传热学作业参考答案.doc

第九章 4一工厂中采用0.1MPa的饱和水蒸气在金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70 ，壁高1.2m，宽300 mm。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。 P=0.1Mpa=105Pa,ts=100,r=2257.1kJ/kg, tm=( ts+ tw)= (100+70) =85。查教材附录5，水的物性为：=958.4kg/m3;=0.683 W(m2);=282.510-6Ns/m2假设流态为层流： W(m2)=5677 W(m2)=12820=273K的条件。已知： ,h=28W(m2),T2=70=203K。 =218.62A1空气对露水的加热量为： 因为：则：空气必须具有的最低温度为：Tf=280.8K7.8 第十二章10一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管，外径d2=50mm，表面温度tw2=150 。管外包有一层厚75mm的保温材料，其导热系数0.11w(m)，发射率0.6。现已测得保温层外表面温度tw3=40 ，车间空气温度tf22，车间壁面温度tw4=20。试求：蒸汽输送管单位管长的热损失q1；保温层外表面的辐射换热表面传热系数；保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系数。 解:本题属于复合换热问题，保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。 求: 求： 故W(m2) =4.21 W(m2) 求 W(m2) =0.64 W(m2)11.一块边长为0.2m的正方形电热板，表面发射率=0.6，该板水平悬吊在室温为20的大房间内，通电加热稳态后测得电热板表面温度为60，大房间壁温为17。试求：电热板表面的对流换热量；辐射换热表面传热系数；电热板消耗的功率。解：求定性温度。查空气的物性：，,。 查教材表8.6，上表面加热：c=0.15,;下表面加热：c=0.58, 。故上表面： 下表面 求 =4.44求电功率P: 12某火墙采暖房间平面尺寸为6m4m，房间高4m，火墙面积为4m 4m，墙表面为石灰粉刷，发射率=0.87，已知表面温度tw=40，室温tf16，顶棚、地板及四周壁面的发射率相同，温度亦为16。求该火墙总散热量，其中辐射散热所占比例为多少?解:火墙房间平面示意如图。由于除火墙外的其余5个表面均具有相同的温度和发射率，因此在辐射换热计算时可视为表面2。，求求属大空间自然对流换热。定性温度。查空气的物性：，,。 查教材表8.6，属湍流： c=0.1, 求: 13.一所平顶屋，屋面材料厚0.2m，导热系数=0.60W(m)，屋面两侧的发射率均为0.9。冬初，室内温度维持tf118，室内四周壁面温度亦为18，且它的面积远大于顶棚面积。天空有效辐射温度为60，室内顶棚对流换热表面传热系数h10.592W(m2)，屋顶h221.1W(m2)。问当室外气温降到多少度时，屋面即开始结霜(tw20)，此时室内顶棚温度为多少?本题是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数? 解; 求室内顶棚温度：稳态时由热平衡，应有如下关系式成立：室内复合换热量=屋面导热量室外复合换热量 但式中：为四周壁面温度，由题意知。 ，由，结霜时，所以： 整理得： 列表计算如下：解得：tw1=11.6。求室外气温：由可得： 求复合换热表面传热系数和：注意到传热方向即可求得复合换热表面传热系数和传热系数。故 W(m2) =4.866 w(m2) 同理： W(m2)求传热系数： W(m2) =3.1 W(m2)14某设备的垂直薄金属壁温度为tw1350，发射率10.6。它与保温外壳相距230 mm，构成一空气夹层，夹层高H=1m。保温材料厚320mm，导热系数3=0.65W(m)。它的外表向温度tw3=50，内表面20.85。夹层内空气物性为常数：0.04536 W(m)、=47.8510-6m2s，Pr07。试求解通过此设备保温外壳的热流通量及金属壁的辐射换热表面传热系数。解：空气夹层及保温层如图。热平衡方程为： 通过空气夹层的辐射换热量qr+对流换热量qc通过保温层的导热量qcd即 本题由于未知，需进行假设计算。设170，则: , 查教材表8.7， c=0.197, ,则 误差故=170，假设正确。本题热平衡方程中仅有未知，也可由热平衡方程通过试算法求出。18. 90的水进入一个套管式换热器，将一定量的油从25加热到47.25，热流体离开换热器时的温度为44.5。求该换热器的效能和传热单元数。解：教材图12.7已经给出了套管式换热器的示意图，一种流体在管内流动，另一种流体在两管间的环形空间内流动，其流动只有顺利和逆流方式。故， 套管式换热器，由于，可以肯定其流型为逆流，则：故 21. 某套管式换热器，内管内径为100 mm，外径为108mm，其导热系数36W(m)。热介质在内管内流过，温度从60 降低到39，表面传热系数h1=1000 W(m2)；质量流量为0.2kgs的冷水在套管间(内管外)流过，温度从15被加热到40，表面传热系数h2=1500 W(m2)。试求：该换热器的管长；换热器最大可能传热量；该换热器的效能；传热单元数。解：求管长： 因，流型必然为逆流 ，故求： ，故 求NTU: 由推得：26. 一逆流式套管换热器，其中油从100 冷却到60 ，水由20 被加热到50，传热量为2.5104w，传热系数为350 W(m2)，油的比定压热容为2.131KJ(kgK)。求换热面积。如使用后产生污垢，垢阻为0.004mKW，流体入口温度不变，问此时换热器的传热量和两流体出口温度各为多少?解：设油的进口