硅酸盐工业热工基础作业答案2-1-32

1、硅酸盐工业热工基础作业答案2-1 解 :胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁2单值条件tw1=1300Ctw2=300C=450mm F=10 m胸墙的平均温度 Tav（ Tw1 TW2 ） /2=（1300+300 ） /2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值av 0.92 0.7x0.001 x800 1。 48w/m.c4Q=F(Tw1-Tw2)/=1.48X10X （ 1300 300） /0.48=3.29X10W2 2解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁由 Q=t /R 或 q=t / Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行单值条件1 4

2、0mm2=250mm1=0.13W/m.C2=0.39W/m.硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层 )Rt1=1/1+2/2+3/3=0.04/0.13+0.25/0.39+3/3若仅有红砖（两层）Rt2=/2+ 3/ 3= /0.39+3/3Rt1=Rt20.04/0.13+0.25/0.39=/0.39得 370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm。2 3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁单值条件 230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C粘土砖的平均导热系数33av=0.835X0.58X10X(Tw1+Tw2)/2=0.835+0.58X400X10=1.

3、067W/m.CR2=R1+ =1.08m当 L=1 时 ,Q=2( Tw1-Tw2)/4Lnd 21.08=2X3.14X1.067X1X600/4Ln=4200W/md10.85因为R2/R12,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度 R2 R1 ，导热面积可以根据平均半径 Rav（ R1 R2） /2 求出。做法与21 同。2 4 解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁单值条件1 50W/m 。 C2 0.1 W/m 。 C1 5mm2 95 mmTw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量1d 21d3250X222

4、2.27W1 Ln 1851Ln 375Q=( Tw1-Tw2)X2 /(LnLn)=1d12d 250 1750.1185若仅考虑石棉的热阻，则Q= (Tw1Tw2) X 2250X 2222.31W1 Ln d 31 Ln 3752d 20.1185可见 Q Q，因而在计算中可略去钢管的热阻。2 5 解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1 与通过红砖热量Q2 相同单值条件 d1=2m d2=2.69m d3=3.17m Tw1=1100C Tw2=80C先假设交界处温度为600C，则粘土转与红砖的平均导热系数1100600X 0.00

5、0580.835 1.328W / mC.av1260080av22X0.000510.470.6434W / mC.2av1(1100600)2X1.328X 500Q1d214076W / m0.2964Lnd12av2(60080)2X 0.6434 X 520Q 2d312802W / m0.1642Lnd 2Q1 与 Q2 相差太大，表明假设温度不正确。重新假设交界处温度620C 则 :62011001 0.8350.0058X21.338W / m.C620 800.6485W / mC.2 0.470.0051X221(Tw1620)2X1.338X 480Q1d 213614W

6、 / m0.2964Lnd122(620Tw2)2X 0.6485X 540Q2d313400W / mLn0.1642d2Q1 与 Q2 基本相等，因而交界处温度在620C 附近。2 6 解：本题为稳定的无内热源的多层平行无限大平壁V根据一维热量方程 QT其模拟电路如下Rth21单值条件：a1.2b0.6c 0.3d=0.8 W/m.CTw1=370C Tw2=66Ca=25mmb=c=75mmd=50mmRaa0.0250.2083C / md0.05aFa1.2X 0.1Rd0.625C / mdFd0.8X 0.1FbFRbb2X 0.0752.5C / W Rcc2X 0.075 5

7、C /W2bFb0.6X 0.1cFc0.3X 0.1RbcRbRc2.5X 51.667C/ WRbRc2.55总热阻RRaRbcRd2.5C /WTw1Tw2304Q121.6WR2.52-7 本题属于稳定的无内热源的单层无限大平壁单值条件Tw1=450CTw2=50Cq=340W/m 2 .CTw1Tw2保温层平均导热系数av 0.094X 0.000125 0.12525W / m.C2av(Tw1Tw 2)若要使 q时，则整个中空长方体的核算面积为 Fx=F1+4X0.54(y1+y2+y3)+8X0.152 =F1+2.16 (y1+y2+y3)+1.22单值条件：y1=250mm

8、y2=150mm y3=100mm=230mmt1=900C t2=80C0.260.23X 10 3 t1t 20.260.23X10 3 900 800.3727W / mC.22Fx=2X(y1y1+y2y3+y1y3)+2.16(y1+y2+y3)+1.226=2X(250X150+150X100+250X100)+2.16X230(250+150+100)+1.2X230X230X106=(155000+248400+65480)X10=0.46688 m2根据公式Q=Fx(t1t 2)0.3727 X 0.46688X 820620W0.232-13 解： 不相同，直径大的管道热损

9、失大本题属于稳定的无内热源的单层圆筒壁的导热设两管子的内直径分别为d1,d2，其厚度为，内外表面温度为t1,t2 ，导热系数为，已知 d1d22(t1t2)2Vt则单位长度管的传热量Q1Ln d1Ln(1)d1d12(t1t 2)2Vt管的传热量 Q 2Ln d 2Ln (1)d 2d 2因为Ln(1)Ln(1)1Q2d1d 2d1d 2Q因而直径大的管道热损失大gd 22t1000 gd 22t1000Gr 22-14 设 d1=10d2则 Gr1=22因为其他各要素同，仅考虑两直径不同的影响Nu1=0.53Gr1 0.25 =0.53 (1000Gr 2) 0.250.53X 5.62Gr

10、 20.255.62 Nu2adNu a1Nu15.02Nu 20.562a2d110d 2Nua=dQ a(Tw Tf ) FQ1 a1tF 10.562t10 F 25.62tF 2因而两管子对流换热系数之比为0。562热损失比值 5。 622-15 解：本题属于无限空间中自然对流换热单值条件 d=3.0mL=10m Tw=68CTf=22C先判断 Gr 以判断流态，定性温度TwTf682245CTb=22查得17.45 X 10 6 m2 / SPr0.69852.8 X10 2 W / mC.另外111(1/K)TTb Tf 46CTb273.1545318.452 16解：本题属于无

11、限空间中的自然对流换热单值条件d=0.3mTw=450C Tf=50C先计算 Gr 以判断流态，定性温度 TbTwTf4505022250C查表得 V 40.61X 10 6 m 2 / SPr 0.6774.27X10 2 W / m.C111(1/ K)tTwTf400C另外273 500523Tbg39.8X1X(0.3) 3 X400L t) Pr523X0.677 8.3X107109于是有 (Gr Pr) b (V2b(40.61X106)2故处于层流状态查表得 C 0.53n 1/4定型尺寸d=0.3m21aC(Gr Pr)bn4.27X10X0.53 (8.3X10 7 ) 4

12、7.2(W / m 2 )d0.3每米管道上的对流散热量为qla(Tw Tf )Fl7.2X(45050)XX0.32714W/ m2 17 解：本题属于有效空间中的自然对流换热热面在上面与下面时，其当量导热系数不同，要分别考虑单值条件 20mmTw1=130CTw2=30C1)夹层中空气的平均温度Tw1Tw280C11Tf 2273801/ Kt13030 Tw1Tw2100C3532）按 80C 查得空气的物性参数3.05X10 2 W / m.C21.09X10 6Pr0.6923）计算 Grf g 3t9.81X(0.02)X100X14.9984X10 42(21.09X10 6 )

13、 2353属于层流，且热平面在下面e10.195X(4.9984X10 4 )0.254）求e0.195Gr 42.916e2.9162.916X3.05X10 28.89X10 2 W / m.C5）计算对流换热量qet0.089 X100445W / m20.02热面在上边与上同2 18 解：本题属于流体在管内流动时的换热单值条件t=20CW=1.28m/sd=0.118m查表得2.59X10 2 W / m.C15.06X10 6 m 2 /S计算 Refwd1.28X0.1181002915.06X10 6得 Nuf0.0146Ref0.850.0146X(10029) 0.8534.

14、76Nuf34.76X2.59X10 28.07W / m.Cd0.1182 20 解：本体属于流体强制在管内流动时的换热单值条件w=10m/sd=0.05m L=1.75mTw=150CTf=100C查表得23.13X10 6 m2 /S3.21X10 2 N / m.CPr 0.688wd10X0.0521617Ref 23.13X10 6根据 2 66式 Nuf 0.021Ref0.8 Prf 0.43 ( Prf)0.25 计算Pr wNuf0.80.430.6880.250.021X21617 X0.688X()0.683 0.021X2936.5 X 0.851 52.5因为 L/

15、d=3550因而查表得修正系数l1.03得 aNufL0.0321X52.5X1.0334.7W / m2.Cd0.05g3t9.8 X1X 33X 46于是有 (Gr Pr)bL318.15X 0.6985101010(2) Prb(17.45 X10 6 )28.77 X 10故处于湍流状态查表得 c=0.12n=1/3定性尺寸 d=3m2.8X10 21a=c(Gr Pr) bn0.12(8.771010 )34.98W / m2 gd32 27 1）解：根据斯蒂芬波尔茨曼定律可求得-8T1=293.15KT2=873.15K0.8=5.67 10 W/ m2 KE1E1,0T140.8

16、 5.6710 8293.154335W/ m2E2E2,0T240.85.6710 8873.1542.636104 W/ m22)由于110,220 ，平面1 所辐射出的总能量全部投射在2 上，反之亦然因而 J1 G2， J2 G1可看作 A，因而 R10.2列方程组J1E1,0RG1即J1E1,0RJ2J2E2,0RG2J2E2,0RJ1化简得 J1E1,0RE2,0RJ1G2 J1 G 2=J1 =E1,0R E2,03350.226360103W / m21R 20.965.84同理得J2 = E2,0RJ1263600.258402.75104 W/ m 23）净辐射热量Enet1

17、J1J25840 275002.17104 W / m2Enet2J2J12750058402.17104 W / m22 28 1 ）当在两平面间放置一块黑度为 0.8得蔗热板时，其净辐射热量为原来的一半1.08X10 4 W / m 244E10C0T15.669X273.1520418W / m210010044E20C0T25.669X600 273.1532950W / m2100100其辐射网络见课本Qnet1,2=12 E10E2013131=132=123=1121111111121111133112212330.8时 12111 3X420.8Qnet1,2= 12 E10-

18、E201 X418329501.08X103 W / m23当3时1 10.0512240.5220.80.05Qnet1,212 E10E201X(41832950)803W / m 240.5229 解：裸气管放在空气中，由于所辐射的能量全部为空气吸收，因而空气可以近似看作黑体112 1F 0.3 m 24T24Qnet1212C0T112F1100100144C0T1T211100F11122111001214T241C0T1F11001004404104273.15273.150.8X5.669X100100X0.30.8X5.669X2522.3X0.310780W / m22 30 1) 解：在周围安装遮热管，起到了防止热量散失的功能，其中10.82130.82131321F20.4其热阻网络结构见课本T14E10C014663W/ m2100T24E20C0365W / m2100Qnet1,2E10E201112 1311F113F13F33