太原理工大学热工基础复习

1. 设有一窑墙，用粘土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为230mm，窑墙内表面温度为1200，外表面温度为100。试求每平方米窑墙的热损伤。已知粘土砖的导热系数为 1=0.835+0.00058tW/（m.），红砖的导热系数为2=0.467+0.00051tW（m.）。红砖的允许使用温度为700以下，那么在此条件下能否使用？解：先假设交界面处温度为600，则粘土砖与红砖的导热系数分别为：1=0.835+0.00058*=1.357 2=0.465+0.00051*=0.642W/(m.)用q= t/Rt(W/m2) 计算热流为：q=2084（W/m2）由于交界面处温度是假设的，不一定正确，必须校验，因为：t1-t2 =q 所以t2=t1-q=1200-2084*=826（）求出的温度与假设的温度不符合，表示假设的温度不正确，重新假设交界面温度为830，则1=0.835+0.00058*=1.42 2=0.465+0.00051*=0.703W/(m.)q =2249（W/m2）再校验交界面温度：t2 =1200-2249*=835（）求出的温度与假设温度基本相符，表示第二次计算是正确的。由此可得出：1.通过此窑墙的热流量为2249W/m 2.红砖在此条件下使用不适宜。2. 设某窑炉的耐火砖壁厚0.5m，内壁面温度为1000，外壁面温度为0，耐火砖的导热系数=1.16*（0.1+0.001t）W(m.)试求通过炉壁的热流q解：先计算炉壁的平均温度tav =500（)根据平均温度tav值代入q=t得q=t=*1000=3480（W/m2）3. 两无限大平行平面，其表面温度分别为20及600，黑度均为0.8.试求这两块平行平面的1本身辐射，2投射辐射3.有效辐射4.净辐射热量解：两无限大平行平面=1 F1=F2 t1=20 t2=600 =0.8(1)1板的本身辐射E1=E0=.C0()4=0.8*5.669（）4=334.2W/m22板的本身辐射E2=E0=.C0()4=0.8*5.669（）4=26342.3W/m2（2+3）因为=0 平面1辐射出总能量全面投射在2上所以J1=G2 J2=G1 A R=1-0.2J1=E1,0+RG1 J2=E2,0+RG2 J1=E1,0+RJ2 J2=E2,0+RJ1J1=E1,0+R(E2,0+RJ1 ).J1=G2=J1=5836.1W/m2G2=J2=E2，0+RJ1=26342.3+0.2*5836.1=2750.9W/m2(4)Enet，1=J1-G1=-21673.4W/m2 Enet，2=J2-G2=21673.4W/m24.试求直径为0.3m，黑度为0.8的裸气管的辐射散热损失，已知裸气管的表面温度为440，周围环境温度为10。解：裸气管在空气中对外窑墙辐射因为2=1 12=1Qnet1,2=1,2C0（）4-()412F1=1C0()4-()4F1=0.8*5.669()4-()4*0.30*3.14=4.5352*(2584.39-64.14)*0.942=10766.9w每米辐射换热qnet1,2=10766.9w/m5. 已知煤的收到基组成如下：组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar质量（%） 48 5 16 1.4 - 18 11.6设1.燃烧时有机械不完全燃烧现象存在，灰渣中含C量为10%2. 要求还原焰烧成，干烟气分析中CO含量为5%计算，1.干烟气及湿烟气组成2.1Kg煤燃烧所需空气量3.1Kg煤燃烧生成湿烟气量解：基准：100Kg煤。落入灰渣中C量为：11.6*=1.29Kg至烟气中C量为：48-1.29=46.7kg=3.89kmol设其中x kmol C生成CO，则（3.89-x）kmol C生成CO2生成烟气的组成（kmol）CO X CO2 (3.89-X) H2O+=3.5 O2 - N2 +(3.89-X)+-*=17.5-1.88X总干烟气量为：x+（3.89-x）+17.5-1.88x=21.39-1.88x题中给出干烟气中含CO为5%即：=0.05 x=0.981. 烟气组成 CO CO2 N2 H2O 烟气量 0.98 2.91 15.66 3.5 干烟气（%）5.0 14.9 80.1 湿烟气（%）4.2 12.6 68.0 15.22. 空气量：+（3.89-x）+-*=4.43(Nm3/Kg)3. 湿烟气量：（0.98+2.91+15.66+3.5）*=5.16(Nm3/Kg)6.已知煤的收到基组成如下：组分 Car Har Oar Nar Sar Aar Mar质量（） 72.0 4.4 8.0 1.4 0.3 4.9 9.0当=1.2时，计算1KG煤燃烧时所需要空气量，烟气量，及烟气组成。解 基准：100KG煤。列表计算如下：1KG煤燃烧所需要理论空气量V0a：Va0=*22.4=7.32(Nm3/kg)实际空气量Va：Va=V0a=1.2*7.32=8.78(Nm3/kg)理论烟气量V0:V0=*22.4=7.74(Nm3/kg)实际烟气量V：V=*22.4=9.2（Nm3/kg）7. 某倒焰窑所用煤的收到基组成为：组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar质量（%）72 6 4.8 1.4 0.3 3.6 11.9高温阶段在窑底处测定其干烟气组成为：组分 CO2 O2 N2体积（%）13.6 5.0 81.4灰渣分析：含c为17%，灰分为83%。高温阶段小时烧煤量为400Kg，计算该阶段每小时烟气生成量（Nm3）及空气需要量（Nm3）解：（1）烟气量（Nm3/h）根据c平衡：煤中c=烟气量+灰渣中C基准：100kg煤 煤中c量：72Kg灰渣中C量为：11.9*=2.44（kg）设100kg煤生成干烟气量为xNm3，则：72=x*+2.44 x=954Nm3/100kg煤生成的水蒸气=（+）*22.4=71.7（Nm3/100kg煤）湿烟气量=954+71.7=1026（Nm3/100kg煤）小时湿烟气生成量为：*1026=4104（Nm3/h）（2） 空气量（Nm3/h）根据N2平衡：空气中N2+燃料中N2=烟气中N2基准：100kg煤 煤中N2量为：*22.4=1.12（Nm3）设100kg煤需空气量为yNm3，则空气中N2量为=y（Nm3）烟气中N2量为=x=0.814*954=776.6（Nm3）根据N2平衡：1.12+0.79y=776.6 y=982（Nm3/100kg煤）从上面看出燃料中N2量为空气中N2量比较，很小，可以忽略，若忽略煤中N2量，则0.79y=776.6Y=983（Nm3/100kg煤） 误差=*100%=0.1%高温保温阶段小时空气需要量为：*982=3928（Nm3/h）8.如图，热空气在垂直等径的管道中流动，管内平均温度为546，管外空气温度为0，求：（1） 热空气自上而下流动在截面2-2处的静压，并绘出1-1与2-2截面间的压头转变图，已知1-1与2-2截面的摩擦阻力为4pa,截面1-1处的静压为-40pa.（2） 热空气由下而上流动时在截面1-1处的静压，并绘出1-1与2-2截面间压头转变图，已知2-2与1-1截面间的摩擦阻力为2pa,截面2-2处的静压为-100pa.解（1）在1-1和2-2截面建立两流体伯努利方程，以1-1为基准面 Hg1+hs1+hk1=hg2+hs2+hk2+hl1-2 因为等管径，且垂直，所以 W1=w2 hk1=hk2以1-1为基准面 Hg1=0 Hs1=hg2+hs2+hl1-2 -40=Z2(a-2)g+hs2+4 Hs2=-40-10*(1.293-0.431)*9.8-4 =-128.47pa 1-1与2-2压头转变图为（2）热空气自下而上流动时：在1-1和2-2之间建立两流体伯努利方程以1-1为基准面 所以hg1=0因为垂直等管径所以hk1=hk2Hg2+hs2=hs1+hl1-2Z2(a-2)g-100=hs1+2Hs1=-17.53pa1-1与2-2截面压头转变图9.气体通过小孔的流出：在1-1与2-2截面建立两流体伯努利方程以小孔轴向0-0为基准面 小孔截面为F 气流最小截面为F2 =F2F hg1+hs1+hk1=hg2+hs2+hk2+hl1-1截面F12-2截面F2W1W2 W1=0hk1=0Z1=Z2 1=2hg1=hg2P2=Pa hs2 =0伯努利方程可简化成hs1=hk2+hlP1-Pa=w222+w222 W2=11+2(P1-Pa)=11+ W2=2(P1-Pa) u=通过小孔F截面流出的气体体积流量V为V=F2W2=F22(P1-Pa)= F2(P1-Pa)=uF2(P1-Pa)气体通过小孔的吸入：在1-1与2-2截面建立两流体伯努利方程以小孔轴向0-0为基准面 小孔截面为F 气流最小截面为F1 =F1F hg2+hs2+hk2=hg1+hs1+hk1