硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)習(xí)題

1、習(xí)題【2-1】【解】查表知硅磚的導(dǎo)熱系數(shù)X=0.92+0.7X10-3tW/(m.°C)硅磚的平均溫度tavtl，t22(m.°C)硅磚的平均導(dǎo)熱系數(shù)入=0.92+0.7X10-3tav=0.92+0.7X10-3X800=1.48W/散熱損失量.t1F(1300-300)1.4810=32889W、0.45習(xí)題【2-2】【解】設(shè)硅藻土磚的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)分別為a,卜紅磚的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)分別為上加如果不用硅藻土，紅磚的厚度為也用紅磚替代硅藻土后，要保持爐墻的散熱量不變，即保持爐墻的熱阻不變替換前，爐墻熱阻R=,替換后，爐墻熱阻R2=1'2'2令R1=R2,得三

2、二1'2'.3=二2上二10.390.04=0.250.13=0.37m=370mm習(xí)題【2-3】【解】該拱形窯頂?shù)膶?dǎo)熱可以視為1/4單層圓筒壁的導(dǎo)熱查表知耐火粘土磚的導(dǎo)熱系數(shù)X=0.835+0.58X10-3tW/(m.°C)耐火粘土磚的平均溫度tavt1t27001002=400°C1t411d2In-2二Id1硅磚的平均導(dǎo)熱系數(shù)入=0.835+0.58X10-3tav=0.835+0.58X10-3X400=1.067W/(m.°C)根據(jù)單層圓筒壁的傳熱量公式可得每米窯長(zhǎng)拱頂散失熱量二4197W/m1700-10041,0.850.23In2

3、二1.06710.85習(xí)題【2-4】【解】該管道的導(dǎo)熱為雙層圓筒壁的導(dǎo)熱，可用公式Q=(t1ntn+K27Tl進(jìn)行計(jì)算,'ln回i“ir其中ti=3000C,t3=500C;入i=50W/(m.°C),入2=0.1W/(m.°C);r1=0.0825m,2=0.0875m,3=0.1825m。每米管長(zhǎng)的散熱損失(t1-tn1)2二ld)2二l1,r21,r3lnln11r112r2(300-50)2二11,0.08751,0.1825lnln500.08250.10.0875=214W/m鋼管的熱阻可以忽略不計(jì)，因?yàn)殇摴艿臒嶙柽h(yuǎn)小于石棉的熱阻。鋼管的熱阻R=lnr-

4、=ln0.0875=0.0012m2.0C/W1500.0825石棉的熱阻R2-1lnr-ln0.1825_7.35m2.0C/W2r20.10.0875習(xí)題【2-5】【解】設(shè)內(nèi)表面溫度為t1,交界面處溫度為t2,外表面溫度為t3,則通過粘土磚和紅磚的傳熱量應(yīng)相等。即Q1=Q2,展開有(t1-t2)2二l(t2-t3)2二l1av1(D(t1"t3'av1=av(2-2t)3,d2,d3ln-ln-dd2查表得為=0.835+0.5810-3tW/(m.°C)b=0.47+0.5110-3tW/(m°C)31100tco貝L1av=0.8350.58100

5、2W/(m.C)W/(m.0C)at280'2av=0.470.511022帶入(1)中，得(1100-t2)(0.8350.5810“1100t2)(t2-80)(0.470.5110飛t280)ln3.172.692.69ln2求解，可得t2=624.60C習(xí)題【2-81【解】該砌磚結(jié)構(gòu)可以等效為如下圖1,其模擬電路圖如圖2所示圖1砌磚等效結(jié)構(gòu)不'意圖圖2模擬電路圖0.0650.79*0.39*1=0.2110oC/WQ=R100-200.4998=160WB0.05°八Rb=B-=0.6386°C/W2Fb0.29*0.27*1C0.050Rc=-0.

6、5274C/WFc0.79*0.12*1【2-13】【解】：不相同，直徑大的管道熱損失大。本題屬于穩(wěn)定的無內(nèi)熱源的單層圓筒壁的導(dǎo)熱。設(shè)兩管子的內(nèi)直徑分別為d1,d2,其厚度為6,內(nèi)外表面溫度為t1,t2,導(dǎo)熱系數(shù)為九,已知d1<d2則單位長(zhǎng)度管1的傳熱量Q=2冗，(t1一%)6ln(1)d1單位長(zhǎng)度管2的傳熱量Q2=2冗&f)d2、In2d22l(Gf)ln(1)di<d266did26ln(1).ln(1did2Qi<Q2即直徑大的管道熱損失大.【2-14】【解】本題屬于無限空間中的自然對(duì)流換熱，相應(yīng)的準(zhǔn)數(shù)方程為Nub=C(GrPr)bn設(shè)兩管的直徑分別為di,d2

7、,則di=10d2oV兩根管子的GrPr值均在103109之間，查表2-6可得流體的流動(dòng)狀態(tài)為層流，相應(yīng)的系數(shù)C=0.53,指數(shù)n=1/4。1/4gtl01/4Nub=0.53(GrPr)b0.53(2)Pr)bv又因兩管內(nèi)外溫度相同，因此定性溫度相同，即P，Ut,v,Pr,九值相同，則有N"iNUb2/Gri1/4l3,l01、1/4二(尸)bl02二也)產(chǎn)=佇)3/4=103/4l02d2亙a?Nubi'idiNub22d2NubidiNub1d23/41=1=10=0.562Nub2Nub2di10d2根據(jù)牛頓冷卻定律Q=a|_|tF,有QiatFiai_tudilia

8、di八二公。.八二公。=0.562*10=5.62Q2a2l_tF2a2_td2l2a2d2【2-16】【解】該題屬于無限空間自然對(duì)流換熱定性溫度tbJt=450.50=25。22查表(p395附錄五)可得2500c時(shí)空氣的物性參數(shù)為=4.2710幺W/(m.K)v=40.6110“m2/sPr=0.677計(jì)算(GrPr)b值以判斷流態(tài)(GrPr)b=(gtd32vPr)bI39.8(450-50)0.332732506-0.677=8.31107(40.6110一)查表2-6可知，流體的流態(tài)為層流，相應(yīng)的準(zhǔn)數(shù)方程為:Nub=0.53(GrPr)J4=0.53(8.31107)1/4=50.6

9、02對(duì)流換熱系數(shù)a=X=0上一5060=7.202W/(m2.oC)d0.3每米管長(zhǎng)的對(duì)流換熱量q=冗d1aUt=3.140.317.202(450-50)=2713.7W/m【2-17】【解】(1)當(dāng)熱面在下邊，冷面在上邊時(shí)，屬于有限空間中的自然對(duì)流換熱夾層中空氣的平均溫度為：tf=短=型二0=80oC22查表(p395附錄五)可得80oC時(shí)空氣的物性參數(shù)為=3.05102W/(m.K)v=21.110m2/sPr=0.6929.81273803(130-30)0.02(21.0910")2=5.00104查表2-7可知，流體的流態(tài)為層流，其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)可由下式計(jì)算:e=0.195'Gr1/4=0.1953.0510(5104)1/4=0.089W/(m.K)對(duì)流換熱量q=-eLt=0.0K(130-30)=445w/m2、0.02(2)當(dāng)熱