第四章习题点评修改(化原) [兼容模式].pdf

习习 题题 点点 评评 习习 题题 点点 评评 习习 题题 点点 评评 习习 题题 点点 评评 第第 四四 章章 第第 四四 章章 4 4 3 3 某燃烧炉的平壁由耐火砖 绝热砖和普通砖三种砖砌成 某燃烧炉的平壁由耐火砖 绝热砖和普通砖三种砖砌成 某燃烧炉的平壁由耐火砖 绝热砖和普通砖三种砖砌成 某燃烧炉的平壁由耐火砖 绝热砖和普通砖三种砖砌成 它们的热导率它们的热导率它们的热导率它们的热导率 导热系数导热系数导热系数导热系数 分别为分别为分别为分别为1 2W m 1 2W m 0 16 W m 0 16 W m 和和和和 0 92 W m 0 92 W m 耐火砖和绝热砖厚度都是 耐火砖和绝热砖厚度都是 耐火砖和绝热砖厚度都是 耐火砖和绝热砖厚度都是0 5m0 5m 普通砖厚度为 普通砖厚度为 普通砖厚度为 普通砖厚度为 0 25m0 25m 已知炉内壁温为 已知炉内壁温为 已知炉内壁温为 已知炉内壁温为10001000 外壁温度为 外壁温度为 外壁温度为 外壁温度为5555 设各层砖 设各层砖 设各层砖 设各层砖 间接触良好 求每平方米炉壁散热速率 间接触良好 求每平方米炉壁散热速率 间接触良好 求每平方米炉壁散热速率 间接触良好 求每平方米炉壁散热速率 Q Q t t1 1t t2 2t t3 3t t4 4 10001000 5555 解 解 解 解 14 312 123 tt Q bbb AAA 1 21 2 0 160 16 0 920 92 b b0 50 5 0 50 5 0 250 25 123 AAA 247 81 14 312 123 100055 0 50 50 25 1 20 160 92 ttQ bbb A W mW m2 2 4 4 5 5 38 38 2 5mm2 5mm的钢管用作蒸汽管 为了减少热损失 的钢管用作蒸汽管 为了减少热损失 的钢管用作蒸汽管 为了减少热损失 的钢管用作蒸汽管 为了减少热损失 在管外保温 第在管外保温 第在管外保温 第在管外保温 第1 1层是层是层是层是50 mm50 mm厚的氧化锌粉 其平均热导率厚的氧化锌粉 其平均热导率厚的氧化锌粉 其平均热导率厚的氧化锌粉 其平均热导率 导导导导 热系数热系数热系数热系数 为为为为0 07 W m 0 07 W m 第 第 第 第2 2层是层是层是层是10mm10mm厚的石棉层 其平均厚的石棉层 其平均厚的石棉层 其平均厚的石棉层 其平均 热导率热导率热导率热导率 导热系数导热系数导热系数导热系数 为为为为0 15 W m 0 15 W m 若管内壁温度为 若管内壁温度为 若管内壁温度为 若管内壁温度为180180 石棉层外表面温度为石棉层外表面温度为石棉层外表面温度为石棉层外表面温度为3535 试求每米管长的热损失及两保温层 试求每米管长的热损失及两保温层 试求每米管长的热损失及两保温层 试求每米管长的热损失及两保温层 界面处的温度 界面处的温度 界面处的温度 界面处的温度 解 解 解 解 r r0 0 16 5mm r 16 5mm r1 1 16 5 2 5 19mm 16 5 2 5 19mm r r2 2 r r1 1 1 1 19 50 69mm19 50 69mm r r3 3 r r2 2 2 2 69 10 79mm69 10 79mm r r0 0 t t0 0t t1 1t t2 2t t3 3 3535 180180 r r3 3 r r2 2 2 2 69 10 79mm69 10 79mm 0 0 45 W m 45 W m 03 122 001121 2 111 lnlnln L tt Q rrr rrr 03 122 001121 2 111 lnlnln ttQ rrr L rrr r r1 1 r r2 2 r r3 3 1 1 2 2 Q Q 4545 0 070 07 0 150 15 5050 1010 03 312 001122 2 111 lnlnln L tt Q rrr rrr 03 312 001122 2 111 lnlnln ttQ rrr L rrr 2 3 14 18035 119169179 lnlnln 4516 50 07190 1569 r r0 0 r r1 1 r r2 2 r r3 3 Q Q t t0 0t t1 1t t2 2t t3 3 3535 180180 47 1 4516 50 07190 1569 W mW m 23 3 22 2 1 ln L tt Q r r 232 3 22 2 2 3 14 35 1791 lnln 0 1569 tttQ r L r 2 41 8t 1 1 2 2 4545 0 070 07 0 150 15 5050 1010 4 4 9 9 水流过水流过水流过水流过 60 60 3 5mm3 5mm的钢管 由的钢管 由的钢管 由的钢管 由2020 被加被加热热至至被加被加热热至至 6060 已知 已知 已知 已知 L d 60 L d 60 水流水流速为速为水流水流速为速为1 8m s1 8m s 试求 试求水对水对管内管内 试求 试求水对水对管内管内 壁的壁的给给热系数 热系数 壁的壁的给给热系数 热系数 5144292 106500 2992810530 32 4 106560 0 6338 0 174 4 2 992 402 6020 3 3 003 0 udR PsPa CmWCkgkJCmKg Ct r P 查水的物性数据得 解 6622 32 45 1442926338 0023 0 023 0 5 144292 10650 0 2 9928 1053 0 02 4 08 0 4 08 0 Cmw dPR udR irei ie 0 053 0 053 4 4 2323 为保 为保证原油证原油管管道道的的输送输送 在管外设 在管外设置置蒸汽蒸汽夹套夹套 对一对一为保为保证原油证原油管管道道的的输送输送 在管外设 在管外设置置蒸汽蒸汽夹套夹套 对一对一 段段管管路来说路来说 设 设原油原油的的给给热系数为热系数为段段管管路来说路来说 设 设原油原油的的给给热系数为热系数为420 W m420 W m2 2 水水蒸蒸气冷凝气冷凝 水水蒸蒸气冷凝气冷凝 给给热系数为热系数为给给热系数为热系数为10104 4W mW m2 2 管 管子规格子规格为为 管 管子规格子规格为为 35 35 2mm2mm钢管 试分钢管 试分钢管 试分钢管 试分 别别计算计算别别计算计算K Ki i和和和和K K0 0 并计算并计算各各项项热热阻占总阻占总热热阻阻的分率 的分率 并计算并计算各各项项热热阻占总阻占总热热阻阻的分率 的分率 水水蒸蒸气气水水蒸蒸气气 原油原油原油原油 解 解 解 解 原油 原油原油原油 i i 420 W m420 W m2 2 水 水蒸蒸气气水水蒸蒸气气 o o 10104 4W mW m2 2 d do o 35mm 35mmd di i 31mm 31mm b 2mmb 2mm 45 W m 45 W m 45 W m 45 W m d dm m d di i d do o 2 31 35 2 33mm 2 31 35 2 33mm 11 ii iimoo bdd Kdd 4 10 002 3131 42045 331035 0 002511 398 3 i K W mW m2 2 1 W m1 W m2 2 0 11 oo oiim dbd Kdd 4 350 002 351 420 3145 3310 0 002835 352 7 o K 1 W m1 W m2 2 W mW m2 2 水水蒸蒸气气水水蒸蒸气气 原油原油原油原油 管内 管内 管内 管内 11 ii iimoo bdd Kdd 11 420 94 83 11 398 3 i i K 0 11 oo oiim dbd Kdd 管内 管内 管内 管内 35 420 31 94 81 11 352 7 oii o dd K 管外 管外 管外 管外 管壁 管壁 管壁 管壁 11 398 3 i K 0 002 31 45 33 11 398 3 1 66 im i bdd K 4 31 1035 3 51 11 398 3 ioo i dd K 管壁 管壁 管壁 管壁 管外 管外 管外 管外 o 0 002 35 45 33 11 352 7 om o bdd K 1 66 4 0 11 10 3 53 11 352 7 o K 4 4 2525 一列一列管管换换热热器器 管 管子规格子规格为为一列一列管管换换热热器器 管 管子规格子规格为为 25 25 2 5mm2 5mm 管内 管内流流 管内 管内流流 体体的的对流给对流给热系数为热系数为体体的的对流给对流给热系数为热系数为100 W m100 W m2 2 管外 管外流体流体的的对流给对流给热系热系 管外 管外流体流体的的对流给对流给热系热系 数为数为数为数为2000 W m2000 W m2 2 已知两 已知两流体流体均为均为湍流流动湍流流动 管内外两 管内外两 已知两 已知两流体流体均为均为湍流流动湍流流动 管内外两 管内外两 侧污垢侧污垢热热阻阻均为均为侧污垢侧污垢热热阻阻均为均为0 00118 m0 00118 m2 2 W W 试求 试求 传传热系数热系数 试求 试求 传传热系数热系数K Ko o及各及各及各及各 部部分热分热阻阻的分的分配配 若管内 若管内流体流量提高一倍流体流量提高一倍 传传热系数热系数有有部部分热分热阻阻的分的分配配 若管内 若管内流体流量提高一倍流体流量提高一倍 传传热系数热系数有有 何变何变化 化 何变何变化 化 解 解 解 解 R Ri i R Ro o 0 00118 0 00118 m m2 2 WW 45 W m 45 W m d d d d d d 2 20 25 2 2 20 25 2 22 5mm22 5mmd dm m d di i d do o 2 20 25 2 2 20 25 2 22 5mm22 5mm 0 11 oo io oiim dbd RR Kdd i i 100 W m100 W m2 2 o o 2000W m2000W m2 2 250 0025 251 0 001180 00118 100 2045 22 52000 0 01542 64 84 o K 1 W m1 W m2 2 W mW m2 2 热热阻阻分分配配 热热阻阻分分配配 管内 管内 管内 管内 污垢污垢 污垢污垢 0 11 oo io oiim dbd RR Kdd 25 100 20 81 06 10 01542 oii o dd K 0 001180 00118 15 30 io RR 管壁 管壁 管壁 管壁 管外 管外 管外 管外 污垢污垢 污垢污垢 0 0025 25 45 22 5 0 40 10 01542 om o bdd K 0 11 2000 3 24 10 01542 o K 15 30 10 01542 o K 若 若若若W 2W W uA W 2W W uA 即即即即u 2uu 2u 0 8 0 023 n i i i d uCp d 0 80 8 0 8 0 20 2 ii uu A Tu dd 0 8 i u u i u 0 80 8 2 iii u u 0 11 oo io oiim dbd RR Kdd 0 01010 98 99 o K 0 8 250 0025 251 0 001180 00118 2100 2045 22 52000 W mW m2 2 1 W m1 W m2 2 4 4 2626 在 在列列管管式换式换热热器中器中 用热 用热水加水加热热冷水冷水 热 热水流量水流量为为在在列列管管式换式换热热器中器中 用热 用热水加水加热热冷水冷水 热 热水流量水流量为为4 54 5 10103 3kg h kg h 温度温度从从温度温度从从9595 冷却到冷却到冷却到冷却到55 55 冷水冷水温度温度从从 冷水冷水温度温度从从20 20 升到升到升到升到50 50 传传热系数为热系数为 传传热系数为热系数为2 82 8 10103 3 W mW m2 2 试求 试求 冷水流量冷水流量 两种 两种流体流体作作逆流时逆流时的平均温度的平均温度差差和和所需要所需要 试求 试求 冷水流量冷水流量 两种 两种流体流体作作逆流时逆流时的平均温度的平均温度差差和和所需要所需要 的的换换热面热面积积 的的换换热面热面积积 两种两种流体流体作作并流时并流时的平均温度的平均温度差差和和所需要所需要的的换换热面热面积积 两种两种流体流体作作并流时并流时的平均温度的平均温度差差和和所需要所需要的的换换热面热面积积 Q Qh h Q Qc c WWh hC Cph ph T T1 1 T T2 2 W Wc cC Cpc pc t t2 2 t t1 1 解 解 解 解 C Cph ph 4 181 kJ kg 4 181 kJ kg C Cpc pc 4 174 kJ kg 4 174 kJ kg 55 W55 W 4 5 4 5 10103 3 4 1814 181 95 95 55 W55 Wc c 4 1744 174 50 50 20 20 WWc c 6010 kg h 6010 kg h 5555 5050 2020 9595 5555 5050 2020 9595 t t1 1 35 35 t t2 2 45 45 21 m tt t t 9595 5555 5050 2020 t t2 2 75 75 t t1 1 5 5 21 m tt t t 2 1 ln m t t 4535 39 8 45 ln 35 Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 A 1 89mA 1 89m2 2 2 1 ln m t t 755 25 85 75 ln 5 A 2 89mA 2 89m2 2 Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 5555 5050 2020 9595 t t1 1 35 35 t t2 2 45 45 21 m tt t t Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 3 2 8 1039 8A 2 1 ln m t t 4535 39 8 45 ln 35 Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 A 1 89mA 1 89m2 2 3 3 4 5 10 4 181 10 9555 3600 2 1 89Am 9595 5555 5050 2020 t t2 2 75 75 t t1 1 5 5 21 tt t Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 3 2 1 ln m t t t 755 25 85 75 ln 5 A 2 89mA 2 89m2 2 Q KAQ KA t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 3 3 3 2 8 1025 85 4 5 10 4 181 10 9555 3600 A 2 2 89Am 4 4 2828 在 在逆流换逆流换热热器中器中 管 管子规格子规格为为在在逆流换逆流换热热器中器中 管 管子规格子规格为为 38 38 3mm3mm 用 用初初 用 用初初 温为温为温为温为1515 的 的水将水将的的水将水将2 5kg s2 5kg s的的甲苯甲苯由由的的甲苯甲苯由由8080 冷却到冷却到冷却到冷却到3030 水走水走管管 水走水走管管 内 内 水侧水侧和和甲苯侧甲苯侧的的给给热系数分别为热系数分别为内 内 水侧水侧和和甲苯侧甲苯侧的的给给热系数分别为热系数分别为2500 W m2500 W m2 2 900 900 W mW m2 2 污垢污垢热热阻不计阻不计 若 若水水的的出口出口温度温度不能高于不能高于 污垢污垢热热阻不计阻不计 若 若水水的的出口出口温度温度不能高于不能高于4545 试求试求该换该换热热器器的面的面积积 试求试求该换该换热热器器的面的面积积 3030 水水水水 4545 1515 水 水水水 i i 2500 W m2500 W m2 2 甲苯 甲苯甲苯甲苯 o o 900 W m900 W m2 2 解 解 解 解 WW甲苯 甲苯甲苯甲苯 W Wh h 2 5kg s 2 5kg s 1 8 kJ kg 1 8 kJ kg 8080 甲苯甲苯甲苯甲苯 C Cp p甲苯 甲苯甲苯甲苯 C Cph ph 1 8 kJ kg 1 8 kJ kg 45 W m 45 W m Q KAQ KA t Kt Ki iA Ai i t tm m K Ko oA Ao o t tm m Q QQ Qh h Q Qc c K Ko oA Ao o t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph t t2 2 t t1 1 0 11 oo oiim dbd Kdd 21 2 1 ln m tt t t t 3030 水水水水 4545 1515 8080 甲苯甲苯甲苯甲苯 K Ko oA Ao o t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 t t1 1 15 15 t t2 2 35 35 21 2 1 3515 23 6 35 lnln 15 m tt t t t 0 11 oo oiim dbd Kdd 3238 35 22 io m dd dmm 380 003 381 1 W m1 W m2 2 380 003 381 2500 3245 35900 0 0016585 K Ko oA Ao o t tm m Q Qh h W Wh h C Cph ph T T1 1 T T2 2 K Ko o 603 W m 603 W m2 2 603603 A Ao o 23 6 2 5 23 6 2 5 1 8 1 8 10103 3 80 80 30 30 A Ao o 15 8m 15 8m2 2 4 4 3131 某 某厂拟厂拟用用某某厂拟厂拟用用120120 的 的饱饱和和水水蒸汽蒸汽将常压空气从将常压空气从的的饱饱和和水水蒸汽蒸汽将常压空气从将常压空气从2020 加加热热加加热热 至至至至8080 空气流量空气流量为为 空气流量空气流量为为1 201 20 10104 4kg hkg h 现仓库有一台单程列现仓库有一台单程列管管 现仓库有一台单程列现仓库有一台单程列管管 换换热热器器 内 内有有换换热热器器 内 内有有 2525 2 5mm2 5mm钢管钢管钢管钢管300300根根 管长 管长根根 管长 管长3m3m 若管外 若管外水水蒸蒸 若管外 若管外水水蒸蒸 气冷凝气冷凝的的对流给对流给热系数热系数气冷凝气冷凝的的对流给对流给热系数热系数 0 0 10 104 4W mW m2 2 两 两侧污垢侧污垢热热阻阻及管及管 两 两侧污垢侧污垢热热阻阻及管及管 壁热壁热阻阻均均可可忽略忽略 试 试计算计算此此换换热热器能器能否满足工艺否满足工艺要要求 求 壁热壁热阻阻均均可可忽略忽略 试 试计算计算此此换换热热器能器能否满足工艺否满足工艺要要求 求 2020 8080 120120 饱饱和和水水蒸蒸气气饱饱和和水水蒸蒸气气 t t2 2 T T t t1 1空气空气空气空气空气空气空气空气 T T 120120 t t2 2 t t1 1空气空气空气空气空气空气空气空气 t 2080 2 50 5050 空气空气 空气空气 1 093kg m1 093kg m3 3 C Cp p 1 005kJ kg 1 005kJ kg u V nd 4 12010 36001093 4 002300 324 2 4 2 m sm s Re du 00203241093 19610 361 10 5 4 1000010000 0 02824W m 0 02824W m 1 96 1 96 1010 5 5PaPa s s Pr 0 698Pr 0 698 解 解 解 解 80028240 1 0051 005 60 201 kJ s60 201 kJ s 12010 3600 4 4 0 8 0 44 08 0 698 01061 3 020 0 02824 0 023 0PrRe023 0 i i d 10040 100 40 655 ln W mW m2 2 0 0 i i K Ki i i i 124 5 W m 124 5 W m2 2 Q WQ Wc cC Cpc pc t t t tm m 124 5 124 5 Q KQ Ki iA Ai i t tm m A Ai i 24 6 m 24 6 m2 2 A Ai i n n d di iL L 即即即即 24 6 30024 6 300 0 020L0 020L L 1 31 mL 1 31 m3 m3 m 即即即即 201201 10103 3 124 5 124 5 A Ai i 65 565 5 L 1 31 mL 1 31 m 3 m3 m 满足 满足要要求求满足满足要要求求 4 4 3737 在 在单程列单程列管管换换热热器器内 用内 用在在单程列单程列管管换换热热器器内 用内 用120120 的 的饱饱和和水水蒸汽蒸汽将将的的饱饱和和水水蒸汽蒸汽将将 列列管内的管内的水从水从列列管内的管内的水从水从3030 加加热热到到加加热热到到6060 水流水流经经换换热热器器的的压压降降为为 水流水流经经换换热热器器的的压压降降为为 3 5kPa3 5kPa 列列管管直径直径为为 列列管管直径直径为为 25 25 2 5mm2 5mm 长为 长为 长为 长为6m6m