传热作业答案.doc

2. 燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400，外表面温度t3为100。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.9+0.0007t，绝缘砖的导热系数为20.3+0.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为，单位为W(m)。1、解：热通量q及界面温度t2 由：又 已知： mm mm代入联立解之得：代入q式得（）答： q1689W，t29494. 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，试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?解：相同：平均直径： 有每米管长的热损失q更换材料以前，每米管长热损失q 即： q=1.25q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192mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490W(m2)，管外油侧对流传热系数为258W(m2)。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.000 26m2W，油侧污垢热阻为0.000 176m2W。管壁导热系数为45W(m)，试求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。解:1、基于管子外表面积的总传热系数KO：W(m2)2、产生垢淀后热阻增加的百分数答： (1)Ko208W(m2)；(2)1187. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15和40，油的进、出口温度分别为150和100现因生产任务要求油的出口温度降至80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为lm，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 原： 现： 水1540 15t油150100 15080 现要求油出口为80 解： 现：同理：L1=1m L2=1.86m 答：L=1.85m 10. 在逆流换热器中，用初温为20的水将1.25kgs的液体(比热容为1.9kJkg、密度为850kgm3)，由80冷却到30换热器的列管直径为252.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW(m2)和1.70kW(m2)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50，试求换热器的传热面积。解：热负荷： Q=W1cp1（T1T2）=1.251.9103（8030）=1.2105W传热温度差：tm=(t2t1)/ln(t2/t1) =(8050)(3020)/ln(30/10) =18.2总传热系数： m2/W解得：Ko=485.44W/(m2)，有：S=Q/（Kotm）=13.9m2 答： S。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160的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由20加热到106。列管换热器尺寸为：列管直径为192mm、管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW，蒸汽冷凝传热系数为7000W(m2)，油侧污垢热阻可取为0.0005(m2)W，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。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：tm = 90.3 S = nDL = 250.0194 = 5.96 m2 K0 = = = 232.26 W/(m2) Q1 = W CP（t2 t1）= 1.4535103（106 20）= 125 kW Q2 = 2 W CP（t2 20）= 21.4535（t2 20） t2 = 99.2 100答：i360 W(m2)，t2 1001.外径为159 mm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50 mm，导热系数为0.1 W /(m)，B层保温材料的厚度为100 mm，导热系数为1.0 W /(m)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170 和40 ，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？ 解： A、B两层互换位置后，热损失为2在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为25 mm2.5 mm的钢管，其导热系数为45 W/(m)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m2)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m2)。试求基于管外表面积的总传热系数，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。 解：由查得钢的导热系数 mm mm 壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为 管程对流传热热阻占总热阻的百分数为 管壁热阻占总热阻的百分数为 3在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸气冷凝成饱和液体。已知苯蒸气的体积流量为1 600 m3/h，常压下苯的沸点为80.1 ，气化热为394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20 ，流量为35 000 kg/h，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg)。总传热系数为450 W/(m2)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。 解：苯蒸气的密度为 解出 求 苯 80.1 80.1 水 31.6 20 48.5 60.14在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15和40，油的进出口温度分别为150和100。现因生产任务要求油的出口温度降至80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，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足要求。设换热器的热损失可以忽略。解：原工况平均温度差：由热量衡算：原工况：新工况：联立解得：新工况平均温度差：（6分）由传热速率方程：原工况：新工况：所以：（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10 000 kg/h，其初始温度为30 ，平均比热容为4.174 kJ/（kg）。有机