传热学答案.docx

某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为 100mm其
导热系数分别为（m「C）及（m「C）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度 为700C，外表面温度为130C。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增 加一层厚度为40mm导热系数为（m・C）的保温材料。操作稳定后，又测得炉 内表面温度为740C，外表面温度为90C。设两层砖的导热系数不变，试计算加 保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
Q
解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为 忑i
此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：
Q ti t3 700 130 2244
S ! b b2
i 2 w/rn
Q
加保温层后单位面积炉壁的热损失为忑2
此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：
740 90
0!
09 07
706W/m
Q t1 t4
S 2 __b2 ba
1 2 3
故加保温层后热损失比原来减少的百分数为:
100%
2244 706
-2244-
100%
%
在外径为140mm的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温 度为390C，保温层外表面温度不大于 40C。保温材料的入与t的关系为入=+
（t的单位为C,入的单位为W/ （m-C））。若要求每米管长的热损失 Q/L不 大于450W/m试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。
解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r2= 12=390C 13=40C
先求保温层在平均温度下的导热系数，即
390 40

2 W/ (m-C)
(1)保温层温度 将式(4-15)改写为
.「3
In
「2
2 t2 t3
Q/L
In a
2 390 40 ’ _
In 450
得 r 3=
故保温层厚度为
b=「3—「2=— ==71mm
（2）保温层中温度分布 设保温层半径r处的温度为t，代入式（4-15）可
得
2 390 t
In

解上式并整理得t=— 5011 nr — 942
计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线
有一列管式换热器，由38根© 25mM 。苯在管内流 动，由20T被加热至80C,。外壳中通入水蒸气进行加热。 试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。
tm - 20 80 50
解：苯在平均温度m 2 C下的物性可由附录查得：
密度p =860kg/m3；比热容Cp= (kg • °C)；粘度卩=-s;导热系数入=(m・°C) 加热管内苯的流速为

qv
4d2n
860
2
38

m/s
Re
diu
860
30960
Pr
Cp
3
10
103 10 3


以上计算表明本题的流动情况符合式
4-32的实验条件，故

30960


Re Pr
di
1272W/ (吊•C)
若忽略定性温度的变化，当苯的流量增加一倍时,

u


给热系数为
0 8
1272 2 . 2215 „
W/ (吊•C)
p =
Cp=1kJ/ (kg -C)
Re
du
8
所以
10
43100
Pr
cp
1 103
10 5
10

在预热器内将压强为的空气从10C加热到50C。， 直径为© 86X 。空气在管外垂直流过，沿流动方向 共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm空气通过管 间最狭处的流速为8m/s。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传 热系数
解:
空气的定性温度=2 (10+50) =30C 查得空气在30C时的物性如下：
5
卩=x 10 Pa - s
入=x 10-2W/ (m-C)
空气流过10排错列管束的平均对流传热系数为:

一 Re
0. 33
Pr

do


43100