化工原理传热例题教材课件

2023/7/24例1：厚度为500mm的平壁，其左侧壁面温度t1=900℃，右侧表面温度t2=250℃。平壁材料的热导率与温度的关系为：λ=1.0*（1+0.001t）w/m·℃.试确定平壁内的温度分布规律。2023/7/24解：将平壁热导率按壁内平均温度取为常数:平壁内的平均温度tm=（900+250）/2=575℃按此平均温度求热导率的平均值:λm=1.0×（1+0.001×575）=1.575w/m·℃热通量:q=Q/S=λm（t1-t2）/b=1.575×（900-250）/0.5=2047.5w/m2定态热传导中，通过平壁内的各等温面的热通量为一常数，因此，对平面内任意位置x处的等温面（温度为x）如下方程成立：q=Q/S=λm（t1-t2）/b=λm（t1-t）/x由此可得平壁内温度分布规律：t=900-2050x/1.575=900-1300x2023/7/24例2：某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1=1650℃，外表面温度t2=300℃。平壁材料的热导率与温度的关系为：λ=0.815+0.00076t（t的单位为℃，λ的单位为W/(m.℃)。若将导热系数分别按常量和变量计算，试求平壁内的温度分布关系式和导热热通量。2023/7/24解：将平壁热导率按壁内平均温度取为常数:平壁内的平均温度tm=（1650+300）/2=975℃按此平均温度求热导率的平均值:λm=0.815+0.00076×975）=1.556w/m·℃热通量:q=Q/S=λm（t1-t2）/b=1.556×（1650-300）/0.37=5677w/m22023/7/24定态热传导中，通过平壁内的各等温面的热通量为一常数，因此，对平面内任意位置x处的等温面（温度为x）如下方程成立：表示平壁距离与等温表面的温度呈直线关系。2023/7/24（2）导热系数按变量计算2023/7/242023/7/24例3：某平壁厚度b为0.40m，左表面（x1=0）处温度t1为1500℃，右表面（x2=b）处温度t2为300℃，材料热导率λ=1.0+0.0008tw/m·℃（式中温度单位为℃），试求导热通量。2023/7/242023/7/24导热总温度差在多层壁内的分配例4：有一炉壁由下列三种材料组成：耐火砖λ1=1.4w/m·k，b1=230mm保温砖λ2=0.15w/m·k，b2=115mm建筑砖λ3=0.8w/m·k，b3=230mm今测得其内壁温度为900℃，外壁80℃，求单位面积的热损失和各层接触面上的温度。2023/7/242023/7/24各层温度降和热阻的数值：对于串联的多层热阻，各层温差的大小与其热阻成正比。项目温度降（℃）热阻（℃.W-1）耐火砖110.40.164保温砖516.20.767建筑砖193.40.2882023/7/24例5：在φ60mm×3.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均热导率λ=0.07w/m·k，外层为20mm的石棉层，其平均热导率λ=0.15w/m·k.现用热电偶测得管内壁的温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的热导率λ=45w/m·k。试求每米管长的热损失及保温层界面的温度。2023/7/242023/7/242023/7/24例6φ50mm×5mm的不绣钢管，热导率λ1=16w/m·k，外包厚度为30mm的石棉，热导率λ2=0.2w/m·k.若不锈钢管内壁温度为350℃，保温层外壁温度为100℃。试求每米管长的热损失。2023/7/242023/7/242023/7/24例7内径为15mm，外径为19mm的金属管，热导率λ1=20w/m.℃，其外包扎一层厚为30mm的保温材料，热导率λ2=0.2w/m·℃。若金属管内表面温度为680℃，保温层外表面温度为80℃。试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布。2023/7/242023/7/242023/7/24例8：在一传热面为30m2的列管式换热器中，用120℃的饱和水蒸汽冷凝将气体从30℃加热到80℃，气体走管内，流量为5000m3/h(密度为kg/m3,均按入口状态计)，质量定压热容为1kJ/(kg.K)，估算换热器的传热系数。若气体流量减少50％，估算在加热蒸气压强和气体入口温度不变的条件下，气体出口温度变为多少？设气体在管内流动Re均大于104。&2023/7/24解：1）120 1208030&2023/7/24

α空气＜＜α蒸气冷凝K≈α空气2)估计气体出口温度变化不大，认为物性不变2023/7/24解得t2=84.5（℃）2023/7/24例9：一套管换热器，管套为φ89mm×3.5mm

钢管，内管为φ25mm×2.5mm钢管，管长为2m，环隙中为p=100KPa的饱和水蒸汽冷凝，冷却水在内管中流过，进口温度为15℃，出口温度为35℃。冷却水流速为0.4m/s，试求管壁对水的对流传热系数。2023/7/242023/7/242023/7/242023/7/24例10：有一列管式换热器，传热面积s=100m2，用作锅炉给水和原油之间的换热。已知水的质量流量为500kg/min，进口温度35℃，出口温度75℃，油的温度要求有150℃降至65℃，由计算得出水与油间的传热系数k=250w/m2.k，问如果采用逆流计算，此换热器是否合用？2023/7/242023/7/242023/7/24例11：车间内有一高和宽各为3m的铸