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文档简介
第五章 传热过程基础 1用平板法测定固体的导热系数,在平板一侧用电热器加热,另一侧用冷却器冷却,同时在板两侧用热电偶测量其表面温度,若所测固体的表面积为0.02 m2,厚度为0.02 m,实验测得电流表读数为0.5 A,伏特表读数为100 V,两侧表面温度分别为200 和50 ,试求该材料的导热系数。 解:传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热(导热)速率相等,即 式中 将上述数据代入,可得 2某平壁燃烧炉由一层400 mm厚的耐火砖和一层200 mm厚的绝缘砖砌成,操作稳定后,测得炉的内表面温度为1500 ,外表面温度为100 ,试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为,绝缘砖的导热系数为,。两式中的t可分别取为各层材料的平均温度。 解:此为两层平壁的热传导问题,稳态导热时,通过各层平壁截面的传热速率相等,即 (5-32)或 (5-32a)式中 代入1、2得 解之得 则 3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 5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 6在一传热面积为40 m2的平板式换热器中,用水冷却某种溶液,两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30 000kg/h,其温度由22 升高到36 。溶液温度由115 降至55 。若换热器清洗后,在冷、热流体流量和进口温度不变的情况下,冷却水的出口温度升至40 ,试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设:(1)两种情况下,冷、热流体的物性可视为不变,水的平均比热容为4.174 kJ/(kg);(2)两种情况下,分别相同;(3)忽略壁面热阻和热损失。 解:求清洗前总传热系数K 求清洗后传热系数由热量衡算 清洗前两侧的总污垢传热热阻 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)。有机溶剂的流量为14 000 kg/h,温度由180 降至120 ,平均比热容为1.72 kJ/(kg)。设换热器的总传热系数为500 W/(m2),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略。解: 冷却水的出口温度为逆流时并流时 9在一单程管壳式换热器中,用冷水将常压下的纯苯蒸汽冷凝成饱和液体。已知苯蒸汽的体积流量为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/(
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