熱工基礎(chǔ)習(xí)題答案

1、題略已知：入 1= W/ (mr )8 1= 0.02 m入 2= W/ (mr )2qmax = 1830 W/mtwi =1300 C tw2= 30 c求：2解：由多層壁導(dǎo)熱公式:t q 1212可得1300 30 0.0218301.30.35 0.2375 m結(jié)論：保溫層最小厚度為237.5 mm。題略此題3層圓筒壁導(dǎo)熱問題(1)每米管長的各層熱阻分別為(由內(nèi)向外排序)每米管長的總熱阻(2)每米管長的熱損失為(3)各層接觸面的溫度由于通過每層的 q相同，即qitw1 tw2得R i1同理，tw3 tw2 qlR l2 293.88 367.8 0.283 189.79 C題略已知：d

2、 50mm；85W/(m C ) ； a2.95 10 5m2/s； t0 300ctf 36c ； h 30W/(m2 C)； t 90c求：銅球達(dá)到 90 c時(shí)所需的時(shí)間解： Bi hR 30 0.025 0.0088< 0.1可以用集總參數(shù)法85題略此題為2層平壁導(dǎo)熱問題，分析同(略)第10章求空氣出口溫度10.1 內(nèi)徑20mm勺管子，壁溫恒定為 200C,空氣入口溫度 20C,入口流速 20m/s達(dá)60 c時(shí)所需的管長解：定性溫度 tf 1（t tf ） 40c 2由附表9得：f 1.128kg/m3, cp 1.005kJ/（kg K） , f 2.76 10 2 W/（m K

3、）, f 16.96 10 6 m2/s, Prf 0.699由于管內(nèi)流體為空氣，應(yīng)將進(jìn)口處流體溫度下的流速修正到tf下的流速。f uf A由流體連續(xù)性方程（穩(wěn)定流動(dòng)，質(zhì)量流量相等），有qm1 qmf ,15A雷諾數(shù)Ref讓21.365叫2 25195 何（湍流）f 16.96 10 6由管內(nèi)湍流強(qiáng)迫對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程：Nu f 0.023Re 0.8 Pr0.4 CtOlcRf0.80.4信 h 0.023一RefPrfqc1cRdi本題氣體被加熱,TfTw0.55;管長未知，暫取ci =1 ,最后進(jìn)行校合cr =1由熱平衡關(guān)系：dilh(tw tf)di2uf fcp(tftf )4如果空氣

4、的平均溫度空氣在內(nèi)徑為50mm勺管內(nèi)流動(dòng)，流速為 15m/s,壁面溫度t w= 100 C,管長5m為200C,試求從空氣到壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和空氣傳給壁面的熱量。200 c已知：d 0.05 m u 15 m/s tw 100c l 5mtf求：對(duì)流換熱系數(shù) h及換熱量（）解：1困居tf 200c ,查附表9,得：f 3.93 10 2W/（mk）； f 34.85 106 m2/s； P%0.680；Refudf15 0.05034.85 10 621521 104;屬于旺盛紊流，選用公式（），ct 1 , cl 1 , cR 1（輻射功率與電功率之補(bǔ)充例題：一電爐的電功率為 1kw爐絲

5、溫度847 C,直徑為1mm電爐的效率比）為。試確定所需爐絲的最短長度。若爐絲的發(fā)射率為，則爐絲的長度又是多少？AEh T 4100解：一b 0.962 r l Co 0.96WA E-L 3 425若 0.95, A-Eb. 0.96； l2 3425 3.601mW0.950.95玻璃暖房的升溫作用可以從玻璃的光譜穿透比變化特性得到解釋。有一塊厚為3mm的玻璃，經(jīng)測(cè)定,其對(duì)波長為0.3 2.5 m的輻射能的穿透比為 0.9 ,而對(duì)其它波長的輻射能可以認(rèn)為完全不穿透。試據(jù)此計(jì)算溫度為5800 K的黑體輻射及300 K的黑體輻射投射到該玻璃上時(shí)各自的穿透比。解:12巳(21)12(Fb(0 2

6、)Fb(0 i)EbEbEb12(Fb(02)當(dāng) T 5800K 時(shí)，1T 0.3 5800 1740 m K；2T 2.5 5800 14500 m K ；查表 10-1 得：Fbm03、3.2956%；(0 0 .3)0 0.2.5)96.5625% ；0.9 (96.5625 3.2956)% 83.94%當(dāng) T 300K 時(shí)，1T 0.3 300 90 m K ；2T 2.5 300 750 m K ；查表 10-1 得：Fb(0 03 2.907 10 3 % ；(.D)%。0.2.5)24.225 10 3%；0.9 (0.024225 2.907 10 3)% 0.0192 %溫

7、度越高，在 (主要為可見光和紅外線 )的輻射能越大，投射到玻璃上時(shí)的穿透比也越大。用熱電偶溫度計(jì)測(cè)得爐膛內(nèi)煙氣的溫度為800C,爐墻溫度為 600C。若熱電偶表面與煙氣的對(duì)流換熱系數(shù)h=500W/(m2 C ),熱電偶表面的發(fā)射率為，試求煙氣的真實(shí)溫度。2. 八已知：t1= 800 C, tw = 600 C, h=500 W/ (mC), e 1 =求：t f =?解：本題可由熱平衡法求解。熱輻射：A<<A 11A b(T14 T：)對(duì)流換熱：2hA1(Tf T1)在穩(wěn)態(tài)下：12Tf T1 b(T14 T：) 1140.56K 867.56 C h為減少測(cè)量誤差，可利用以下措施：

8、 減少？i (采用磨光 熱電偶表面 的方法，但往往由于生銹和污染而降低效果)；提高接點(diǎn)處的h值(可采用抽氣裝置來加大流速)；管外敷以絕熱層，使 TW；加設(shè)遮熱罩(遮熱罩兩端是空的，使廢氣能與接點(diǎn)接觸)。接點(diǎn)與壁面之間有輻射換熱，其輻射換熱量即為接點(diǎn)的熱損失，這一損失，應(yīng)通過 廢氣對(duì)接點(diǎn)的對(duì)流換熱進(jìn)行補(bǔ)償。在圖422所示的半球狀殼體中，發(fā)射率3 0.475的半球表面3處于輻射熱平衡；底部圓盤的一半一表面1為灰體，1 0.35 , T1 555K 圓盤另一半一一表面 2為黑體，T2 333K。半球的半徑R 0.3m。試計(jì)算：(1)表面3的溫度；(2)表面1和2的凈輻射傳熱量。熱流密度tf1 tf2

9、Rc1R Rc2tf1 tf 211h1h2(1)若墻壁內(nèi)壁面溫度 t=td=14C時(shí)會(huì)結(jié)露，由于串聯(lián)熱路中q處處相等，所以tw1tf 2tw1 t f2RRc21h2(2)(1)、(2)聯(lián)立求解，可求得 q和墻的厚度6一直徑為2mm表面溫度為90 c的導(dǎo)線，被周圍溫度為20 c的空氣冷卻，原先裸線表面與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)h=22W/(m2 ' C ) o如果在導(dǎo)線外包上厚度為4mm勺橡膠絕緣層，其導(dǎo)熱系數(shù)入=(m - ),絕解：分析：表面1和2之間的角系數(shù)為零，所以表面1和2的凈輻射傳熱量為零；表面 3處于輻射熱平緣層外表面與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)h=12W/(m2 C ),若通過導(dǎo)線的

10、電流保持不變，試求包上橡膠絕緣層后的導(dǎo)線溫度tw及該導(dǎo)線的臨界絕緣直徑dc解：未包絕緣層時(shí)，每米導(dǎo)線對(duì)空氣的傳熱量為：由于包上絕熱層后電流保持不變，則傳熱量亦不變。即：其中：tf 20c ； h2 12W/(m2C); d2(2 8) 10 3m； d12 10由入=(m C )的紅磚砌成，為了防止墻壁內(nèi)表面結(jié)露，該墻的厚度至少應(yīng)為多少？解：傳熱問題熱阻網(wǎng)絡(luò)：m則得：tw 3336 c <90 C臨界直徑 dc2藝 2 0.162.6 10 2 mh212導(dǎo)線直徑遠(yuǎn)小于 d,所以包裹絕緣層后有利于散熱。設(shè)計(jì)一臺(tái)12型殼管式換熱器，要求把體積流量為40n3/h的透平油(密度p1=880kg

11、/m3, a尸kJ/(k32C,溫升不大于 4C,查表得gK)從57c冷卻到45C。冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)入換熱器的溫度為5000W/(m2 C )到Cp,2 4.174kJ /(kg K)o油在管外流動(dòng)。若水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)分別為和400W/(m2 C ),計(jì)算冷卻水流量和所需的換熱面積。解：傳熱量qm,1 cp,1 t1t1qv,11 cp,1 t1t1冷卻水流量qm2qm,1CP，1 ' N', Cp,2 t2' t2qv,11 Cp,1 t1t1Cp,2 t2 '' t2 '1 2型殼管式換熱器屬混合流，查圖得0.97對(duì)數(shù)平均溫差則 tm 16.181C o總換熱系數(shù)K 1370.37 W/(m2 C )hih2400 5000所需換熱面積：A K tm228.8 1000370.37 16.181238.18m衡，即表面3從表面2得到的熱量等于表面 3向表面1輻射的熱量。則其中：A=