/（kg C ）。換熱器的傳熱系數(shù) K=125W/（m2 C ）,求水蒸汽冷凝量。解:100 c的飽和水蒸汽,r=2258.4kJ/kg。t269.7 Cqm1qm2cp2 t2t10.917 400069.7 40 “23 4.82 10 kg/s2258.4 1036-29.有一套管換熱器，內(nèi)管為 19X3mm,管長(zhǎng)為2m,管隙的油與管內(nèi)的水的流向相反。油的流量為270kg/h,進(jìn)口溫度為100C,水的流量為360kg/h,入口溫度為10C。若忽略熱損失，且知以管外表面積為基

24、準(zhǔn)的傳熱系數(shù)解：水的定性溫度取K=374 W/(m C),油的比熱Cp=1.88kJ/(kg C ),試求油和水的出口溫度分別為多少10 C, Cp2=4.191kJ/(kg C )T2 0.260T1 t1T276.6 Ct2 t10.336T1 T217.9 C水的定TIe溫度tm14 C,Cp2=4.188kJ/(kg C),與 10c水的 cp2=4.191kJ/(kg C )相差很小，計(jì)算有效。6-30.某列管換熱器用110c飽和蒸汽加熱甲苯，可使甲苯由 30c加熱至100C。今甲苯流量增加 50%,試求:100 C?作定量計(jì)算。(1)甲苯出口溫度；(2)在不變動(dòng)設(shè)備條件下，采用何種

25、措施以使甲苯出口溫度仍維持解: Qqm2cp2 t2t1 A tmt298.23 C(2)TB.斛：Qqm1cp1 t2t1qm2cp2 T1 T2KA tmtmt2T2 LlnT21175 4565 3032 44 c 75 45ln 65 30*6-32.今有一套管換熱器，冷、熱流體的進(jìn)口溫度分別為40 c和100C。已知并流操作時(shí)冷流體出口溫度為60 C,熱流體為80Co試問(wèn)逆流操作時(shí)熱流體、冷流體的出口溫度各為多少？設(shè)傳熱系數(shù)K均為定值。解：并流操作時(shí)：100c40C80C60Cqm1Cp1q T2qm2cp 2t2 t1100 80 d 160 40一公,100C 逆流操作時(shí)：T2

26、40Cqm1Cp1qm2cp2工T2t2t1T2 78.73Ct2 61.27 C*6-33.由A、B兩臺(tái)換熱器組成的換熱系統(tǒng)中，冷與熱流體的流向及流量等均如圖所示。已知:A、B兩臺(tái)換熱器的傳熱面積，傳熱系數(shù)均相等。冷流體流量等量分配。且T, ta、tb的值分別為多少T1=150 C, T2 =40 C; t1=30C, t2 =90C。試求：溫度A.提高飽和蒸汽的溫度(加壓)112.1 c提高飽和蒸汽冷凝量，增加 50%。*6-31.某套管換熱器有傳熱面積0.4m2,油在內(nèi)管從75c被冷卻至65 Co冷卻水在環(huán)隙中逆流流動(dòng)，從 30 C加熱至45C,給熱系數(shù) 先=4000W/(m 2 C)。內(nèi)管直徑(f)25mm ,管壁較薄，熱阻可略去不計(jì)。求該換熱器能冷卻 的最大油量。已知油在平均溫度下的物性為z=0.56W/(m C)； p=1.8mPa s； Cp=2070J/(kg C)。解:Qaqm1cpi tatiqm2 cp2TiTKA tmA KATitaTtiFTTi ta T tbT ti T2 tita 30 i50 Ttb 30 T 40t2