北京科技大学热工学第9章和第12章重点思考题和习题解答.pdf

1 第第 9 9 章和第章和第 1 12 2 章重点思考题和习题解答章重点思考题和习题解答 第 9 章 习习 题题 9 4 图 9 44 为比较法测量材料热导率的装置示意 图 标准试件的厚度15 1 mm 热导率15 0 1 W m K 待测试件的厚度16 2 mm 试件边缘 绝热良好 稳态时测得壁面温度45 w1 t C 23 w2 t C 18 w3 t C 忽略试件边缘的散热损 失 试求待测试件的热导率 2 解 根据题意 2 2 1 1 3221 wwww tttt q 得到 2 016 0 1823 15 0 015 0 2345 KmW 704 0 2 9 6 热电厂有一外径为 100 mm 的过热蒸汽管道 钢管 用热导率为04 0 W m K 的玻璃绵保温 已知钢管外壁面温度为 400 C 要求保温层外壁面温度 不超过 50 C 并且每米长管道的散热损失要小于 160 W 试确定保温层的厚度 解 根据圆筒壁稳态导热计算公式 160 1 0 ln 04 0 2 1 50400 ln 2 1 2 1 2 21 d d d tt q ww 解得mmd 3 173 2 所以保温层厚度为mm dd l65 36 2 12 9 7 某过热蒸汽管道的内 外直径分别为 150 mm 和 160 mm 管壁材料的热导 率为 45 W m K 管道外包两层保温材料 第一层厚度为 40 mm 热导率为 0 1 W m K 第二层厚度为 50 mm 热导率为 0 16 W m K 蒸汽管道内壁面温度 为 400 C 保温层外壁面温度为 50 C 试求 1 各层导热热阻 2 每米 长蒸汽管道的散热损失 3 各层间的接触面温度 图 9 44 习题 9 4 附图 2 解 WmK d d R 000228 0 150 160 ln 452 1 ln 2 1 1 2 1 1 WmK d d R 645 0 160 240 ln 1 02 1 ln 2 1 2 3 2 2 注意 d3 d2 2 WmK d d R 347 0 240 340 ln 16 0 2 1 ln 2 1 3 4 3 3 根据圆筒壁稳态导热计算公式 mW RRR tt q ww 9 352 347 0 645 0 000228 0 50400 321 41 由 321321 43322141 R tt R tt R tt RRR tt q wwwwwwww 得到 Cqtt ww 0 1 9 399000228 0 9 352400R 12 CRqtt ww 0 21 4 172 645 0 000228 0 9 352400 R 13 第第 1 12 2 章章 习题习题 12 7 已知热 冷流体的进 出口温度300 1 t C 200 1 t C 30 2 t C 120 2 t C 试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差 1 顺流 2 逆流 解 1 对顺流 Cttt 0 21 27030300 Cttt 0 21 80120200 C t t tt tm 0 2 156 ln 2 对逆流 Cttt 0 21 180120300 Cttt 0 21 17030200 3 C t t tt tm 0 175 ln 12 8 有一台逆流式油 水换热器 已知油的进口温度100 1 t C 出口温度60 1 t C 油 的密度860 1 kg m3 比热容1 2 p c kJ kg K 冷却水的进口温度20 2 t C 出口 温度50 2 t C 流量3 2 m q kg s 换热器的传热系数300 k W m2 K 试求 1 油的流量 2 换热器的换热量 3 换热器的传热面积 解 先计算换热器的换热量 在该温度范围内水的比热容 kJ kg K 174 4 p c 由 2222 ttcq pm 得到 kWttcq pm 66 37530174 4 3 2222 由 1111 ttcq pm 可以计算油的流量 skg ttc q p m 47 4 401 2 66 375 111 1 Cttt 0 21 5050100 Cttt 0 21 402060 C t t tt tm 0 8 44 ln 由 m tkA 得到 2 9 27 m tk Q A m 12 9 有一套管式换热器 热流体流量为125 0 1 m q kg s 比定压热容2100 1 p c J kg K 进口温度200 1 t C 冷流体流量为25 0 2 m q kg s 比定压热容4200 2 p c J kg K 进口温度20 2 t C 出口温度40 2 t C 换热器的传热系数500 k W m2 K 试求 1 换热器的换热量 4 2 热流体的出口温度 3 冷 热流体顺流时所需的换热面积 解 1 换热器的换热量 由 222 ttcq pm 得到 kWttcq pm 21202 425 0 2222 2 热流体的出口温度 由 1111 ttcq pm 得到 C cq tt pm 0 11 11 120 125 0 1 2 21 200 3 冷 热流