传热作业答案.docx
2.燃烧炉的内层为46Omm厚的耐火破,外层为23Omm厚的绝缘破.若炉的内表面温度“为Iwoc,外表向逛度为I(X)-C.试求导热的热通然与两店间的界面温度,设两层成接触良好，已知耐火砖的导热系数为猫=0.9+0.(N)07,绝绿砖的导热系数为1.2=0.3H>.0003f.两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为*C，单位为W/(mC).1、解：热通量q与界面温度今g=%=等F山：b'q，等UT。bt又1.-0.9+007/已知：*1三4cCb46Omm03+00t2三!=Qbz=23°mm代入联立解之得：f1«949;C代入式得"1689(W/m2)答：q=1689Wmr2=949C4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试间每米管长的热损失将变更多少？说明在本题状况1.哪一种材料包扎在内层较为适合？解：硼同：F平均直径：4=24ry=2r2钎X=小心r22n-=1.11-Vri-r2=r2-r1.有GrI每米管长的热损失q'=Q=2必一)=211(r-3)"厂_1心+_1.1i=2InJJ_心22Ar2r22Ar2更换材料以前，每米管长热损失q'q=2=-2MF-1.±×n+1.1.n.2r2r29=1.25:.q即：q,=1.25<7故原保温好。6.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为1.9x2mm的列管内流淌,已知管内水侧对流传热系数为3490W(m2T),管外油侧对流传热系数为258W(11：C)。换热器在运用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.0002611129/",油侧污垢热阻为0.000176m2cCZWo管壁导热系数为45WZ(m'C),试求：(2)产生污垢后热阻增加的百分数.解：1、基于管子外表面枳的总传热系数Ko:(+00X)176+258O0()2X1945x17190.00026X+15(1)基于管外表面积的总传热系数;19S490×15(0.0038÷OO(K)176÷0.0005÷0.()003310.00063)=!=208COOo48W(m2.fC)2、产生垢淀后热阻增加的仃分数增加的热用UE_OoOOI76+0.00033at.z增加前的总热K1.x0.(XM8-(O(XX)176+O.(XX)33)*”-"答：=208W(m2.C);(2)11.8%7.在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为151和40C,油的进、出口温度分别为1509和100C现因生产任务要求油的出口温度降至8(C,假设油和水的流增、进口温度与物性均不变，原换热器的管长为1m,试求此换热器的管长增至若干米才能满意要求。设换热器的热损失可忽视。现：15Cif150C80oC原：水15C40'C油150Cf1.O(TC现要求油出口为80°CQ，=。解：MCpA(150-100)=WrCFC(40-15)-1，»，一WC?CW1.,CnT,=KS,Mmt小1.=%=经=185KS1T,50zJI(.5O-8Q)+1.5o现：同理：WCCFCC135-30I型阵=2=工=0.汹3KS2T,150-80工网也W£，”3J85GMz三1.oW1.ItCW,0.997Z=1.m.*.Z2=1.86m答：1.=1.85m10.在逆流换热器中，用初温为20C的水将1.25kgs的液体(比热容为1.9kJkg匕、密度为850kgm)由80C冷却到30'C换热器的列管直径为25x25mm,水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW(m2C)和1.70kW(m2C),污垢热阻可忽视C若水的出温度不能高于50C,试求换热器的传热面积。解：热负荷：Q=1.Vicp1.(T1-T2)=1.25×1.9×103(80-30)=1.2×105W传热温度差：m=(r2-)1.n(r2)=(80-50)-(30-20)1.n(3010)=18.2cC总传热系数：1doI25×10jI-i.jK.atd,ac0.85×10×20×I0j1.7×10jm2.c/w解得：；=485.44W(m2),有：S=Q/(4Ah)=13.9m2答：So=13.9m213.在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为160C的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流淌，并由20C加热到106。列管换热器尺寸为：列管直径为019x2mm、管长为4m,共有25根管子。若换热器的传热球为125kW,蒸汽冷凝传热系数为7000W(m2tC),油倒污垢热阻可取为0.0005(m2cC)W,管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽视，试求管内油侧对流传热系数C又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的1.75倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。解：ZkG=90.3OCS=AJ25XnXO.019x4=5.96m2Q,亚里亚.Ko=5.96x90.3=232.26W(m2oC)I-44.Rdq1(1) KGaid,'(Ii/2=心-)=(!OOOo5-=0.002786a1.d0K1.1.ud,1.,0.019232.26707000)ai=35«.936()W(m2K)(2) Q1=WCpt2-G)=1.4535×IO3(106-20)=125kWQ=2WCP-20)=2×1.4535(t2-20)O(160-20)-(16()-4)Q1IO5X2x1.4535(/,-20)160-20-1.75K.,-1.75X232.26×5.96160-r,r2=99.2T100C答：a1=360W(m2fC),t2=100C1.外径为159mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50mm,导热系数为0.1W/(mfC),B层保温材料的厚度为100mm,导热系数为1.oW/(mC),设A的内层温度和B的外层温度分别为170C和40匕，试求每米管长的热损失；若将两层材料互2x,r.2x3.14(170-4)Wm=150Wm换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少?j,JS9+25OI1/“159+2x(50+100)A、B两层互换位置后，热损失为一.S2 .在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为025mmX2.5mm的钢管，其导热系数为45W(m."C)o冷却水在管程流淌，其对流传热系数为2600W(m2.C),热空气在光程流淌，其对流传热系数为52W(m2-'C)o试求基于管外表面积的总传热系数K,以与各分热阻占总热网的百分数，设污垢热阻可忽视。解：由K1.T7一十s查得钢的导热系数A75W(11.。C)Z?=2.5mmJt,=25mmd,=(25-2×2.5)mm=20nwn空空g=225nn-。25。心W/(m：y=5O6W(m:.。C)5245×O.O22526x0.02-+壳程对流传热热阻占总热阻的仃分数为K00%;"X100%=坐X100%9Z3%52管程对流传热热阻占总热阻的百分数为X100%=-×100%-ad50.6x0.02526()0x0.02X100%2.4%×100%=管壁热阻占总热阻的百分数为X1.Oo%=0.3%O.OT25×O.O255O.645x0.02253 .在一单程管壳式换热器中，用冷水将带压卜的纯苯蒸气冷凝成饱和液体。已知苯蒸气的体积流量为1600m3h,常压下苯的沸点为80.1,气化热为394kJkg.冷却水的入口温度为20cC,流量为35000kgh,水的平均比热容为417kJ(kg：C)。总传热系数为450W(m2C)o设换热器的热损失可忽视，试计算所需的传热面积C解：苯蒸气的密度为p=1kg11,=2.692kgm'K1.O.O82O6×(273+8O.1)tzBqvt=16(X)2.692kg/h=4307.2kg/hQ=n1.y=4307.2×394kJ/h=1.697x10hU/h=4.71×10'WQ=夕“%儿TJ=×4.I7xI0,(-20)=4.7I×I05解出j=3I.6C求AJ苯80.180.120的.6r48.560.1&=受泮=卬OCIn48.5Q4.71×IO5,3=m=J9.3mKMn450×54.14 .在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15C和40C,油的进出口温度分别为150C和100c。现因生产任务要求油的出口温度降至80C,假设油和水的流量、进口温度与物性均不变，若原换热器的管长为1m,试求此换热器的管长增至若干米才能满意要求。设换热器的热损失可以忽视。解:原工况平均温度紫:3卷=卷WCf160由热量衡算:原工况：Q=此,（-E）=叱J亿TJ新工况：O=也.（7；-1）=此展优一人）联立解得：=5。新工况平均温度差：Aa=组处="处In-1.135In-=70。C(6分)3()由传热速率方程:原工况：Q=此(150-100)=KSa1.n=Kn兀d1.925新工况：C=W1.tc1.1.(150-80)=K5;=Kn11d1.,×70所以：V=UX黑X1=.85"(6分)5.8.在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10000kgh,其初始温度为30C,平均比热容为4.174kJ/(kg'C)O有机溶剂的流量为14000kgh,温度由180C降至120C,平均比热容为172kJ/(kg-C)。设换热器的总传热系数为500W(m2C),试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽视。解：Q=-7j=140001.72(180-12)kJh=1.44481kJh=401.3kW冷却水的出口温度为64.61oC逆流时Ze=(18Q-64.61)-(2O-3O)1.闻)-84.61In120-302539=j539cC=IO2.2In-90旦=竺旦j=7853nf"KAj5(X)×1O2.2(1«)-30)-(120-64.61)并流时Q461.180-3()In120-64.61空；：；OCX.97eC-55.39KM.500x9497
